集成运放的分析及应用.ppt

第七章 集成运放的分析及应用 §7.1 理想运放模型及闭环分析 §7.2 基本运算电路 §7.3 电压比较器 §7.4 波形发生器 §7.5 集成运放的其他应用电路 * §7.1 理想运放模型及闭环分析 §7.2 基本运算电路 §7.3 电压比较器 §7.4 波形发生器 小结 §7.5 集成运放的其他应用电路 理想运放模型 闭环运放的基本电路 理想运放模型 ? 理想运放的条件 1. 开环电压增益Aud=∞; 2. 输入电阻Rid=∞; 3. 输出电阻Ro=0; 4.频带宽度?F=∞; 5.共模抑制比CMRR=∞; 6.失调、漂移和内部噪声为零。 主要条件 条件较难满足， 可采用专用运放 来近似满足。 理想运放模型 - U- I- + U+ I+ Uo + - AU(U+-U-) 1. 同相端与反相端呈开路状态。 2.输出回路为一受控电压源AU(U+-U-) ， 由于Ro=0,所以Uo=AU(U+-U-) 理想运放的工作状态 ? 线性工作状态 1. 理想运放的同相和反相输入端电流近似为零 I+=I-≈0 2. 理想运放的同相和反相输入端电位近似相等 U+=U- Rid≈∞ U+-U-=Uo/AU≈0 虚断 虚短 在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。 虚地 如将运放的同相端接地U+=0，则U-=0,即反相端是一 个不接“地”的“地”，称为“虚地” 虚地点对地的电阻为“0” 由于理想运放的输入电阻非常高，在分析处于线性状态运放时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。 运放工作在闭环的工作状态 理想运放的工作状态 ? 饱和工作状态 1. 理想运放的同相和反相输入端电流近似为零 2. 当U+U-时，Uo为正饱和值 当U+U-时，Uo为负饱和值 I+=I-≈0 饱和状态的运放通常工作在开环或正反馈状态，主要用于数字电路，比较器电路等。 闭环运放的基本电路 ? 反相放大电路 R1 Ui Uo Rf RP - + I1 If 平衡电阻 Rp≈R1//Rf 电压并联负反馈 由I+=I- ≈0 I1=If U+= 0 U+=U- U-= 0 虚地点对地的电阻为“0” rif =R1 rof= 0 Auf只与Rf、R1有关， 而与运放的参数无关 电路的输出Uo与输入Ui呈比例关系，且相位相反.比例因子为 Rf/R1 ，因此，该电路常用于反相比例运算。 闭环运放的基本电路 ? 同相放大电路 R2 Ui Uo - + 电压串联负反馈 I+ ≈0 U+=U- rif ≈Rid ≈∞ rof= 0 Auf只与Rf、R1有关， 而与运放的参数无关 Rf R1 I- ≈0 电路的输出Uo与输入Ui呈比例关系，且相位相同.比例因子为 1+Rf/R1 ，因此，该电路常用于同相比例运算。 电压跟随器 R2 Ui Uo - + 加法器 减法器 积分器 微分器 对数放大器 指数放大器 加法器 Rf If Uo RP - + R1 U1 I1 R2 U2 I2 Rn Un In ??? ? 反相加法器 I+=I- ≈0 I1+I2+…+In=If U+= 0 U+=U- U-= 0 …… 平衡电阻 Rp≈R1//R2//…//Rn//Rf 当R1=R2=…=Rn=Rf时，Uo= -(U1+U2+…+Un) 输出等于所有输入的反相之和 加法器 ? 同相加法器 R2 U2 I2 Rn Un In ??? If Uo Rs - + R1 U1 I1 Rf I+=I- ≈0 I1+I2+…+In=0 U+=U- …… 输出电压为各输入电压按比例相加，比例系数取决于各回路的电阻，改变一个输入回路的电阻值将影响K值和其他回路的放大系数。 减法器 R3 R1 U1 Uo Rf - + R2 U2 运放工作在线性放大时，可用叠加原理来推导输出表达式。 当U2=0时，在输入信号U1的作用下，产生的输出为Uo 当U1=0时，在输入信号U2的作用下，产生的输出为Uo 根据叠加原理：Uo= Uo + Uo 当U1单独作用时： Uo 当U2单独作用时： Uo 减法器 R3 R1 U1 Uo Rf - + R2 U2 当U1单独作用时： 当U2单独作用时： 若R1=R2 R3=Rf ? 减法器的输出电压为两个输入信号之差乘以放大系数 Rf/R1, 故又称它为差分放大器。 ? 为减小失调误差 R1//Rf=R2//R3 积分器 R ui(t) uo(t) - + i (t) if(t) I+=I- ≈0 i1(t) = if(t) U+=U- U+=0 U-=0 由 可