集成运算放大器的基本应用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,目 录,*7.1.9,精密整流电路,7.1,集成运算放大器的线性应用,7.1.1,比例运算电路,7.1.2,加法运算电路,7.1.3,减法运算电路,7.1.4,积分运算电路,7.1.5,微分运算电路,7.1.6,电压,电流转换电路,7.1.7,电流,电压转换电路,7.1.8,有源滤波器,1,第7章 集成运算放大器的基本应用目 录*7.1.9精密整,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,7.2.1,单门限电压比较器,7.2.2,滞回电压比较器,7.3,集成运放的使用常识,7.3.1,合理选用集成运放型号,7.3.2,集成运放的引脚功能,7.3.3,消振和调零,7.3.4,保护,2,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2 集成运放的非线性应,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,本章重点,:,1.,集成运算放大器的线性应用：,比例运算电路、加减法运算电路、积分微分运算电路、一阶有源滤波器、二阶有源滤波器,2.,集成运算放大器的非线性应用：,单门限电压比较器、滞回比较器,3,第7章 集成运算放大器的基本应用本章重点: 1.,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,本章难点,:,3.,集成运算放大器的组成与调试,1.,虚断和虚短概念的灵活应用,2.,集成运算放大器的非线性应用,集成运算放大器,(,简称集成运放,),在科技领域得到广泛的应用，形成了各种各样的应用电路。从其功能上来分，可分为信号运算电路、信号处理电路和信号产生电路。从本章开始和以后的相关章节分别介绍它们的应用。,4,第7章 集成运算放大器的基本应用本章难点:3. 集成运算放,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,比例运算电路,集成运算放大器的线性应用,精密整流电路,加法运算电路,减法运算电路,积分运算电路,微分运算电路,电压,-,电流转换电路,电流,-,电压转换电路,有源滤波器,5,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,虚短,:,虚断,:,因为有负反馈，利用虚短和虚断,反馈方式：,电压串联负反馈,7.1,集成运算放大器的线性应用,1.,同相比例运算电路,7.1.1,比例运算电路,i,1,=,i,f,u,-,=,u,+,u,o,R,f,R,1,i,f,i,1,u,i,i,-,i,-,=,i,+,= 0,R,2,=R,1,/R,f,+,+,_,u,o,R,f,R,2,R,1,u,i,A,i,f,i,1,i,-,i,+,图,7-1,同相比例运算电路,R,if,R,of,6,第7章 集成运算放大器的基本应用虚短:虚断:因为有负反馈，利,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,2.,反相比例运算,i,-,=,i,+,= 0,（虚断,）,因为有负反馈，利用虚短和虚断,u,+,=0,u,=,u,+,=0,（虚地）,电压放大倍数,:,反馈方式：,电压并联负反馈,7.1,集成运算放大器的线性应用,R,f,u,o,R,P,R,1,u,i,i,-,i,+,i,f,i,1,虚地点,i,1,=,i,f,(7-2),7,第7章 集成运算放大器的基本应用2. 反相比例运算i-=i+,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,【,例,7-1,】,两级运放放大电路如图,7-3,所示，求该电路的闭环电压增益。,7.1,集成运算放大器的线性应用,解,:,R,3,+,+,_,R,2,R,1,u,i,i,-,i,+,9.1K,10K,100K,-,+,+,10K,R,4,A,1,A,2,图,7-3,例,7-1,图,u,o,R,3,+,+,_,R,2,R,1,u,i,i,-,i,+,9.1K,10K,100K,A,1,u,o1,10K,u,o,+,+,_,R,4,A,2,u,i2,u,o,u,i2,R,3,R,2,R,1,u,i,i,-,i,+,9.1K,10K,100K,u,o1,8,第7章 集成运算放大器的基本应用 【例7-1】两级运放,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,第一级放大电路的放大倍数,:,第二级放大电路的放大倍数,:,总增益,:,因为,R,f,=0,，,R,1,=,所以,为电压跟随器,9,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1.2,加法运算电路,7.1,集成运算放大器的线性应用,若,R,1,=,R,2,=,R,+,+,_,u,i,R,1,R,f,R,P,i,1,u,0,i,1,+,i,2,= i,f,i,-,=,i,+,= 