17第十七讲 集成运放的线性应用.ppt

* 集成运放的基本应用 信号运算： 比例、加、减、乘、除、微分、积分、对数、指数等； 信号处理： 有源滤波、电压比较、取样—保持电路等； 信号产生： 正弦波、矩形波、方波、三角波、锯齿波等； 线性应用：（运放工作在线性区，闭环状态） 非线性应用：（运放工作在非线性区，开环或引入正反馈） 施加线性负反馈——比例、加、减、微分、积分等 施加非线性负反馈——对数、指数等 2、按运放的工作状态分： 1、按电路的功能分： §7-4 集成运放的线性应用—基本运算电路 运算电路的功能： 运算电路的结构特征－－均引入电压负反馈。 在运算电路中，以输入电压为自变量，以输出电压为函数；当输入电压变化时，输出电压将按一定的规律变化，即输出电压反映输入电压某种运算的结果。（如比例、加减、积分、微分、对数、指数等） 为了实现输出电压与输入电压的某种运算关系，运放必须工作在线性区，因而电路必须引入负反馈；因为是电压之间的运算关系，应该稳定输出电压，因此都引入电压负反馈。 由于运放优良的性能指标，引入的均为深度负反馈。 7-4-1 比例运算电路 - + ui uO ——uO与ui之间是比例的关系，可实现比例运算。 运放的三种输入方式： （1）反相输入 （2）同相输入 （3）差分输入 - + ui uO - + ui1 uO ui2 一、 反相比例运算电路 1、电路结构 - + ui uO R1 R Rf 输入信号自反相输入端输入； 同相输入端经电阻R接地； 电阻Rf 引入一个反馈； 反馈组态为： 电压并联负反馈 由于运放的开环增益很高，所以一般都能满足深负反馈条件，因此运放工作在线性区。 R?——平衡电阻。 1+AB1 i- ii i+ if 由虚断： 由虚短： —“虚地” 是反相输入方式独有的一个重要特点。 2、运算关系分析 “虚地”的好处是：运放的共模输入电压为0，共模抑制比高。 输出和输入是反相比例关系， 或称之为反相放大器。 3、平衡电阻R?的作用和计算： - + ui uO R1 R Rf i- i+ - + ui uO R1 Rf i- i+ 平衡电阻的作用是：在静态时使运放输入级的差动放大电路的参数保持一致，以避免在输入端产生附加的偏置电压。 在运放的应用电路中都要求运放的两个输入端在静态时的对地等效电阻相等： 反相输入端的对地等效电阻 同相输入端的对地等效电阻 T1 Rb -EE Rem uO1 RC EC RC T2 uO2 Rb 计算平衡电阻的依据 4、输入电阻和输出电阻 由于虚地，输入电阻为： - + ui uO R1 R Rf i- ii i+ if 因引入电压负反馈，所以输出电阻很小： 5、单位增益倒相器 当Rf = R1时， Auf = -1； 称之为单位增益倒相器。 二、同相比例运算电路 1、电路结构 - + ui uO R1 R Rf 输入信号自同相输入端输入； 反相输入端经电阻R1接地； 输出与输入之间通过电阻Rf 引入一个负反馈； 反馈组态为： 电压串联负反馈 平衡电阻R： - + ui uO R1 R Rf 2、运算关系分析 i- i1 i+ if 由虚断： 由虚短： 输出和输入是同相比例的运算关系， 或称之为同相放大器。 3、输入电阻和输出电阻 因引入电压负反馈，所以输出电阻很小： 4、电压跟随器 uO = ui ， 称为电压跟随器。 同相输入方式输入电阻很高。 这也是同相输入方式的优点。 电压串联负反馈使输入电阻增大。 - + ui uO R1 R Rf i- i1 i+ if - + ui uO - + ui uO R R 【例题 】图中的uO / ui约为（ ） (A) -10 (B) +10 (C) +20 9k? + - A1 + - A2 1k? 1k? 10k? 10k? 1k? + - ui uO + - uO1 uO2 0.9k? 三、差分比例运算电路（减法电路） 1、电路结构 ui1经电阻R1接反相输入端； 平衡电阻R： - + ui2 uO R1 R Rf ui1 R2 ui2经电阻R2接同相输入端； - + ui2 uO R1 R Rf ui1 R2 2、运算关系分析 i- i1 i+ if 由虚断和虚短： i2 如果满足条件： R1 =R2 ；R= Rf 则有： （差分比例关系） Rf= R1 （减法运算） 同相输入 反相输入 3、输入电阻和输出电阻 因引入电压负反馈，所以输出电阻很小： - + ui2 uO R1 R Rf ui1 R2 i- i1 i+ if i2 比例电路的典型应用——三运放数据放大器 R4 R4 R6 uO uO2 + - R6 - + + - - + R1 R