差动放大电路与集成运算放大器课件.ppt

微分電路是一個高通網路，對高頻干擾及高頻雜訊反映靈敏，會使輸出的信噪比下降。此外，電路中R、C具有滯後移相作用，與運放本身的滯後移相相疊加，容易產生高頻自激，使電路不穩定。因此，實用中常用圖4.3.8（b）所示的改進電路。在此圖中，R1的作用是限制輸入電壓突變，C1的作用是增強高頻負回饋，從而抑制高頻雜訊，提高工作的穩定性。3.對數、指數運算在控制系統和測量儀錶中，經常遇到需要實現對數運算和指數運算的問題。將這兩種運算電路適當組合，可組成具有不同功能的各種非線性運算電路（如乘法、除法等運算電路），因而應用十分廣泛。iV-D≈Is或再由uo=-uV-D，i-1=IV-D，有上式表明，輸出電壓與輸入電壓的對數成比例，從而實現了對數運算。2.非線性區由於集成運放的開環增益Aod很大，當它工作於開環狀態（即未接深度負回饋）或加有正回饋時，只要有差模信號輸入，哪怕是微小的電壓信號，集成運放都將進入非線性區，其輸出電壓立即達到正向飽和值Uom或負向飽和值Uom。此時，（4.3.1）式不再成立。理想運放工作在非線性區時，有以下兩條特點：①只要輸入電壓U+與U不相等，輸出電壓就飽和。因此有Uo=UomU+UUo=UomU+U②虛斷仍然成立，即Ii+=Ii=0綜上所述，在分析具體的集成運放應用電路時，可將集成運放按理想運放對待，判斷它是否工作線上性區。一般來說，集成運放引入了深度負回饋時，將工作線上性區。在此基礎上，可運用上述線性區或非線性區的特點分析電路的工作原理，使分析工作大為簡化。4.3.2基本運算放大器基本運算放大器包括反相輸入放大器和同相輸入放大器，它們是構成各種複雜運算電路的基礎，是最基本的運算放大器電路。1.反相輸入放大器反相輸入放大器又稱為反相比例運算電路，其基本形式如圖4.3.1所示。輸入信號Ui經R1加至集成運放的反相輸入端。Rf為回饋電阻，將輸出電壓Uo回饋至反相輸入端，形成深度的電壓並聯負回饋。2）電壓放大倍數（比例係數）在圖4.3.1中，If=Ii=考慮到Ii=0，故Ii=If即或上式表明，集成運放的輸出電壓與輸入電壓相位相反，大小成比例關係。比例係數(即電壓放大倍數）等於外接電阻Rf與R1之比值，顯然與運放本身的參數無關。因此，只要選用不同的Rf、R1電阻值，便可方便地改變此例係數。而且，只要選用優質的精密電阻使這兩個電阻值精確、穩定，即使放大器本身的參數發生一些變化，Auf的值還是非常精確、穩定的。輸出電壓與輸入電壓相位相反體現在（4.3.5）式中的負號上。特別當Rf=R1時，Auf=1，即輸出電壓與輸入電壓大小相等，相位相反，因此稱此時的電路為反相器。圖4.3.1中，同相輸入端接入電阻R2的目的是為了保持運放電路靜態平衡。集成運放的輸入級均為差動放大器，而差動放大器兩邊電路參數應當對稱。靜態時，集成運放的輸入信號電壓與輸出電壓均為零，此時電阻R1與Rf相當於並聯地接在運放反相輸入端與地之間，這個並聯電阻相當於差動輸入級一個三極管的基極電阻。為了使差動輸入級的兩側對稱，在運放同相端與地之間也接入了一個電阻R2，並使R2=R1∥Rf，這樣便可使電路達到靜態平衡，所以R2被稱為平衡電阻。3）輸入、輸出電阻由於反相輸入端為虛地（U=0），所以反相輸入放大器的輸入電阻為設ro為集成運放開環時的輸出電阻（其值不會很大），則圖4.3.1中電壓負回饋使閉環輸出電阻降低為rof=其中，回饋係數F=R1/(R1+Rf)，Aod→∞，所以可有rof≈02.同相輸入放大器同