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*,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,9,章 集成运算放大器,9.1,集成运算放大器概述,9.2,放大电路中的负,反馈,9.3,信号的运算和处理电路,教 学 基 本 要 求,1.,了解集成运算放大器的基本组成和电压传输特性；,2.,理解,基本运算电路的工作原理和分析方法,；,9.1,集成运算放大器概述,(,一,),集成运算放大器的组成,输入级,中间级,输出级,输入端,输出端,特点：,多级直接耦合放大电路；,输入级采用差分放大电路，,K,CMRR,和,r,i,很高；,中间级采用多级共射电路，,A,u,很高；,输出级采用互补对称功率放大电路或共集放大电路，,r,o,很小，带负载能力很强。,返 回,下一节,上一页,下一页,反相输入端,同相输入端,输出端,u,o,u,u,+,u,d,+,A,uo,+,+,输入方式,:,反相输入,同相输入,差分输入,CF741,8,1,7,2,3,4,5,6,100 dB,2,3,8 7,5 4,6,u,u,+,u,o,+,U,CC,U,EE,CF741,的外部接线和管脚图,返 回,下一节,上一页,下一页,集成运放的图形符号,理想运放的主要条件：,(1),开环放大倍数：,A,o,(2),开环输入电阻：,r,i,(3),开环输出电阻：,r,o,0,(4),共模抑制比：,K,CMRR,u,o,u,u,+,u,d,+,+,+,理想运放的图形符号,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,(,二,),电压传输特性,u,d,0,u,o,+,线性区,正饱和区,负饱和区,+,U,OM,U,OM,当,u,d,+,时：,u,o,=,A,uo,u,d,=,A,uo,(,u,+,u,),当,u,d,(+,),时：,u,o,=+,U,OM,+,U,CC,当,u,d,(,),时：,u,o,=,U,OM,U,EE,返 回,下一节,上一页,下一页,9.2,放大电路中的负反馈,放大电路,A,o,反馈电路,F,输入信号,x,i,净输入 信号,x,d,输出信号,x,o,x,f,反馈信号,比较环节,反馈示意图,开环放大倍数：,A,o,=,x,o,x,d,闭环放大倍数：,A,f,=,x,o,x,i,反馈系数：,F,=,x,f,x,o,返 回,下一节,上一页,下一页,上一节,(,一,),反馈的概念,:,由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的,理想运放,。,理想运放的条件,虚短路,放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。,虚开路,运放工作在线性区的特点,在分析信号运算电路时对运放的处理,分析运放组成的线性电路的出发点,虚短路,虚开路,放大倍数与负载无关，,可以分开分析,。,u,+,u,o,_,+,+,u,I,i,u,o,+,+,9.3,信号的运算和处理电路,(,一,),运算电路,(,1),反相比例运算电路,R,1,u,i,R,f,R,2,u,-,u,+,u,=,u,+,=0,虚地,i,1,i,f,i,1,=,i,f,u,i,R,1,=,u,o,R,f,u,o,=,f,1,u,i,闭环电压放大倍数,A,f,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,i,+,=0,i,-,=0,i,+,i,-,平衡电阻,当,R,f,=,R,1,时：,u,o,=,u,i,反相器,静态时,:,u,o,+,+,R,1,u,i,R,f,R,2,u,u,+,平衡电阻,:,R,2,=,R,1,/,R,f,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,电阻,R2,称为,平衡电阻,，其作用是使集成运放的两输入端对地直流电阻相等，从而避免运放输入 偏置电流在两输入端之间产生附加的差模输入电压，,R2,=,R,1,/,R,f,。,1.,引入的是,电压并联负反馈,3.,由于反相输入端虚地，输入电阻为,R,if,=R1,。,特点：,2.,反相比例电路中，集成运放的两个输入端电位相等，均等于,0,，如同两点接地一样，称为,虚地,。,4.,输出电阻小，带负载能力强。,5.,u,IC,=0,，对,K,CMR,的要求低，,u,+,=,u,-,=0,（虚地）。,(2),同相比例运算电路,u,o,+,+,R,1,R,2,u,i,R,f,u,-,u,+,i,1,i,f,u,=,u,+,=,u,i,i,f,=,i,1,u,o,u,R,f,u,o,=,R,f,R,1,),u,+,(1+,=,u,R,1,u,o,=,R,f,R,1,),u,i,(1+,u,o,=,u,i,条件,？,平衡电阻,:,R,2,=,R,1,/,R,f,u,o,+,+,u,i,电压跟随器,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,i,+,=0,i,-,=0,i,+,i,-,R,f,=0,R,1,=,电阻,R,称为,平衡电阻,，其作用是使集成运放的两输入端对地直流电阻相等，从而避免运放输入 偏置电流在两输入端之间产生附加的差模输入电压，,R,=,R,1,/,R,f,。,1.,引入的是电压串联负反馈,3.,输出电压与输入电压同相，并且增益不会小于,1.,特点：,2.,具有较高的输入电阻和很低的输出电阻，常做缓冲器，,高,阻,连接信号源，低阻连接负载,如果,R,f,=0,，则,增益为,1,，输出电压等于输入电压，而且相位相同，称为电压跟随器。