第8章基本运算放大电路分解.ppt

例8.2 设计一个加减法运算电路，使其实现数学运算， Y=X1+2X2-5X3-X4。 图8.2.6 加减法运算电路 解 此题的电路模式应为Uo=Ui1+2Ui2-5Ui3-Ui4，利用两个反相加法器可以实现加减法运算，电路如图8.2.6所示。上图中， 如果取Rf1=Rf2=10kΩ，则R1＝10kΩ，R2＝5kΩ ，R3＝2kΩ，R4＝10kΩ，R′1=R1∥R2∥Rf1、R′2 =R3∥R4∥Rf2/2。 由于两级电路都是反相输入运算电路，故不存 在共模误差。 ? 3、 积分、微分运算 （1）.积分运算 ? 积分运算是模拟计算机中的基本单元电路,数学模式为y=K∫Xdt；电路模式为u=K∫Uidt，该电路如图6.3.7所示。 在反相输入式放大电路中，将反馈电阻Rf换成电容器C，就成了积分运算电路。 因而 由上式可以看出，此电路可以实现积分运算，其 中K＝-1/(R1C)。 图8.2.7 积分运算电路 2. 微分运算 微分运算是积分运算的逆运算。将积分运算电路中的电阻，电容互换位置就可以实现微分运算，如图8.2.8所示。 图8.2.8 微分运算电路 由式上式可以看出，输入信号Ui与输出信号Uo有微分关系，即实现了微分运算。负号表示输出信号与输入信号反相，RfC为微分时间常数，其值越大，微分作用越强。 由于U+=0，I ′i =0，则 四、 集成运放在应用中的实际问题 在实际应用中，除了要根据用途和要求正确选择运放的型号外，还必须注意以下几个方面的问题。 1.调零 实际运放的失调电压、失调电流都不为零，因此，当输入信号为零时，输出信号不为零。有些运放没有调零端子，需接上调零电位器进行调零，如图8.2.9所示。 图8.2.9 辅助调零措施 （a）引到反相端 图8.2.9 辅助调零措施 （a）引到反相端;（b）引到同相端 2. 消除自激 运放内部是一个多级放大电路，而运算放大电路又引入了深度负反馈，在工作时容易产生自激振荡。大多数集成运放在内部都设置了消除自激的补偿网络，有些运放引出了消振端子，用外接RC消除自激现象。实际使用时可按图8.2.10所示，在电源端、反馈支路及输入端连接电容或阻容支路来消除自激。 图8.2.10 消除自激电路 （a）在电源端子接上电容;（b）在反馈电阻两端并联电容 图8.2.10 消除自激电路 （a）在电源端子接上电容;（b）在反馈电阻两端并联电容 3. 保护措施 集成运放在使用时由于输入、输出电压过大，输出短路及电源极性接反等原因会造成集成运放损坏，因此需要采取保护措施。为防止输入差模或共模电压过高损坏集成运放的输入级，可在集成运放的输入端并接极性相反的两只二极管，从而使输入电压的幅度限制在二极管的正向导通电压之内，如图8.2.11(a)所示。 图8.2.11 保护措施 （a）输入保护电路;（b）输出保护电路;（c）电源反接保护电路 图8.2.11 保护措施 （a）输入保护电路;（b）输出保护电路;（c）电源反接保护电路 图8.2.11 保护措施 （a）输入保护电路;（b）输出保护电路;（c）电源反接保护电路 为了防止输出级被击穿,可采用图8.2.11(b)所示保护电路。输出正常时双向稳压管未被击穿，相当于开路，对电路没有影响。当输出电压大于双向稳压管的稳压值时，稳压管被击穿。减小了反馈电阻，负反馈加深，将输出电压限制在双向稳压管的稳压范围内。为了防止电源极性接反，在正、负电源回路顺接二极管。若电源极性接反，二极管截止，相当于电源断开，起到了保护作用，如图8.2.11(c)所示。