电工学讲义10-集成运算放大器.ppt

1. 电路结构 1.零点漂移的抑制（静态分析） 2. 工作原理 2. 有信号输入时的工作情况(动态分析) 2. 有信号输入时的工作情况 (3) 任意输入 差动放大电路输入输出方式 集成运算放大器概述 电路的简单说明 集成运算放大器的主要技术指标 理想运算放大器 运算放大器的输入方式及电路分析 2. 同相输入方式 运算放大器的应用 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 2. 同相加法运算电路 比例-微分运算电路 电压比较器 典型差动放大电路 集成运算放大器的技术指标 3. 差动输入方式 同相端和反相端 同时有输入信号 运用叠加原理： 当ui1单独作用（ ui2=0） 反相输入方式： 当ui2单独作用（ ui1=0） 同相输入方式： (2)闭环电压放大倍数 （1）电路组成 uo ui2 u+ u- if ∞ R1 R2 Rf R3 ui1 在该电路中，根据对称性要求： Rf //R1= R3//R2 常用做测量 放大电路 如果取 R1 = R2 ，R3 = RF 如 R1 = R2 = R3 = RF 输出与两个输入信号的差值成正比。 uo ui2 u+ u- if ∞ R1 R2 Rf R3 ui1 分析方法2： 因为 uo ui2 u+ u- if ∞ R1 R2 Rf R3 ui1 已知ud为差模信号，uc为共模信号，R1=R2=R3，问当Rf为何值，输出电压uo不含共模信号？ 解： 运用叠加原理 设ud单独作用（uc=0), 为反相输入方式：uod= –(Rf /R1 ) ud 设uc单独作用（ud=0), 则：uo=uod+uoc 欲使其不含共模成分，则： (1+Rf /R1) [R3/ (R2+R3)]=(Rf /R1) 又：R1=R2=R3 Rf=R1 uo uc u+ u- if ∞ R1 R2 Rf R3 ud + - + + - - 举 例 集成运放在外部反馈网络的配合下，输出与 输入之间可灵活实现各种特定的函数关系： 加法电路 减法电路 积分电路 微分电路 电压比较器 因虚短, u–= u+= 0 平衡电阻： R2= Ri1 // Ri2 // RF ii2 ii1 if ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R2 + – 因虚断，i– = 0 所以 ii1+ ii2 = if 反相输入方式，有“虚地”存在 u+=u–=0, i1=ui1 / R1 i2=ui2 / R2 i3=ui3 / R3 i+=i–=0 if=i1+ i2+ i3=(0-uo )/Rf 当 R1=R2=R3=R uo ui2 ui1 ∞ Rf if R1 R2 R3 R4 ui3 i1 i2 i3 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 加法电路的输出电压 与输入电压之和成正 比关系 方法1: 根据叠加原理 ui1单独作用(ui2＝0)时， 同理，ui2单独作用时 ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R1 + – 方法2： u+ 思考 u+=? ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R1 + – iR1 iR2 iR1=iR2 1. 输入电阻低； 2. 共模电压低； 3. 当改变某一路输入电阻时， 对其它路无影响； 同相加法运算电路的特点： 1. 输入电阻高； 2. 共模电压高； 3. 当改变某一路输入电阻时， 对其它路有影响； 反相加法运算电路的特点： ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R1 + – ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R2 + – 同相输入加法电路应用较少，同相输入方式时 u+=u_? 0，可能产生较大的共模输入电压，使放大器  工作于非线性区域，甚至造成损坏。 在设计加法电路时，uo数值必须低于电源电压，否则 运放易趋于饱和而产生误差。 注意: 利用双端输入，可构成减法电路 减法电路 uo ui2 u+ u- if ∞ R1 R2 Rf R3 ui1 如果取 R1 = R2 ，R3 = RF 如 R1 = R2 = R3 = RF 在双端输入的减法电路中，应限制共模电压的数值，避免超过集成运放的最大共模电压。 用电容C代替反馈电阻Rf 输出电压uo正比于输入电压的对时间的积分。 R1C为积分时间常数，R1C越小，积分作用越强 积分电路 uo ui ∞ R1 R2 if i1 i+ + + - - C uc + - 由i+ = i-=0， u+ = u-=0得：  i1 = if if =? 信号从反相端输入，存在 “虚