模擬電子電路及技術基礎第二章集成運算放大器的線性應用基礎.ppt

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2 1集成運算放大器的符號 模型和電壓傳輸特性 集成運算放大器是將電子器件和電路集成在硅片上的放大器 同相輸入端的輸入信號與輸出信號相位相同 反相輸入端的輸入信號與輸出信號相位相反 2 1 1集成運算放大器的符號 2 2 1 2集成運算放大器的模型 uid ui ui 差模輸入電壓 Auo 集成運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù) Ri 集成運放的輸入電阻 Ro 集成運放的輸出電阻 Ri Ro 0Auo Ii Ii 0 理想化 理想化條件 虛斷路 3 2 1 3集成運算放大器的電壓傳輸特性 線性放大區(qū) uo Auo ui ui Auouid 虛短路 Auo uid 0 限幅區(qū) uo UCC或UEE uid可以較大 不再 虛短路 4 反相電壓傳輸特性 5 2 2擴展線性放大范圍 引入深度負反饋 反相輸入組態(tài) 負反饋 將反饋信號引向反相輸入端 使反饋信號抵消部分輸入信號 保證在輸入信號較大時 uid仍然很小 在 虛短路 范圍內(nèi) 從而集成運算放大器工作在線性放大區(qū) 6 同相輸入組態(tài) 可以保證運放工作在線性區(qū) 7 2 3由集成運放構成的基本運算電路 2 3 1比例運算放大器 1 同相比例運算放大器 8 9 同相比例放大器的特點 1 信號從同相端輸入 輸出信號與輸入信號同相 2 U U 0 反相端和同相端電壓相等 即 虛短路 3 閉環(huán)放大倍數(shù)大于等于1 可以設計成電壓跟隨器 10 4 閉環(huán)輸入阻抗進一步增大 趨向于理想條件 即Rif 5 閉環(huán)輸出阻抗進一步減小 也趨向于理想條件 即Rof 0 11 例2 3 1 彰顯電壓跟隨器的隔離 緩沖 作用 有一內(nèi)阻Rs 100k 的信號源 為一個負載 RL 1k 提供電流和電壓 一種方案是將它們直接相連 如圖 a 所示 另一種方案是在信號源與負載之間插入一級電壓跟隨器 如圖 b 所示 試分析兩種方案負載RL所得到的電壓uL和電流iL 12 1 閉環(huán)增益與電壓傳輸特性 2 反相比例運算放大器 13 14 2 閉環(huán)輸入電阻 反相比例放大器的特點 1 信號從反相端輸入 輸出信號與輸入信號反相 2 U U 0 因為同相端電壓為零 接地 所以反相端呈現(xiàn) 虛地 特性 3 閉環(huán)放大倍數(shù)Auf R2 R1 4 閉環(huán)輸入電阻較小 Rif R1 閉環(huán)輸出電阻Rof 0 15 例2 3 3 電路如圖所示 試問 1 運放A1 A2的功能各是什么 2 求輸出電壓與輸入電壓的關系式 即總增益的表達式 16 例2 3 4 有一運放組成的反相比例放大器 如右圖所示 電源電壓UCC UEE 12V 求輸入信號分別為ui1 1sin t V 和ui2 2sin t V 時的輸出波形圖 17 2 3 2相加器 1 反相相加器 例2 3 5 試設計一個相加器 完成uo 2ui1 3ui2 的運算 并要求對ui1 ui2的輸入電阻均大于等于100k 18 2 同相相加器 19 2 3 3相減器 20 例2 3 6 利用相減器電路可以構成 稱重放大器 試問 輸出電壓uo與重量 體現(xiàn)在Rx變化上 有何關系 21 2 3 4積分器 差動積分器 22 23 例2 3 7 電路如右圖所示 當t t1 1s 時 開關S接a點 當t t1 1s t2 3s 時 開關S接b點 而當t t2 3s 時 開關S接c點 已知運算放大器電源電壓15V 初始電壓uC 0 0 試畫出輸出電壓uo t 的波形圖 24 25 2 3 5微分器 利用積分器和相加器求解微分方程 26 2 3 6電壓一電流變換 V I 和電流一電壓變換 I V 一 電壓一電流變換 V I 負載電流與負載無關 而與輸入信號成正比 27 二 電流一電壓變換I V 28 例2 3 8 精密直流電壓測量電路 29 例2 3 9 30 增益可調(diào)電路 31 例2 3 10 32 例2 3 11 33 例2 3 12 34 例2 3 13 35 2 4有源RC濾波器 2 4 1理想濾波器特性及其 逼近 低通 帶通 高通 低通 帶阻 全通 勃特沃斯濾波器 切比雪夫濾波器 貝塞爾濾波器 橢園濾波器 36 37 2 4 2常用的一階 二階有源濾波器 一階有源RC濾波器 38 2 運放作為有限增益放大器的二階有源濾波器 39 二階低通濾波器 40 41 3 運放作為無限增益放大器的多重反饋有源濾波器 42 二階帶通濾波器 43 44 雙T網(wǎng)絡帶阻濾波器 45 用帶通和相加器構成的陷波器 46 47 5 全通濾波器一一移相器 48 6 狀態(tài)變量濾波器一一多功能濾波器 高通 帶通 低通 狀態(tài)變量濾波器由積分器與相加器 相減器 組成 49 2 5集成運放的非理想特性對實際應用的限制 精度 速度 開環(huán)增益Au 共模抑制比 輸入電阻Ri 輸出電阻Ro 失調(diào)電壓Uos 失調(diào)電流Ios 輸入偏流 失調(diào)漂移 單位增益帶寬 壓擺率SR 50 1 失調(diào)電壓Uos的影響 51 2 失調(diào)電流與輸入偏流的影響 失調(diào)電流 輸入偏流 52 3 有限的開環(huán)增益和帶寬帶導致的誤差 53 4 有限的壓擺率帶耒的誤差 定義 壓擺率SR 54 例 F3140 F318 F007 通用型 指標一般