0,（虚断,）,u,-,=,u,+,= 0,（虚地,）,取,R= R,1,/ R,2,/R,f,+,+,_,R,R,1,u,i2,i,-,i,+,u,i1,R,2,R,f,i,f,i,1,u,o,i,2,A,图,7-4,反相求和电路,虚地,(7-3),10,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1.2加法运算电路7.,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,【,例,7-2】,在图,7-4,电路中，设,R,1,=220k,，运放的最大输出电压,U,OPP,=,12V,，电路的输出电压为,u,o,=-(10u,i1,+22u,i2,),。,(1),确定,R1,、,R2,和,R,的阻值；,(2),若,u,i2,=0.5V,，求,u,i1,的允许变化范围。,解,:,(1),由,得,+,+,_,R,R,1,u,i2,i,-,i,+,u,i1,R,2,i,2,R,f,i,f,i,1,虚地,u,o,A,图,7-4,反相求和电路,11,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,(2),由于该运放的,V,opp,=,12V,，因此必须满足,12,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,7.1.3,减法运算电路,叠加定理,u,i1,作用,u,i2,作用,叠加,：,+,+,_,R,3,R,1,i,-,i,+,u,i2,R,2,R,f,i,f,i,1,u,o,+,+,_,R,3,R,1,i,-,i,+,u,i1,R,2,R,f,i,f,i,1,u,o,+,+,_,R,3,R,1,u,i1,i,-,i,+,u,i2,R,2,R,f,i,f,i,1,u,o,i,2,图,7-5,减法运算电路,A,当,R,1,=R,2,=R,3,=R,f,=R,时,（,7-4,）,13,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,【,例,7-3,】,图,7-6,是由三级集成运放组成的仪用放大器，试分析该电路的输出电压与输入电压的关系式。,解,:,R,p,R,2,u,i1,u,o,-,+,+,+,+,_,+,+,_,u,i2,R,2,R,3,R,3,R,4,R,4,A,1,A,2,A,3,u,o1,u,o2,图,7-6,例,7-3,图,14,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,u,o,+,+,_,R,3,R,3,R,4,R,4,A,3,u,o1,u,o2,减法运算电路,15,第7章 集成运算放大器的基本应用uo+_R3R3R4R,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,R,p,R,2,u,i1,u,o,+,+,_,u,i2,R,2,R,3,R,3,R,4,R,4,A,1,A,2,A,3,u,o1,u,o2,16,第7章 集成运算放大器的基本应用RpR2ui1uo+_,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,R,p,R,2,u,i1,u,o,-,+,+,+,+,_,+,+,_,u,i2,R,2,R,3,R,3,R,4,R,4,A,1,A,2,A,3,u,o1,u,o2,17,第7章 集成运算放大器的基本应用RpR2ui1uo-+,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,7.1.4,积分运算电路,反相积分器：如果,u,i,=,直流电压,U,，输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。,i,c,u,i,R,i,1,C,u,c,u,o,i,-,=0,i,c,+,+,_,R,2,u,i,R,1,i,1,C,u,c,u,o,A,图,7-7,反相,积分电路,=,(7-6),(7-7),18,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,7.1.4,积分运算电路,式,(7-6),表明输出电压与积分时间,t,近似成线性关系，且是一条起始电压为零，终点电压为 的斜率为 的直线，波形如下图,(a),所示。,当输入为方波信号时，输出则为三角波；当输入为正弦信号时，输出则为余弦波信号，输出波形分别如下图,(b),、,(c),所示。