第二章集成运算放大器及其应用.ppt

第二章 集成运算放大器及其应用 第一节 直接耦合 第二节 差动放大电路 一.典型差动放大电路 1. 差动放大电路一般有两个输入端： 双端输入——从两输入端同时加信号。 单端输入——仅从一个输入端对地加信号。 静态工作点的计算： 2. 零点漂移的抑制(无输入信号) 2. 零点漂移的抑制(无输入信号) 3 差动输入 电路的简单说明 3 主要参数 四、理想运算放大器及其分析依据 1. 理想运算放大器的理想化条件 3. 理想运放工作在线性区的特点 2.5 运算放大器在信号运算方面的运用 2.5.1 比例运算 1. 反相比例运算 2. 同相比例运算 2.5.2 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 2. 同相加法运算电路 2.5.3 减法运算 2.5.4 积分运算电路 2.5.6 微分运算电路 比例-微分运算电路 2.6 电压比较器 1. 基本电压比较器 2、过零电压比较器 3、输出带限幅的电压比较器 （1）电路组成 （2）电压放大倍数 平衡电阻R2=R1//RF 由运放工作在线性区的特征 可列出 u+ u– if R1 R2 uo RF ii ui + – + – + – + 由此得出 闭环电压 放大倍数 结论： ① Auf 为正值，即 uo与 ui 极性相同。因为 ui 加 在同相输入端。 ② Auf只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。 ③ Auf ≥ 1 ，不能小于 1 。 ④ u– = u+ ≠ 0 ，反相输入端不存在“虚地”现象。 ⑤ 若 或 则 电压跟随器 2. 同相比例运算 当 R1= ? 或 RF = 0 时， uo = ui ， Auf = 1， 称电压跟随器。 uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 由运放构成的电压跟 随器输入电阻高、输出 电阻低，其跟随性能比 射极输出器更好。 uo ui + + – – + + ? – ? 左图是一电压跟随器，电源经两个电阻分压后加在电压跟随器的输入端，当负载RL变化时，其两端电压 uo不会随之变化。 uo + – + + ? – ? 15k? RL 15k? +15V 7.5k? 例： 负载电流的大小 与负载无关。 例2：负载浮地的电压-电流的转换电路 1. 能测量较小的电压； 2. 输入电阻高，对被 测电路影响小。 流过电流表的电流 IG Ux R2 R1 + – + + ? – ? RL ui R2 R1 + – + + ? – ? iL i1 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 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 + – 动画 当ui1单独作用ui2不作用时: if R1 R2 uo RF ii ui1 + – R3 + – ui2 + – + – + 所以由叠加原理得: 可得: 当ui2单独作用ui1不作用时: 2.5.3 减法运算 当 时， 和 则上式为 当 时，则得 可见，输出电压与两个输入电压的差值成比， 故可进行减法运算。 if R1 R2 uo RF ii ui1 + – R3 + – ui2 + – + – + 电压放大倍数 由虚短及虚断性质可得 i1 = if iF=? iF i1 uo CF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? uC + – 当电容CF的初始电压为 uC(t0) 时，则有 若输入信号电压为恒定直流量，即 ui= Ui 时，则 ui t O 积分饱和 线性积分时间 线性积分时间 –Uo(sat) uo t O + Uo(sat) ui = Ui 0 ui = –Ui 0 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 uo 是时间 t 的一次函数，从而提高了它的线性度。 输出电压随时 间线性变化 Ui –Ui 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。 uo CF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? RF if i1 电路的输出电压 上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分 这种运算器又称 PI 调节器, 常用于控制系统中, 以保