[工学]第四章集成电路运算放大器.ppt

4.1.1 理想运算放大器的特点 （1）开环差模电压放大倍数Aud→∞; （2）差模输入电阻Rid→∞; （3）输出电阻Ro→0; （4）共模抑制比KCMRR→∞; （5）输入偏置电流IB1=IB2=0； （6）失调电压、失调电流及温漂为0。 “虚短”与“虚断” 概念。 (1)由于集成运放的差模开环输入电阻Rid→∞，输入偏置电流IB≈0，不向外部索取电流，因此两输入端电流为零。即Ii-=Ii+=0，这就是说，集成运放工作在线性区时，两输入端均无电流，称为“虚断”。 (2)由于两输入端无电流，则两输入端电位相同，即U-=U+。由此可见，集成运放工作在线性区时，两输入端电位相等，称为“虚短”。 4.6 集成模拟乘法器 模拟乘法器功能：实现两个模拟量相乘 二.模拟乘法器的应用 1. 乘法运算 3. 除法运算电路 根据虚断 4. 开平方运算电路 2. 二阶有源高通滤波器 ω |A| 0 ωC 通带 阻带 A0 ω |A| 0 ωC A0 通带 阻带 ω |A| 0 ωC1 A0 阻 阻 ωC2 通 ω |A| 0 ωC1 A0 阻 ωC2 通 通 各种滤波器理想的幅频特性： （1）低通 （2）高通 （1）带通 （1）带阻 滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。 1. 一阶RC低通滤波器(无源) 一. 低通有源滤波器 传递函数： 截止频率： 幅频特性： 此电路的缺点： 1、带负载能力差。 2、无放大作用。 3、特性不理想，边沿不陡。 幅频特性： 0.707 ?H 截止频率 0 1 |A| 2.一阶有源低通滤波器 传递函数： 通带增益： 截止频率： 幅频特性及幅频特性曲线 传递函数： 幅频特性： 缺点：阻带衰减太谩。 ?H 0.707 1+Rf/R1 0 1+Rf/R1 |A| 3.二阶有源低通滤波器 传递函数： 当 Ao＜3时，滤波器可以稳定工作 。 此时特性与Q有关。当Q=0.707时，幅频特性较平坦。 当f＞＞fL时，幅频特性曲线的斜率 为-40dB/dec。 当Ao≥3时，源滤波器自激。 幅频特性及幅频特性曲线 * 第四章 集成运算放大器的线性应用电路 4.1 电路特性 4.2 基本运算电路 4.3 对数和反对数电路 4.4 集成模拟乘法器 4.5 有源滤波器 集成运放加上外部反馈网络，可以实现不同的功能。如果施加的是线性负反馈，可以实现放大以及加法、减法、微分、积分等数学运算功能。 分析集成运放应用电路时，把集成运放看成理想运算放大器，可以使分析简化。实际集成运放绝大部分接近理想运放。 4.1 运算放大器的基本特点 .理想运算放大器： 开环电压放大倍数 Aod=∞ 差摸输入电阻 Rid=∞ 输出电阻 Ro=0 理想运放工作在线性区的条件： 电路中有负反馈！ 运放工作在线性区的分析方法： 虚短（u+=u-） 虚断（ii+=ii-=0） 4.2 比例运算电路 一. 反相比例运算 虚地点 i1=if （虚断） 利用虚短和虚断 u+ =0 u－=u+=0（虚地） 电压放大倍数: 例题1. R1=10k? , Rf=20k? , ui =-1V。求:uo 、Ri。说明R0的作用， R0应为多大？ 缺点： 输入电阻小（ Ri=R1） R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R0=R1//Rf 二. 同相比例运算电路 u-= u+= ui i1=if （虚断） 平衡电阻R=Rf//R1 因为有负反馈， 利用虚短和虚断 特点： 输入电阻高 缺点： 共模输入电压≠0 （u－=u+=ui） 电压放大倍数: Au=1 三.电压跟随器 此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。 ui=u+= u-= uo 因为有负反馈， 利用虚短和虚断： 1. 反相加法器： 若R1 =R2 =Rf, 平衡电阻 R0= R1// R2//Rf i1 + i2= if 4.3 基本运算电路 一. 加法运算电路 虚地 2. 同相求和运算： 当R1 = R2 = Rf = R时, 同相比例运算: 二. 减法运算电路 1、利用加法器和反相比例器 叠加原理 2、差动减法器 ui1作用 ui2作用 综合：