,为限制电路的低频电压增高，通常将反馈电容,C,与电阻并联,(,见图,7-9),，当电路输入信号频率大于 时，电路为积分器。若输入信号的频率远低于,f,o,，则电路近似为一个反相器，低频电压增益为,(7-8),19,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,t,u,i,0,U,t,u,o,0,图,7-8,波形图,7.1,集成运算放大器的线性应用,积分时限,-U,om,T,M,设,U,om,=15V,U=+3V,R,1,=10k, ,C=1F,=0.05 (s,),20,第7章 集成运算放大器的基本应用tui0Utuo0图7-8,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,【,例,7-4】,用集成运放,741,组成如图,7-9(a),所示的积分电路，设,R=R=10K,，,R,f,=510K,，,C=0.05,F,，电路把,U,om,=,10V,，,f=1KHZ,的对称方波变换为三角波，如图,7-9(b),所示。,(1),求输出三角波电压的幅值和积分误差,=t/(2R,i,C),；,(2),在无输入信号电压的情况下，运放输入端的失调电压为,U,io,，求积分漂移电压,Uo,。,图,7-9,例,7-4,图,0.022,F,510K,+,+,_,R,2,u,i,R,1,C,R,f,10K,10K,A741,u,o,2,3,6,方波,-,三角波变换电路,t(ms),u,i,/V,0,+U,om,-U,om,t(ms),u,o,/V,0,波形图,(a),(b),21,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,sdx,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,解,:,(1),输出电压为,即,(2),积分漂移电压为,22,sdx第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,7.1.5,微分运算电路,u,-,=,u,+,= 0,u,o,i,f,u,i,R,i,-,=0,C,u,o,i,f,+,+,_,R,2,u,i,R,f,i,1,C,A,图,7-10,基本微分运算电路,(,虚短,),23,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,阻塞现象：,对于基本的微分运算电路，当输入电压呈阶跃变化，或有大幅值脉冲干扰时，便会使集成运放内的放大管进入饱和或截止状态。当管子尚不能脱离上述两个状态而已到放大状态 ，便出现阻塞现象。,此外基本微分运算电路易于产生自激振荡。,解决办法：,解决的办法是在输入端串联一个小阻值的电阻 ，以限制流过,R,s,、,R,f,上的电流，在反馈电阻,R,f,上并联稳压二级管以限制输出电压，以保证集成运放中的放大管始终工作在放大区，不至于出现阻塞现象；在,R,f,上并联小容量电容,C,p,起到相位补偿作用，提高电路的稳定性。,24,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,t,u,i,0,t,0,u,o,+,+,_,u,o,u,i,D,z,R,s,C,C,p,R,f,A,实用的微分运算电路,图,7-11,实用微分电路及波形,(a),(b),RsCT/2 (,微分条件,),25,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,由于电容,C,的容抗与频率成反比关系，结果是，输出电压随频率升高而增加。为限制电路的高频增益，在输入端与电容,C,之间接入一小电阻,R,s,。,当输入频率低于,电路起微分作用,如果输入频率远高于上式，则电路近似于一个反相放大器，高频电压增益为,A741,+,+,_,u,o,u,i,R,s,C,R,f,100,0.01,F,2,6,3,图,7-12,微分器的应用,（,7-10,）,（,7-9,）,26,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,若微分电路输入电压为对称三角波，则输出电压为对称方波。上图为三角波,方波变换电路，右图为三角波,方波变换波形 。,A741,+,+,_,u,o,u,i,R,s,C,R,f,100,0.01,F,2,6,3,t,u,i,0,+2R,f,CU,m,/t,1,t,u,o,0,-2R,f,CU,m,/t,2,t,1,t,2,27,第7章 集成运算放大器的基本应用 若微分电路输入电压为,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,7.1.6,电压,电流转换电路,能将输入电压变换为输出电流的电路，称为电压,电流转换器，这种电路在自动控制系统，用它来驱动继电器、仪表等。