《电工电子技术》第二十四讲.ppt

§5—4 集成运放在模拟信号 运算方面的运用 一、比例运算电路 1. 反相比例运算 采用T型反馈网络的反相比例电路 2. 同相比例运算 二、 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 2. 同相加法运算电路 三、 减法运算电路 四、 积分运算电路 五、 微分运算电路 比例-微分运算电路 应用举例： 5.5.1 开环工作的比较器 作业： 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 集成运放与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和除法等运算。 为了使运放工作在线性区（输出不饱和），通常需引入深度负反馈（AF》1）。在这种情况下，电路的输出电压和输入电压的关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数，而与运放本身的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构形式，就可以实现不同的运算。 （1）电路组成 以后如不加说明，输入、输出的另一端均为地(?)。 （2）电压放大倍数 因虚短, 所以u–=u+= 0， 称反相输入端“虚地”— 反相输入的重要特点 因虚断，i+= i– = 0 ， if i1 i– i+ uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 所以 i1 ? if 因要求静态时u+、 u– 对地电阻相同， 所以平衡电阻 R2 = R1 // RF 电压放大倍数 uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? － － 反馈电路直接从输 出端引出—电压反馈 输入信号和反馈信号加在 同一输入端—并联反馈 反馈信号使净输入 信号减小—负反馈 电压并联负反馈 输入电阻低， 共模电压 ? 0 ⑤ 电压并联负反馈，输入、输出电阻低， ri = R1。共模输入电压低。 结论： ① Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加 在反相输入端。 ② Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。 ③ | Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。 ④ 因u–= u+= 0 ， 所以反相输入端“虚地”。 例：电路如下图所示，已知 R1= 10 k? ，RF = 50 k? 。 求：1. Auf 、R2 ； 2. 若 R1不变，要求Auf为 – 10，则RF 、 R2 应为 多少？ 解：1. Auf = – RF ? R1 = –50 ? 10 = –5 R2 = R1 ?? RF =10 ?50 ? (10+50) = 8.3 k? 2. 因 Auf = – RF / R1 = – RF ? 10 = –10 故得 RF = –Auf ? R1 = –(–10) ?10 =100 k? R2 = 10 ? 100 ? (10 +100) = 9. 1 k? uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 目的：在高比例系数时，为避免RF阻值太大。 分析：u+=u-=0（虚短） i1=i2 （虚断） 因虚断，所以u+ = ui （1）电路组成 （2）电压放大倍数 uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 因虚短，所以 u– = ui ， 反相输入端不“虚地” 因要求静态时u+、u?对地电阻相同， 所以平衡电阻R2=R1//RF u+ u– 输入电阻高 共模电压 = ui 电压放大倍数 电压串联负反馈 输入信号和反馈信号分别 加两个输入端—串联反馈 反馈电路直接从输 出端引出—电压反馈 因虚短，所以 u– = ui ， 反相输入端不“虚地” 反馈信号使净输入 信号减小—负反馈 uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? ⑤ 电压串联负反馈，输入电阻高、输出电阻低， 共模输入电压可能较高。 结论： ① Auf 为正值，即 uo与 ui 极性相同。因为 ui 加 在同相输入端。 ② Auf只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。 ③ Auf ≥ 1 ，不能小于 1 。 ④ u– = u+ ≠ 0 ，反相输入端不存在“虚地”现象。 当 R1= ? 且 RF = 0 时， uo = ui ， Auf = 1， 称电压跟随器。 uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 由运放构成的电压跟 随器输入电阻高、输出