第19讲-7.1-7.2节比例运算电路.pptVIP

* * * 第七章　模拟信号运算电路 7.2　比例运算电路 7.3　求和电路 7.4　积分电路 7.1　理想运放的概念 7.1　理想运放的概念 7.1.1　什么是理想运放（各项技术指标理想化） 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” 　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 　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-。 “虚地”不存在 2. 理想运放的输入电流等于零 　　实际运放 Aod ≠∞ ，当 u+ 与 u- 差值比较小时，仍有 Aod (u+ - u- )UOPP，运放工作在线性区。 　　例如：LM741 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。 　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 电压并联负反馈 当 R1 ＝ RF 时，Auf = -1 ——单位增益倒相器 反相比例运算电路 uI 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； 又 u- = u+ = uＩ 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 同相比例运算电路 7.2.3　差分比例运算电路 　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： R1=R1′ RF=RF′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(减法) “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 = (1 + Aod) Rid 高 Rif = R1不高 Rif uO 与 uI 同相，放大倍数可大于或等于 1 uO与 uI 反相， 可大于、小于或等于 1 电压放大倍数 要求 R1 = R1′ RF = RF′ 要求 R2 = R1 // RF 要求 R2 = R1 // RF 电 路 组 成 差分输入 同相输入 反相输入 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。 　三运放数据放大器原理图 　　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。 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 例：在数据放大器中， 　　 R1 = 2 k?， R2 = R3 = 1 k?， R4 = R5 = 2 k?， R6 = R7 = 100 k?，求电压放大倍数； *