,4.,u,IC,=,u,i,，对,K,CMR,的要求高，,u,+,=,u,-,=,u,i,（不存在虚地）。,例,测量电阻的电路如图所示。其中,u,i,=,U,=10 V,，,输出端接有满量程为,5 V,的电压表，被测电阻为,R,x,。试找出,R,x,与电压表读数的关系；,u,o,+,+,R,1,1M,u,i,R,x,+,U,V,+,05V,解：,u,o,=,x,1,u,i,x,=,1,u,i,u,o,=10,5,u,o,u,o,/V,x,/,1 2 3 4 5,10,5,210,5,310,5,410,5,510,5,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,相当于开路,u,o,=,f,12,u,i2,(,二,),加法运算电路,u,o,+,+,R,12,R,f,R,2,R,11,u,i1,u,i2,u,o,=,u,o,+,u,o,+,相当于开路,u,i2,+,+,R,12,R,f,R,2,R,11,u,o,+,+,R,12,R,f,R,2,R,11,u,i1,u,o,虚地,u,o,=,f,11,u,i1,虚地,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,u,o,=,u,o,+,u,o,+,),f,12,=,(,f,11,u,i1,u,i2,若,R,11,=,R,12,=,R,1,，,则：,u,o,=,f,1,(,u,i1,+,u,i2,),若,R,11,=,R,12,=,R,f,，,则：,u,o,=,(,u,i1,+,u,i2,),平衡电阻,:,R,2,=,R,11,/,R,12,/,R,f,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,u,o,+,+,R,12,R,f,R,2,R,11,u,i1,u,i2,加法运算电路,(,三,),减法运算电路,R,3,u,o,+,+,R,1,R,f,R,2,u,i1,u,i2,当,u,i1,单独作用时,:,+,R,3,u,o,+,+,R,1,R,f,R,2,u,i1,R,3,u,o,+,+,R,1,R,f,R,2,u,i2,u,o,=,f,1,u,i1,当,u,i2,单独作用时,:,u,o,=,(1+,R,f,R,1,),u,+,R,f,R,1,),u,i2,=,(1+,?,u,u,+,u,+,=,R,3,R,2,+,R,3,u,i2,=,(1+,R,f,R,1,),R,3,R,2,+,R,3,u,i2,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,则：,u,o,=,u,o,+,u,o,当,R,f,R,1,),=(1+,R,3,R,2,+,R,3,u,i2,u,i1,f,1,=,f,1,3,2,时：,u,o,=,f,1,(,u,i2,u,i1,),平衡电阻,:,R,2,/,R,3,=,R,1,/,R,f,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,R,3,u,o,+,+,R,1,R,f,R,2,u,i1,u,i2,减法运算电路,例,两级运算电路如图所示。,试推导,u,o,与,u,i1,、,u,i2,、,u,i3,的运算关系；,(2),若,:,R,1,=,R,2,=,R,f1,=30 k,，,R,3,=,R,4,=,R,5,=,R,6,=,R,f2,=10 k,，,u,i1,=0.1 V,，,u,i2,=0.2 V,，,u,i3,=0.3 V,，,求,u,o,的值。,u,o,+,+,R,2,R,f1,R,3,R,1,u,i1,u,i2,R,6,+,+,R,4,R,f2,R,5,u,i3,+,u,o,解：,(1),u,o,=(,f1,1,u,i1,+,f1,2,u,i2,),第一级运算为加法运算：,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,u,o,=,R,f2,R,4,),(1+,R,6,R,5,+,R,6,u,i3,=,u,o,f2,4,R,f2,R,4,),(1+,R,6,R,5,+,R,6,u,i3,f1,1,u,i1,+,f1,2,u,i2,),+,f2,4,(,(2),u,o,=,u,i3,+,u,i2,+,u,i1,=(0.3+0.2+0.1)V,=0.6 V,+,+,R,2,R,f1,R,3,R,1,u,i1,u,i2,R,6,+,+,R,4,R,f2,R,5,u,i3,+,u,o,u,o,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,第二级运算为减法运算：,例,1,：,求,u,o,与,u,i1,、,u,i2,的运算关系式。,R,1,/,K,u,i1,R,1,+,+,KR,2,u,i2,R,2,+,+,u,o,u,o1,解：,第一级：,第二级：,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,例,2,：,求,u,o,。,u,i,+,+,2,R,u,o2,+,+,R,F,R,1,R,u,o1,+,u,o,R,2,R,2,3,解：,u,o1,=,u,i,R,f,R,1,第一级：,第二级：,u,o2,=,u,o1,2,R,R,2,R,f,R,1,=,u,i,u,o,=,u,o2,u,o1,2,R,f,R,1,R,f,R,1,=,u,i,+,u,i,3,R,f,R,1,=,u,i,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,
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