第七章1-集成运放的线性应用-讲.ppt

三、 集成运放的两个工作区 线性放大区：曲线的斜率为电压放大倍数 非线性区： 输出电压只有两种可能，＋UOM和-UOM （1）运放工作在线性放大区的特点 1.当运放工作在线性放大区时： 引入（深度）负反馈 集成运放的差模开环放大倍数AOd有： 其中AOd非常高 140dB ∞ 因而有：UP-UN＝0 或 UP＝UN “虚短” 又因为： 则： “虚断” （2）运放工作在非线性区的特点 1.当运放工作在非线性区时： 电路必须开环或者引入正反馈 集成运放的差模开环放大倍数AOd ∞，则两个输入端只要有无穷小的输入差值电压，输出电压就可以达到最大值或最小值，即输出电压与输入电压不再是线性关系，此时的电压传输关系为： 由此时的电压传输关系可以看出 (1)当：UP＞UN时， UO = +UOM 当：UP＜UN时, UO = -UOM (2)又由于 则： “虚断” 设 ＝ 0 则 _ + ? + ? R2 R1 R1 ui2 uo R2 ui1 解出： 单运放的加减运算电路的特例：差动放大器 _ + ? + ? R2 R1 R1 ui2 uo R2 ui1 差动放大器放大了两个信号的差，但是它的输入电阻不高（=2R1）, 这是由于反相输入造成的。 例：设计一个加减运算电路， RF=240k?，使 uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3 解: (1) 画电路。 系数为负的信号从反相端输入，系数为正的信号从同相端输入。 - R3 RF + + ui1 uo R2 R1 ui2 R4 ui3 (2) 求各电阻值。 - R3 RF + + ui1 uo R2 R1 ui2 R4 ui3 uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3 优点：元件少，成本低。 缺点：要求R1//R2//R5=R3//R4//R6。阻值的调整计算不方便。 单运放的加减运算电路 改进：采用双运放电路。 四、双运放的加减运算电路 - RF1 + + ui1 uo1 R1 ui2 R2 R3 - RF2 + + uo R4 ui3 R5 R6 例：A/D变换器要求其输入电压的幅度为0 ~ +5V，现有信号变化范围为-5V~+5V。试设计一电平抬高电路，将其变化范围变为0~+5V。 +5V -5V +5V +2.5V 电平抬高电路 A/D 计算机 ui uo uo = 0.5ui+2.5 V uo =0.5ui +2.5 V =0.5 (ui +5) V _ + ? + ? 10k? 20k? +5V 5k? ui 20k? uo1 uo _ + ? + ? 20k? 20k? 10k ? 五、三运放电路 uo2 + + A – + A R R RW ui1 ui2 uo1 a b + R1 R1 – + A R2 R2 uo + uo2 + + A – + A R R RW ui1 ui2 uo1 a b + 虚短路： 虚开路： 三运放电路是差动放大器，放大倍数可变。 由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高。 uo2 uo1 R1 R1 – + A R2 R2 uo + 例：由三运放放大器组成的温度测量电路。 uo R1 R1 + + A3 R2 R2 + + A1 _ + A2 R R RW + E=+5V R R R Rt ui Rt ：热敏电阻 集成化:仪表放大器 Rt=f (T°C) uo R1 R1 + + A3 R2 R2 + + A1 _ + A2 R R RW + E=+5V R R R Rt ui 1. 它们都引入电压负反馈，因此输出电阻都比较小 。 2. 关于输入电阻：反相输入的输入电阻小，同相输入的输入电阻高。 3. 同相输入的共模电压高，反相输入的共模电压小。 比例运算电路与加减运算电路小结 7.2.3 微分运算电路与积分运算电路 u–= u+= 0 ui t 0 t 0 uo u i – + + uo R R2 i1 iF C 若输入： 则： 一、微分运算 i1 iF t ui 0 t uo 0 输入方波，输出是三角波。 ui - + + R R2 C uo 二、积分运算 应用举例1： 当考虑积分电容上的初始值时： t ui 0 t uo 0 U -Uom TM 积分时限 应用举例2：如果积分器从某一时刻输入一直流电压，输出将反向积分，经