,(1),负载悬浮,(,负载未接地,),R,L,u,o,R,1,u,i,i,-,i,+,i,L,i,1,R,L,+,+,_,u,o,R,1,u,i,i,-,i,+,i,L,i,1,R,L,u,o,R,2,R,1,u,i,i,-,=0,i,+,i,L,i,1,平衡电阻,(,使输入端对地的静态电阻相等,):,R,2,=R,1,/R,L,R,L,+,+,_,u,o,R,2,R,1,u,i,i,-,i,+,i,L,i,1,A,图,7-13,电压,电流转换电路,（,-11,）,28,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,(2),负载未悬浮,(,负载接地,),i,L,R,L,R,1,u,i,i,+,i,-,=0,R,2,R,f,i,f,i,1,u,o,R,3,若满足关系,，则,i,L,+,+,_,R,L,R,1,u,i,i,+,i,-,R,2,R,f,i,f,i,1,u,o,R,3,A,（因为 ）,满足直流平衡条件,R,1,/R,f,=R,2,/R,L,，因此,R,1,=R,f,=R,2,=R,L,（,7-12,）,图,7-13,电压,电流转换器,(a),29,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,7.1.7,电流,电压转换电路,i,L,R,u,i,i,+,i,-,=0,R,f,i,f,i,1,u,o,在光电检测装置中，需要把光电池输出的微弱电流转换成与之成正比的电压，这时就需要用到电流,电压转换电路。,U,o,= -,i,f,R,f,= -,i,1,R,f,i,L,+,+,_,R,u,i,i,+,i,-,R,f,i,f,i,1,u,o,A,图,7-14,电流,电压转换器,（,7-13,）,30,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,7.1.8,有源滤波器,有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。但其工作频率较低，一般在几千赫以下。在频率由较高的场合，常采用,C,无源滤波器或固态滤波器。,滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，而保留其有用信号。,滤波器的分类：,低通滤波器（,LPF,）,高通滤波器（,HPF,）,带通滤波器（,BPF,）,带阻滤波器（,BEF,）,31,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,图,7-15,各种滤波器的理想幅频特性,32,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,1.,一阶有源低通滤波器,(LPF),传递函数中出现,的一次项,故称为一阶滤波器,传递函数,:,+,+,_,u,o,R,f,R,R,1,u,i,C,A,图,7-16,带有同相放大的一阶有源低通滤波器,(7-14),33,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,幅频特性：,相频特性：,幅频特性及幅频特性曲线,传递函数,:,图,7-17,一阶低通滤波器的幅频特性,0,1+R,F,/R,1,0.707(1+R,F,/R,1,),0,U,o,/U,i,+,+,_,u,o,R,f,R,R,1,u,i,C,A,截止频率,：,（,7-15,）,34,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,1,、,时：,有放大作用,3,、,时：运,放输出，带负载能力强。,2,、,时：,幅频特性与一阶无源低通滤波器类似,电路特点,:,图,7-17,一阶低通滤波器的幅频特性,35,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,2.,一阶有源高通滤波器,(HPF),传递函数,:,+,+,_,u,o,R,f,R,R,1,u,i,C,A,图,7-18,一阶有源高通滤波器,(7-16),（,7-17,）,36,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,幅频特性及幅频特性曲线,幅频特性：,传递函数,:,0,1+R,F,/R,1,0.707(1+R,F,/R,1,),0,图,7-19,一,阶高通滤波器的幅频特性,图,7-19,一阶高通滤波器的对数幅频特性,其中,37,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,3.,二阶有源低通滤波器,(LPF),A,up,=1+R,f,/R,1,传递函数中出现,的二次项,故称为二阶滤波器,+,+,_,u,o,R,f,R,R,1,u,i,C,R,C,A,图,7-20,二阶压控电压源低通滤波器,（,7-18,）,式中,:,38,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,2024/8/29,39,2023/9/439,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,以上两式表明，当,2A,up,1,，在,f=f,0,处的电压增益将大于,A,up,，幅频特性在,f=f,0,处将抬高。