模电课程第二章.ppt

运算放大器的基本应用电路 教学要求： 1.理解集成运放工作在线性区的条件和特点 2.掌握比例、加减、积分、微分运算电路的结 构、工作原理、特点及典型应用电路 重点： 掌握比例、加减运算电路的结构特点及其典型应用电路的分析和设计方法。 集成运算放大器的应用 信号运算电路 信号产生与变换电路 加减、微分、积分等 对数、反对数等 ui uo +UOM -UOM ? 例：若± VCC= ± 12V，Ao=106， 则|ui|12?V时，运放 处于线性区。 线性放大区 *复习 要集成运放工作在线性区,必须在集成运放外部电路引入负反馈 ui uo _ + ? + Ao u- u+ Ao越大，线性区越小， 当Ao →∞时，线性区→0 +UOM -UOM ui uo ? 理想运放的特点 虚短路 放大倍数与负载无关。 虚断路 运放工作在线性区的特点 理想运放及其工作在线性区的特点 虚短 虚断 i1= i2 uo _ + ? + ? R2 R1 RP ui i1 i2 1. 放大倍数 一、反相比例运算电路 §2.3 信号运算电路 2.3.1 比例运算电路 电压并联负反馈 2. 电路的输入电阻 ri=R1 平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等。 RP =R1 // R2 uo _ + ? + ? R2 R1 RP ui i1 i2 　　在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。 3. 共模电压 电位为0，虚地 输入输出电阻小、共模电压为 0，以及“虚地”是反相输入的特点。 _ + ? + ? R2 R1 RP ui i1 i2 二、同相比例运算电路 _ + ? + ? R2 R1 RP ui uo u-= u+= ui 电压串联负反馈。 输入电阻高、输出电阻低、共模电压为ui，对运放的共模抑制比要求高。 放大倍数 _ + ? + ? ui uo 电压跟随性能比分立元件的射极输出器好。 电压跟随器 讨论题： 若同相比例运算电路中的R1= ?， R2= RP≠ 0，试分析其Uo与Ui的关系。 R2 RP 一、反相求和运算 R12 _ + + ? R2 R11 ui2 uo RP ui1 2.3.2 加减运算电路 i12 iF i11 R12 _ + + ? R2 R11 ui2 uo RP ui1 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。 二、同相求和运算 - R1 RF + + ui1 uo R21 R22 ui2 - R1 RF + + ui1 uo R21 R22 ui2 u+ 与 ui1 和 ui2 的关系如何？ 注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。 _ + ? + ? R2 R1 R1 ui2 uo R2 ui1 解出： 三、差分式减法运算电路 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） 。 例１：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 ? 例２：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 R1 R1 – + A3 R2 R2 uo + uo2 + + A1 – + A2 R R RW ui1 ui2 uo1 a b + ui uo2 + + A1 – + A2 R R RW ui1 ui2 uo1 a b + 虚短路： 虚断路： 放大倍数可变。 输入电阻高。 uo2 uo1 R1 R1 – + A3 R2 R2 uo + 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. 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 2.4.4 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 u