ch5集成运算放大器.ppt

* 电工电子学B 若输入信号电压为恒定直流量， 即 ui= Ui时，则 uo t 0 -UOM +UOM t 0 ui 积分饱和 线性积分时间 输出电压随时 间线性变化 后一页 返回 前一页 * 电工电子学B 当电容CF的初始电压为 uc(t0) 时，则有 前一页 后一页 采用集成运算放大器组成的积分电路，由于充电电流基本上是恒定的，故u0是时间t的一次函数，从而提高了它的线性度。 将比例运算和积分运算结合在一起，就组成 比例—积分运算电路。这种运算器又称PI调节 器，常用于控制系统中，以保证自控系统的稳 定性和控制精度。 返回 * 电工电子学B 比例—积分运算 电路的输出电压 + + ∞ . . ui uo R2 RF u+ u- 。 。 R1 CF iF i1 uc 输出电压是对输入电压的比例—积分 上式表明： 改变RF和CF，可调整比例系数和积分时间常数， 以满足控制系统的要求。 iF 前一页 后一页 —PI调节器 + – 返回 * 电工电子学B 五、微分运算 uo t 0 t 0 ui + + ∞ . uo R2 u+ u_ 。 ui RF 。 . C1 i1 if 前一页 后一页 由虚短及虚断性质可得 返回 * 电工电子学B 比例—微分运算 输出电压是对输入电压的比例—微分 上式表明： 控制系统中， PD调节器在调节过程中起加速 作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。 + + ∞ . uo R2 u+ u_ 。 RF ui 。 . C1 i1 if R1 iR —PD调节器 前一页 后一页 返回 * 电工电子学B 第四节 集成运放在信号处理方面的应用 一、有源滤波器 二、电压比较器 前一页 后一页 返回 * 电工电子学B 一、有源滤波器 滤波器： 选频电路。它能选出有用频率信号，而抑制 无用频率信号。 无源滤波器： 由电阻、电容和电感元件组成的滤波器。 有源滤波器： 由运算放大器组成的滤波器。 缺点：低频时体积大，很难做到小型化。 特点：体积小、效率高、频率特性好。 前一页 后一页 返回 * 电工电子学B 1. 有源低通滤波器 前一页 后一页 uo + + ∞ . . . ui C RF u+ u- 。 R1 。 (a) 电路图 R 返回 * 电工电子学B (b) 幅频特性 前一页 后一页 传递函数： 返回 * 电工电子学B 显然，电路能使低于?0的信号顺利通过，衰减很小，而使高于?0的信号不易通过，衰减很大，称一 阶有源低通滤波器。 前一页 后一页 传递函数 (b) 幅频特性 返回 * 电工电子学B 为了改善滤波效果，使 ? ?0时信号衰减得更快些，常将两节R-C滤波环节串接起来，组成二阶有源低通滤波器。 二阶 前一页 后一页 + + ∞ . . . ui uo C RF u+ u- 。 R1 。 . R R C 幅频特性 一阶 返回 * 电工电子学B 2. 有源高通滤波器 + + ∞ . . . ui uo R RF u+ u- 。 R1 。 C 根据同相比例运算电路得出 前一页 后一页 返回 * 电工电子学B 前一页 后一页 可见，电路使频率大于?0 的信号通过 ，而小于?0 的信号被阻止，称为有源高通滤波器。 传递函数： 返回 * 电工电子学B 3. 带通滤波器和带阻滤波器 低 通 高 通 带通滤波器 通频带 可见，带通滤波器使通频带范围内的信号可以通过，通频带以外的信号被阻止。 前一页 后一页 返回 * 电工电子学B 二、电压比较电路 电压比较电路用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的 大小和极性。 功能： 用途： 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合 。 前一页 后一页 返回 * 电工电子学B 电压传输特性 -Uo +Uo 有 运放处于开环状态 1、基本电压比较器 可见，在 ui =UR 处输出电压 uo 发生跃变。 门限电平：输出状态转换所对应的输入电压。 即 ui uo o UR + + ∞ ui uo u+ u_ 。 。 R1 + _ UR R2 * 电工电子学B ui t o o uo t +UO –UO t1 t2 UR 电压传输特性 -Uo +Uo ui uo o UR 单限电压比较电路： 当 ui 单方向变化时， uo 只变化一次。 + + ∞ ui uo u+ u_ 。 。 R1 + _ UR R2 前一页 后一页 返回 * 电工电子学B ui U