,当,A,up,3,时，,Q,=,，有源滤波器自激。由于将,C,1,接到输出端，等于在高频端给,LPF,加了一点正反馈，所以在高频端的放大倍数有所抬高，甚至可能引起自激。,幅频特性曲线,7.1,集成运算放大器的线性应用,图,7-21,二阶有源低通滤波器的对数幅频特性,40,第7章 集成运算放大器的基本应用 以上两式表明，当2,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,4.,二阶有源高通滤波器,(HPF),由此绘出频率响应特性曲线,(,1),通带增益,(,2),频率响应,，,7.1,集成运算放大器的线性应用,其中：,+,+,_,u,o,R,f,R,R,1,u,i,C,R,C,A,图,7-22,二阶有源高通滤波器,（,7-19,）,41,第7章 集成运算放大器的基本应用4. 二阶有源高通滤波器(H,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,结论：当,f,f,0,时，幅频特性曲线的斜为,+40 dB/dec,；,当,A,up,3,时，电路自激。,频率响应特性曲线,7.1,集成运算放大器的线性应用,图,7-23,二阶有源高通滤波特性,42,第7章 集成运算放大器的基本应用 结论：当ff0时,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,带通滤波器的作用是只允许某一频带内的信号通过，而将此频带以外的信号阻止通过。在各种抗干扰设备中，就是利用带通滤波器的这种作用来接收某一频带范围内的有用信号，而消除高、低频段的干扰和噪声。,带通滤波器是由低通和高通滤波器串联而成的。两者同时被覆盖的频带即等于,f,H,-f,L,形成一个通频带。其原理示意图见图,7-24,。,，,图,7-25(a),是二阶压控电压源带通滤波器电路。其中,R,、,C,1,构成低通网络，,R,2,、,C,2,组成高通网络。二者串联后接在集成运放的同相输入端。可求得二阶压控电压源带通滤波器的频率特性为,5.,有源带通滤波器,(BPF),7.1,集成运算放大器的线性应用,43,第7章 集成运算放大器的基本应用 带通滤波器的,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,可由低通和高通串联得到,必须满足,低通特征角频率,高通特征角频率,5.,有源带通滤波器,(BPF),7.1,集成运算放大器的线性应用,+,+,_,u,o,R,f,R,R,1,u,i,C,R,C,A,R,R,3,=R,LPF,HPF,N,u,+,图,7-25,带通滤波器电路,图,7-24,带通滤波器的原理示意图,(7-20),(7-21),(7-22),(7-23),(7-24),(7-25),44,第7章 集成运算放大器的基本应用 可由低通和高通串联得,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,带阻滤波器的作用是在规定的频带内，信号被阻止通过，而在此频带之外的信号能够顺利通过。带阻滤波器,(,又名陷波器,),和带通滤波器一样常用于各种抗干扰设备电路中。如抑制,50Hz,交流电源引起的工频干扰信号，在工业控制中常常用到它。,将低通滤波器和高通滤波器并接在一起，就形成了带阻滤波器。两者同时被阻断的频带即为该滤波器的阻带。其原理示意图见图,7-26,。,由图可知，凡是,ff,H,的信号则可从高通滤波器通过，惟有,f,L,f0,时，集成运放输出电压,u,o,为负，于是二极管,D,1,导通，深度的电压并联负反馈使运放的反相输入端 点为“虚地”，即,u,0,。因此，,u,o, -0.7V,，此时二极管,D,2,截止，电路输出电压,u,o,=0,。,（） 当,u,i,0,时，集成运放输出电压,u,o,为正，于是二极管,D,2,导通，深度的电压并联复反馈通过,D,2,和,R,f,加在虚地点,，使,u0,。