[工学]电工学_第七版_下册_秦曾煌_高等教育出版社 第16章.ppt

电工及电子技术A(2) 第16章 集成运算放大器 16.1 集成运放简介 16.2 信号运算电路 16.3 运放中的反馈 16.4 信号处理电路 第16章 集成运算放大器 16.1 集成运放简介 一、集成运算放大器的组成 差动放大电路减小零点漂移提高输入阻抗 多级放大电路 较高电压放大倍数 互补对称电路 减小输出电阻 提高带负载能力 各种恒流源电路 提供合适的静态点和能源 输入级 中间级 输出级 偏置级 + - 二、集成运算放大器主要参数 1、开环电压放大倍数 Auo 2、最大输出电压 UOPP 3、差模输入电阻 rid 4、开环输出电阻 ro 5、共模抑制比 KCMRR 无反馈时差模输入放大倍数，104-107，理想值→∞ 不失真放大最大输出，略小于电源电压，理想值→±Ucc 差模输入对信号源等效负载，≥106Ω，理想值→∞ 无反馈时对负载等效电源内阻，＜200Ω，理想值→0 差模放大倍数/共模放大倍数，≥105，理想值→∞ + ——同相输入端，信号由此入，输出与输入相位相同 －——反相输入端，信号由此入，输出与输入相位相反 三、集成运算放大器模型 1、结构示意 2、电路符号 ∞ + - + u- u+ uO —运算放大器 ∞—理想运放 理想化参数： Auo→∞、 rid→∞、 ro→0 、KCMRR→∞ Au u- u+ uO ri rO us 四、理想运放分析依据 理想运放输入—输出特性曲线如下，分为放大区、饱和区： 线性区 (放大区) +u0(sat) -u0(sat) ui uo 1、线性区分析依据： 【特点】： （1）虚断 由rid=∞，得i＋＝i－＝0 【条件】：外接深度负反馈电路，使得 Auf 为有限值，uo=Auf ui=Auf (u+-u-)。 ∞ + - + u- u+ uO （2）虚短 由Auo=∞，得u＋＝u－ 虚地 若u-=0，则u－＝u＋=0,反之，也然 2、非线性区分析依据 （2）当 ui 0，即u＋u_时，uo＝ + ucc 当 ui0， 即u+ u_ 时，uo＝ - ucc 虚短（或虚地）不再成立 非线性区 (饱和区) +u0(sat) -u0(sat) ui uo 【特点】： （1）虚断 【条件】：无负反馈电路，使得开环 Auo为无穷大值， uo= Auo ui = Auo (u+-u--) = ± ucc 1、反相比例运算电路 16.2 信号运算电路 一、比例运算 ∞ + - + ui uO R2 R1 RF i1 if 【电路】： 【分析】： ∞ + - + ui uO R2 R1 RF i1 if 【结论】： 【注解】： 该电路使输入被放大 Auf 倍后，反相输出 （1）放大比例 Auf 受Rf和R1值的影响 （2）当Rf=R1时，为反相器，Auf=-1，uo=-ui （3）R2是平衡电阻，R2=Rf//R1。 2、同相比例运算电路 一、比例运算 【电路】： ∞ + - + ui uO R2 R1 RF i1 if 【分析】： 【结论】： 【注解】： 该电路使输入被放大 Auf 倍后，同相输出 （1）放大比例 Auf 受Rf和R1值的影响 （2）当 Rf=0 (或 R1→∞)时，为跟随器， Auf=1，uo=ui ∞ + - + ui uO R2 R1 Rf i1 if ∞ + - + ui uO R2 R3 RF 二、加法运算 ∞ + - + ui1 uO R2 R11 RF i1 if ui2 i2 R12 【分析】： 【电路】： 【结论】： 【注解】： 该电路使两输入信号各自放大后求和，再反相输出 （1）该加法含比例放大 （2）当Rf=R11= R12时，为无放大反相加法 ∞ + - + ui1 uO R2 R11 RF i1 if ui2 i2 R12 （3）平衡电阻： 三、减法运算 【分析】： ∞ + - + ui2 uO R2 R1 RF ui1 R3 【电路】： 【结论】： 【注解】： 该电路使两输入信号各自放大后，再求差输出 （1）平衡电阻： （2） 例：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。 解：电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成 四、积分运算 【分析】： 【电路】： ∞ + - + ui uO R2 R1 CF i1 if 【结论】： 【注解】： 该电路使输入信号积分后，再反相比例放大输出 （1）ui为恒定U时， 最终达到负饱和电压 （2）常见为PI（比例积分）电路： ∞ + - + ui uO R2 R1 CF Rf 五、微分运算 【分析】： 【电路】： ∞ + - +