7.3 集成运算放大器的线性应用电路.ppt

一、理想运放的性能指标 集成运放的电压传输特性 * 7.3 集成运算放大器的线性应用电路 7.3.3 求和运算电路 7.3.5 对数和指数运算电路 7.3.1 运算放大器线性应用电路的特点 7.3.2 比例运算电路 7.3.4 积分和微分运算电路 本章主要讲述理想集成运放的特点、基本运算电路。重点掌握理想集成运放的特点及“虚短”、“虚断”的概念，并能应用这两个基本概念分析基本运算电路； 内容简介 满足下列参数指标的运算放大器可以视为理想运算放大器。 1.开环差模电压放大倍数Avd=?，实际上Avd≥80dB即可。 2.差模输入电阻Rid=?，实际上Rid比输入端外电路的电阻大2～3个量级即可。 3.输出电阻Ro=0，实际上Ro比输入端外电路的电阻小1～2个量级即可。 5.带宽足够宽，上限截止频率 fH=? 。 4.共模抑制比足够大，KCMR = ? 。 实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大器都可以视为理想的。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指标明显下降即可。 6.失调电压、失调电流和温漂均为零，且无任何内部噪声 。 实际集成运放的特性很接近理想集成运放，我们仅仅在进行误差分析时，才考虑理想化后造成的影响，一般工程计算其影响可以忽略。 在线性区：uO＝Aod(uP－uN)， Aod是开环差模放大倍数。 由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多μV。当其大于此值时，集成运放的输出不是＋UOM , 就是－UOM ，即集成运放工作在非线性区。 （2）理想集成运放工作于线性区 理想运放工作于线性区： “虚短”：运放的同相输入端和反相输入端的电位“无穷”接近，好象短路一样，但却不是真正的短路。 “虚断”：运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于0，好象断路一样，但却不是真正的断路。 理想运放工作于线性区，因其放大倍数趋于无穷大，所以在输入端只要加一个非无穷小的电压，其输出就会超出其线性工作区，因此，只有电路引入负反馈，才能使其工作于线性区。 （3）理想集成运放工作于非线性区 电路中没有引入负反馈或引入的是正反馈，理想运放工作于非线性区。因其放大倍数趋于无穷大，所以输出电压只有两种可能： 7.3.2 基本运算电路 ? 比例运算电路 ? 积分微分运算电路 ? 对数指数运算电路 ? 加减运算电路 比例运算电路：将输入信号按比例放大的电路。 分类： 按输入信号加入不同的输入端分 反向比例电路 同相比例电路 差动比例电路 比例放大电路是集成运算放大电路的三种主要放大形式 (1) 反相比例运算放大器 _ + ? + ? RF R1 R’ ui uo iI iF i- i+ 虚地点 iI=iF+ i-=iF , i- =0 i+ =0 u+ =0 u－=u+=0 平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R’=R1//RF F 电压放大倍数: 反相比例运算放大器输入电阻 Ri=R1 输入电阻(小): uo _ + ? + ? RF R1 RP ui iI iF i- i+ 反馈电阻 运算放大器输入端无共模信号 运算电路输入电阻较小 _ + ? + ? RF R1 R’ ui uo iI iF i- i+ 例题1. R1=10k? , RF=20k? , ui =-1V。求:uo ，R’应为多大？ Auf=-（RF/R1）=-20/10=-2 uo= Auf ui=(-2)(-1)=2V R’=R1//RF=10//20=6.7 k? (2) 同相比例运算放大器 u-= u+= ui i+ =0 i- =0 _ + ? + ? RF R1 R ui uo iF i1 Auf=1+ RF R1 iF=i1 R=R1//RF 同相比例运算放大器输入电阻： _ + ? + ? RF Rf RP ui uo 运算放大器输入端有共模信号 运算电路输入电阻很大 Ri= 输入电阻(大): _ + ? + ? RF Rf RP ui uo Auf=1+ RF Rf 当RF=0时, Auf=1 uo=ui (3) 电压跟随器 此电路输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。 _ + ? + ? RF R1 R’ ui uo iF i1 例题2. R1=10k? , RF=20k? , ui =-1V。求:uo ，R’应为多大？ uo= Auf ui=(3)(-1)=-3