此时电路输出电压为,图,-,半波精密整流波形,51,第7章 集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.1,集成运算放大器的线性应用,由分析可知，即使,u,i,10,V,，就会使,D,1,导通，而当,u,i,U,REF,时,u,o,= +,U,om,当,u,i,U,REF,时,u,o,= -,U,om,运放处于开环状态,u,i,0,+U,om,-U,om,U,REF,+,+,_,u,o,u,i,U,REF,A,57,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,当,u,i,U,REF,时,u,o,= -,U,om,若,u,i,从反相端输入,u,i,0,-U,om,U,REF,+,+,_,u,o,u,i,U,REF,A,58,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,用稳压管稳定输出电压,3.,限幅电路,使输出电压稳定,u,i,0,+U,Z,-U,Z,u,i,0,+U,om,-U,om,忽略了,U,D,+,+,_,u,o,u,i,A,+,+,_,u,o,u,i,U,Z,A,59,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,稳幅电路的另一种形式：将双向稳压管接在负反馈回路上,u,o,u,i,0,+U,Z,-U,Z,R =R,+,+,_,u,o,u,i,U,Z,R,R,A,60,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,1.,滞回比较器,特点,:,电路中使用正反馈。,1),因为有正反馈，所以输出饱和。,2),当,u,o,正饱和时,(,u,o,= +,U,om,),：,3),当,u,o,负饱和时,(,u,o,= -,U,om,),+,+,_,u,o,u,i,R,1,R,2,R,f,U,+,A,图,7-32,滞回电压比较器,7.2.2,滞回电压比较器,(7-27),(7-28),61,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,2.,滞回比较器,设,u,i,当,u,i,U,TH1,u,o,从,+,U,om,-,U,om,u,i,0,+U,om,-U,om,U,TH2,u,o,U,TH1,+,+,_,u,o,u,i,R,1,R,2,R,F,U,+,A,这时,u,o,=,U,om,U,+,=,U,TH1,62,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,3.,传输特性,U,TH1,上门限电压,U,TH 2,下门限电压,U,TH 1,-,U,TH2,为回差,U,TH,u,i,0,+U,om,-U,om,U,TH2,u,o,U,TH1,图,7-34,滞回电压比较器输出特性,63,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,例,:,设输入为正弦波,画出输出的波形。,+,+,_,u,o,u,i,R,1,R,2,R,F,U,+,A,U,T+,U,T-,U,om,-U,om,t,u,i,0,t,u,o,0,图,7-33,滞回比较器波形变换,64,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,加上参考电压后的迟滞比较器,：,上、下门限：,D,Z,+,+,_,u,o,u,i,R,1,R,2,R,F,U,+,U,REF,A,图,7-34,滞回电压比较器,u,i,+U,om,-U,om,U,TH1,0,u,o,U,TH2,图,7-35,滞回曲线形成过程,（,7,7,）,（,7,）,65,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,例题：,R,1,=10k,，,R,2,=10k,，,U,Z,=6V,，,U,R,=10V,。当输入,u,i,为如图所示的波形时，画 出输出,u,o,的波形,。,上下限：,D,Z,+,+,_,u,o,u,i,R,1,R,2,R,F,U,+,U,REF,A,u,i,+6V,-6V,8V,0,u,o,3V,66,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.2,集成运放的非线性应用,3V,8V,+U,Z,-U,Z,u,i,0,t,u,o,0,t,u,i,+6V,-6V,8V,0,u,o,3V,D,Z,+,+,_,u,o,U,i,R,1,R,2,R,F,U,+,U,REF,A,R,3,图,7-24,（,a,）滞回电压比较器,67,第7章 集成运算放大器的基本应用7.2集成运放的非线性应用,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.3,集成运放的使用常识,7.3.1,合理选用集成运放型号,按照集成运放指标、性能不同分类，集成运放可分为高放大倍数的通用型、高输入阻抗、低漂移、低功能、高速、宽带、高压、大功率和电压比较器等专用集成运放。在结构上还有单片多运放型功放。,在选用集成运放时，要遵循经济适用原则，选用性价比较高的运放，一般指标性能高的运放、专用集成运放，价格也相应较高，在无特别要求的场合应尽量选用通用型、多运放型运放。