《单片机系统设计及工程应用》课件第10章.pptx

10.1运算放大器实用技术10.2电流/电压转换电路习题10

10.1运算放大器实用技术

10.1.1理想运算放大器

运算放大器是用反馈控制特性的直接耦合式高增益放大器，可以针对不同的应用，通过设计不同类型的反馈网络来

形成各种转移函数。运算放大器能够从直流到几兆赫兹

的频率范围内完成信号放大，产生各种波形的信号，能够进行加、减、乘、除、积分、微分等运算，因而在单片机控制系统、模拟信号处理、智能仪器仪表等领域得到了广泛的应用。

运算放大器具有输入阻抗高、信号增益大等特点。为了

分析方便，我们将运算放大器理想化，理想运算放大器的特点如下：

(1)开环电压放大倍数A→0。

(2)差模输入电阻Rd→0。

(3)输出电阻R₀=0。

(4)频带无限宽。

(5)输入失调电压U₀=0。

(6)输入失调电流I。=0。

(7)共模抑制比CMRR→。

(8)干扰和噪声都不存在。

西安电子科技大出版社

A十

西安电子科技大出版社

U_

电子科技大学出版社

西安电子

西安电子

科技大学出房

i

图10.1理想运算放大器符号

西安电子科技大U

西安电子科技大出版社

。口

版社

十

十

利用运算放大器的理想特性可得出以下两条基本定则

(1)运算放大器输入端不吸收电流。

(2)运算放大器两输入端之间的电压差为零。

有了这两条基本定则，可以大大简化运算放大器应用电路设计。图10.1是理想运算放大器符号。

10.1.2基本运算电路

1.反相放大器

反相放大器电路如图10.2所示，反馈网络和输入网络均为纯电阻型，则有：

(10.1)

输出信号电压U₀等于输入信号电压U乘以比例系数

R,/R₁,式(10.1)中负号表示输出信号与输入信号反相。通过改变R和R₁的值，就可很方便地调整其比例系数。为了使运算放大器两个输入端的直流电阻保持平衡，电路要求

R₂=Rf//R₁。反相放大器的输入电阻为

R=R₁(10.2)

西安电

I

安电O

A*+

电子科技大学出板社

西安电子科技大学出版社

西安电子

西安电子

西安电子

U。

西安电子

西安电子

西安电子科技R₁

Ui

I

西安电子科技大学出版社

西安电子科技大学R₂

西安电子科技大学出版社西安电子

图10.2反相放大器

西安电子科技大学出版社

大学出版社

R

社

2.同相放大器

同相比例放大器电路如图10.3所示，反馈网络和输入网络均为纯电阻型，其输出信号电压为

(10.3)

当R=0时，U,=U;电路即为电压跟随器，电路如图10.4所示。

定由子

A+

十电子科技大学版社

学出版社

I

D○

西安电子

西安电子

O

U。

uI

图10.3同相放大器

西安电子科技大学出版

西安电子科

西安电

R

R

西安电子科技大

西安电子科技大学出版社

子科技大学出版神

Ui

西安电子

西安电子

西安电子

0西安电子

西安电子

A十

西安电子科技大学

图10.4电压跟随器

OU

十

3.积分器

当运算放大器的反馈网络为电容，输入阻抗网络为电阻

时便构成了积分器，如图10.5所示。积分器的输出电压U。为(10.4)

为使运算放大器两个输入端直流电阻保持平衡，电路要求R₂=R₁。

西安电子科技大学出广

R₂

安电子科技大学出西安电子科技大学出版社

图10.5积分器

西安电子科技大学出版社

西安电子科技大学出版

西安电子科

R1

西安电I技大学出版社

j

o

西安电C技大学出版社

西安电技大学出版社

西安电

西安电

西安电

O

U

0

西安电子科技大学出A十

电子科技大

子

西安电

十

4.微分器

当运算放大器的输入网络为电容，反馈网络为电阻时，便构成了微分器，如图10.6所示。微分器的输出电压u。和输入电压的关系为：

u=RCdt

(10.5)

西安电子科技大学出版社、大学出版社

I

西安电子科技C学出版社

O

十0F学出版社

uiIA+

十子科技大学出版

西安上子科技大学出版社

西安电子

西安电子

西安电子

西安u。

西安电子

图10.6微分器

R大学出版社

10.1.3实用电路

1.信号放大电路

1)同相串联差动式高输入阻抗放大器

同相串联差动式放大器电路如图10.7所示，输出电压u。为输入电压与两放大器放大倍数之积。

R₂

uo1