[工学]模电第七章.ppt

练习：7-1 7-2 作业：7-5 作业：7-10 7-14 * 第七章　模拟信号运算电路 7.2　比例运算电路（反相、同相、差分） 7.3　求和电路（反相输入求和电路） 7.4　积分和微分电路（反相输入积分电路） 7.5　对数和指数电路 7.6　乘法和除法电路 7.1　理想运算放大器 7.1　理想运算放大器 7.1.1　理想运放的技术指标 开环差模电压增益 Aod = ∞； 输出电阻 ro = 0； 共模抑制比 KCMR = ∞； 差模输入电阻 rid = ∞； UIO = 0、IIO = 0、 ?UIO = ?IIO = 0； 输入偏置电流 IIB = 0； - 3 dB 带宽 fH = ∞ ，等等。 7.1.2　理想运放工作在线性区时的特点 　　输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即 + Aod 理想运放工作在线性区特点： 1. 理想运放的差模输入电压等于零 即 ——“虚短” 图 7.1.1　集成运放的电压和电流 2. 理想运放的输入电流等于零 由于 rid = ∞，两个输入端均没有电流，即 ——“虚断” 7.1.3　理想运放工作在非线性区时的特点 传输特性 +UOPP uO u+-u- O -UOPP 理想特性 图 7.1.2　集成运放的传输特性 理想运放工作在非线性区特点： 当 u+ u- 时，uO = + UOPP 当 u+ u- 时, uO = - UOPP 　　1. uO 的值只有两种可能 　　在非线性区内，(u+ - u-)可能很大，即 u+ ≠u-。 “虚短”不存在 2. 理想运放的输入电流等于零 （由于 rid = ∞） 　　实际运放 Aod ≠∞ ，当 u+ 与 u- 差值比较小时，满足 Aod (u+ - u- )UOPP，认为运放工作在线性区。 　　例如：F007 的 Uopp = ± 14 V，Aod ? 2 × 105 ，线性区内输入电压范围 uO u+-u- O 实际特性 非线性区 非线性区 线性区 但线性区范围很小。 图 7.1.2　集成运放的传输特性 7.2　比例运算电路 7.2.1 R2 = R1 // RF 由于“虚断”，i+= 0，u+ = 0； 由于“虚短”， u- = u+ = 0 ——“虚地” 由 iI = iF ，得 反相比例运算电路 　　由于反相输入端“虚地”，电路的输入电阻为 Rif = R1 图 7.2.1 7.2.2　同相比例运算电路 R2 = R1 // RF 　　根据“虚短”和“虚断”的特点，可知 i+ = i- = 0； 得： 　　由于该电路为电压串联负反馈，所以输入电阻很高；输出电阻很低。 当 RF = 0 或 R1 = ? 时，Auf = 1 ——电压跟随器 图 7.2.2 7.2.3　差分比例运算电路 图 7.2.4　差分比例运算电路 　　在理想条件下，由于“虚断”，i+ = i- = 0 由于“虚短”， u+ = u- ，所以： 电压放大倍数 差模输入电阻 Rif = 2R1 三种比例运算电路之比较 实现差分比例运算 “虚短”但不“虚地” 实现同相比例运算 电压串联负反馈 “虚短”但不“虚地” 实现反相比例运算电压并联负反馈 “虚地” 性能特点 低 低 低 Ro Rif = 2R1 不高 Rif ≈∞ 高 Rif = R1 不高 Rif uO 与 uI 同相，放大倍数大于或等于 1 uO与 uI 反相， 大于、小于或等于 1 电压放大倍数 R1 = R1′ RF = RF′ R2 = R1 // RF R2 = R1 // RF 电 路 组 成 差分比例 同相比例 反相比例 7.2.4　比例电路应用实例 　　两个放大级。结构对称的 A1、A2 组成第一级，互相抵消漂移和失调。 　　A3 组成差分放大级，将差分输入转换为单端输出。 　　当加入差模信号 uI 时，若 R2 = R3 ，则 R1 的中点为交流地电位，A1、A2 的工作情况将如下页图中所示。 图 7.2.6　三运放数据放大器原理图 求电压放大倍数： 　　由同相比例运放的电压放大倍数公式，得 则 同理 所以 　　则第一级电压放大倍数为： 　　改变 R1，即可调节放大倍数。 　　R1 开路时，得到单位增益。 图 7.2.7 A3 为差分比例放大电路。 　　当 R4 = R5 ，R6 = R7 时，得第二级的电压放大倍数为 所以总的电压放大倍数为 7.3　求和电路 　　求和电路的输出量反映多个模拟输入量相加的结果。 7.3.1　反相输入求和电路 由于“虚断”，i- = 0 所以：i1 + i2 + i3 = iF 又因