,68,第7章 集成运算放大器的基本应用7.3 集成运放的使用常识,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.3,集成运放的使用常识,7.3.2,集成运放的引脚功能,集成运放的种类、门类很多，管脚数、管脚的功能和作用也不相同。如果不充分了解管脚的功能，盲目使用，就会造成使用失当，引来麻烦。因此在使用前必须认真查阅该型号器件的技术资料，从中了解其指标参数和使用方法,69,第7章 集成运算放大器的基本应用7.3 集成运放的使用常识,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.3,集成运放的使用常识,7.3.3,消振和调零,相位补偿的原理：,是在具有高放大倍数的集成运放内部的中间级利用电容,C,B,(,几十皮法几百皮法,),构成电压并联负反馈电路。,目前大多数集成运放内部电路已设置消振补偿网络，如,5G6234,。但有些运放，如,5G24,、宽带运放,5G1520,等需外接消振补偿电容后，才能使用，如图,7-36,的,5G24,的,8,9,脚间跨接,30pF,小电容,C,B,就是利用相位补偿来消振的。,30p,R,f,5G24,+,+,_,u,o,+U,CC,-U,EE,R,R,p,3,5,4,7,9,8,2,C,B,R,1,1,10K,1K,6,图,7-36 5G24,相位补偿,消振,1.,产生高频自激振动原因：,极间电容和其他寄生参数,2.,消除高频自激振动方法：,相位补偿,70,第7章 集成运算放大器的基本应用7.3 集成运放的使用常识,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.3,集成运放的使用常识,调零原理：,在运放的输入端外加一个补偿电压，以抵消运放本身的失调电压，达到调整的目的。,调零方法：,（,1,）静态调零法即将两个输入端接地，调节调零电位器,Rp,，使输出为零；,（,2,）动态调零法，即加入信号前将示波器的扫描线调到荧光屏的中心位置，加入信号后扫描线的位置若发生偏移，调节调零电位器，使波形回到荧光屏中心的对称位置，这样运放的动态零点就被调好。,调零电路有内部调零和外部调零两种电路。,71,第7章 集成运算放大器的基本应用7.3 集成运放的使用常识,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.3,集成运放的使用常识,图,7-37,运放调零电路,R,f,uA741,+,+,_,u,o,R,1,+U,CC,-,EE,R,R,p,1,5,4,7,(a),内部调零,R,f,A,+,+,_,u,o,R,1,+,CC,-,EE,R,p,47K,100K,u,i,R=R,1,/,R,f,(b),外部调零,u,o,R,f,A,+,+,_,-,EE,+,CC,R,1,R,p,470K,100,200K,（,c,）,外部调零,72,第7章 集成运算放大器的基本应用7.3 集成运放的使用常识,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.3,集成运放的使用常识,7.3.4,保护,1.,输入端保护,为防止输入信号电压过高，损坏输入端的晶体管，为此，在输入端接入反向并联的二极管。,+,+,_,u,o,u,i,R,1,R,2,R,f,A,D,1,D,2,图,7-38,输入端保护电路,73,第7章 集成运算放大器的基本应用7.3 集成运放的使用常识,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.3,集成运放的使用常识,2.,输出端保护,D,Z,+,+,_,u,o,u,i,R,1,R,2,R,f,A,R,3,图,7-39,输出端保护,为防止输出电压过大，可利用稳压管的反向击穿特性来保护，如图所示，将两个稳压管反向串联，将输出电压限制在,(,U,Z,+,U,D,),的范围内。,74,第7章 集成运算放大器的基本应用7.3 集成运放的使用常识,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.3,集成运放的使用常识,3.,电源保护,为防止正、负电源极性接反，可用二极管来保护，如图所示。,+,+,_,u,o,-,EE,A,D,1,D,2,图,7-40,电源保护,75,第7章 集成运算放大器的基本应用7.3 集成运放的使用常识,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.3,集成运放的使用常识,76,第7章 集成运算放大器的基本应用7.3 集成运放的使用常识,第,7,章 集成运算放大器的基本应用,7.3,集成运放的使用常识,77,第7章 集成运算放大器的基本应用7.3 集成运放的使用常识,2024/8/29,78,2023/9/478,