第三章 运算放大器及信号的运算与处理电路课件.ppt

第三章 集成运算放大器的应用 3.1 集成运算放大器 1、集成运算放大器的组成 前面已讨论过，集成运算放大器由四大基本部分组成，即输入级，中间放大级、输出级和偏置电路组成，如图。 2、简单集成运放原理图 3.4积分与微分电路 1、积分电路 （1）电路 * 3、集成运放的主要参数 （1）开环差模电压放大倍数 Aod ：无反馈时的差模电压增益。一般Aod在100～120dB左右，高增益运放可达140dB以上。 （2）共模抑制比 KCMRR ： KCMRR＝Aud/Auc；或KCMR=20lg(Aud / Auc ) (dB)。其典型值在80dB以上，性能好的高达180dB。 （3）差模输入电阻rid ： 双极型管输入级约为105～106欧姆，场效应管输入级可达109欧姆以上。 4、集成运放的分类与选择 为满足实际使用中对集成运放性能的特殊要求，除性能指标比较适中的通用型运放外，还有适应不同需要的专用型集成运放。主要有通用、高速、宽带、高精度、高输入电阻和低功耗等几种。 5、集成运放的外形 3.2 理想运放的条件、符号及分析依据 1、理想运放的条件 （1） 开环放大倍数Aod -∞； （2）输入电阻rid - ∞； （3） 输出电阻rod -0； （4） 共模抑制比KCMRR - ∞ - 2、集成运算放大器符号 国标符号： 常见符号 3、集成运放的电压传输特性 ui=u+ - u- 4、运放工作在线性区的分析方法 虚短（U+=U-），当U+=0时称虚地； 虚断（I+=I-=0）。 运放工作在非线性区的分析方法 虚断（I+=I-=0）仍成立，虚短不成立。 3.3 基本运算电路 1、反相比例运算电路 （1）电路 （2）闭环电压放大倍数 利用虚短和虚断得： u－=u+=0（虚地） i1=iF（虚断）即： （3）讨论 ① ，表明输入与输出反相； ② 当 时， 称反相器。 【补例4-1】如图电路， R1=10k，RF=20kW，ui =-1V。求：uo 、ri，r0及RP？ 解：Au=-（Rf/R1） =-20/10=-2 uo= Au ui=(-2)(-1)=2V； ri=R1； r0=0； RP=R1//Rf=10//20=6.7 k? - 2、同相比例运算电路 （1）电路 （2）闭环电压放大倍数 （3）讨论 3、反相求和运算电路 （1）反相求和电路 （2）输入输出关系 由虚地得： 由虚断得： 即： 当R1 =R2 =R时， 实际上，利用叠加原理可以直接得出。 4、同相求和运算电路 （1）同相输入端具有接地电阻时的同相比例运算电路 （虚短） i1=iF（虚断），即 得到： （2）同相求和运算电路 由上述分析可知， 所以，关键是求出u+ ；利用虚断特点并根据节电位方程可得： 其中， 即 如电阻满足： 则可得： （3）同相求和电路特点 ①调整某支路比例时，会影响另外支路的比例，电阻调整复杂； ②不具有虚地特点，对运放共模抑制比要求较高。 5、减法（差动）运算电路 差动运算电路的分析依据仍然是“虚断”和“虚短”。但我们可以采用叠加原理来更方便地得到该电路的输入输出关系。 在ui1单独作用下为反相比例电路： 在ui2单独作用下同相比例电路： 当R1=R2；Rf=Rp时得到： 6、差动求和运算电路 （1）差动求和运算电路 （2）输入输出关系 根据虚断，可以写出集成运放同相、反相输入端的电位： 根据虚短得：u-=u+，即： 当R1//R2//Rf=R3//R4//Rp时， （3）特点：原件少，成本低，但调整不方便。 【补例4-2】求图示电路的输入输出关系： 解： 所以： 例9－1（教材P214） 例9－2（教材P216） （2）输入输出关系 虚断 而 即： 2、积分电路的应用 *