第6章 集成运算放大器的基本应用.ppt

第6章 集成运算放大器的 基本应用 6.1 概述 6.2 基本运算电路 6.3 有源滤波和有源整流电路 6.4 电压比较器 6.5 集成运算放大器的使用常识 6.1 概 述 1. 理想集成运放的性能指标 理想集成运放的主要性能指标有： （1）开环电压放大倍数Aud→∞; （2）输入电阻rid→∞; （3）输出电阻rod→0。 此外还有:没有失调,没有失调温漂,共模抑制比趋于无穷大等。尽管理想运放并不存在,但由于集成运放的技术指标都比较接近理想值,在具体分析时将其理想化 是允许的,这种分析所带来的误差一般比较小,可以忽略不计。 2．集成运放的传输特性 实际电路中集成运放的传输特性如图6.1所示。 3．集成运放的线性应用 集成运放工作在线性区的必要条件是引入深度负反馈。 当集成运放工作在线性区时,输出电压在有限值之间变化,而集成运放的 Aud→∞,则uid=uod/Aud≈0,由uid=u＋－u－,　得 上式说明,流入集成运放同相端和反相端的电流几乎为零,所以称为虚假断路,简称“虚断”。 4．集成运放的非线性应用 当集成运放工作在开环状态或外接正反馈时,由于集成运放的Aud很大,只要有微小的电压信号输入,集成运放就一定工作在非线性区。其特点是:输出电压只有两种状态,不是正饱和电压＋Uom,就是负饱和电压－Uom。 （1）当同相端电压大于反相端电压,即u＋u－时, uo=＋Uom ? （2）当反相端电压大于同相端电压,即u＋u－时, uo=－Uom。 综上所述,在分析具体的集成运放应用电路时,首先判断集成运放工作在线性区还是非线性区,再运用线性区和非线性区的特点分析电路的工作原理。 6.2 基本运算电路 常见的基本运算电路有比例运算、加法、减法、微积分和乘法运算等。 6.2.1 比例运算 1. 反相输入比例运算电路 如图6.2（a）所示为反相输入比例运算电路。 输出电压与输入电压成比例关系,且相位相反。此外,由于反相端和同相端的对地电压都接近于零,所以集成运放输入端的共模输入电压极小,这就是反相输入电路的特点。 当R1=Rf=R时, ,输入电压与输出电压大小相等,相位相反,称为反相器。 由于反相输入比例运算电路引入的是深度电压并联负反馈,所以，输入电阻为 ２．同相输入比例运算电路 在图6.3（a）中,输入信号ui经过外接电阻R2接到集成运放的同相端,反馈电阻接到其反相端,构成电压串联负反馈。 当Rf=0或R1→∞时,如图6.4所示, ,即输出电压与输入电压大小相等,相位相同,该电路称为电压跟随器。 ? 由于同相输入比例运算电路引入的是深度电压串联负反馈,所以，输入电阻为 rif=（1+AF）rid→∞ 输出电阻为 6.2.2 加法运算 如图6.5所示。根据“虚断”的概念可得: 6.2.3 减法运算 能实现减法运算的电路如图6.6（a）所示。 根据叠加定理,首先令ui1=0,当ui2单独作用时,电路 成为反相比例运算电路,如图６.６(b)所示,其输出电压为 当R1=R2=R3=Rf=R时,uo=ui1－ui2。在理想情况下,它的输出电压等于两个输入信号电压之差,具有很好的抑制共模信号的能力。但是,该电路作为差动放大器有输入电阻低和增益调节困难两大缺点。因此,为了满足输入阻抗和增益可调的要求,在工程上常采用多级运放组成的差动放大器来完成对差模信号的放大。 例6.1 图6.7是一个由三级集成运放组成的仪用放大器,试分析该电路的输出电压与输入电压的关系式。