集成运算的放大器.ppt

第16章 集成运算放大器 16.1 集成运算放大器的简单介绍 16.1.2 电路的简单说明 16.1.3 主要参数 16.1.4 理想运算放大器及其分析依据 1. 理想运算放大器的条件 集成运算放大器的等效电路模型（1） 线性工作区 3. 理想运放工作在线性区的分析依据 16.2 运算放大器在信号运算方面的运用 16.2.1 比例运算 1. 反相比例运算 2. 同相比例运算 16.2.2 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 2. 同相加法运算电路 16.2.3 减法运算电路 16.2.4 积分运算电路 16.2.5 微分运算电路 比例-微分运算电路 16.3 运放在信号处理方面的应用 16.3.3 电压比较器 1. 基本电压比较器 输出带限幅的电压比较器 过零电压比较器 将比例运算和积分运算结合在一起，就组成 比例-积分运算电路。 uo CF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? RF if i1 电路的输出电压 上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分 这种运算器又称 PI 调节器, 常用于控制系统中, 以保证自控系统的稳定性和控制精度。改变 RF 和 CF，可调整比例系数和积分时间常数, 以满足控制系统的要求。 if i1 由虚短及虚断性质可得 u+= u-= 0, i1 = if uo C1 ui R2 RF + + – – + + ? – ? ui t O uo t O Ui –Ui 上式表明：输出电压是对输入电压的比例-微分 控制系统中， PD调节器在调节过程中起加速作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。 —PD调节器 uo C1 ui R2 RF + + – – + + ? – ? R1 if iR iC 例4：设RF＞＞R4，试证： uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? R3 R4 A i1 if i3 i4 证： 例5：已知：ui1 = 1V， ui2 = 2V， ui3 = 3V， ui4 = 4V， R1 = R2 = 2kΩ， R3 = R4 = RF = 1kΩ，求uo。 ui1 uo RF ui2 R1 R2 + + ? – ? R3 ui3 ui4 R4 u+ u- 解： 应用节点电压法求u+： 应用叠加原理求uo： 例6：求uo与ui1、ui2的运算关系式。 R1/K ui1 R1 + + ? – ? KR2 ui2 R2 + + ? – ? uo uo1 解： 第一级： 第二级： 例7：求uo。 ui ∞ － + + △ 2R uo2 ∞ － + + △ RF R1 R uo1 + uo － R2 R 2 3 解： uo1 =－ ui Rf R1 第一级： 第二级： uo2 =－ uo1 2R R 2Rf R1 = ui uo2 = uo2－uo1 2Rf R1 Rf R1 = ui + ui 3Rf R1 = ui 例8：图示电路是广泛应用与自动调节系统中的比例 －积分－微分电路。试求该电路 uo 与 ui 的关系式 。 uo ∞ － + + △ CF ui R1 C1 R2 RF u+ = u－ = 0 uo = －(RFif + if dt ) ∫ 1 CF if = i1 = + C1 ui R1 dui dt uo =－ ui + RF C1 + + C1 dt ∫ 〕 RF R1 dui dt 1 CF ui R1 ) dui dt ( 〔 C1 CF =－ ∫ 〕 RF R1 1 R1CF ) dui dt 〔 ( + + ui + RF C1 ui dt 解： i1 iR1 iC1 if 电压比较器的功能： 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的 大小和极性。 用途： 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合 。 运放工作在开环状态或引入正反馈。 理想运放工作在饱和区的特点： 1. 输出只有两种可能 +Uo (sat) 或–Uo (sat) 当 u+ u－ 时， uo = +Uo (sat)