集成运放-比例-加法运算电路.ppt

1 理解运算放大器的电压传输特性 理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法 2 理解用集成运放组成的比例 加减 微分和积分运算电路的工作原理 3 理解电压比较器的工作原理和应用 本章要求 第16章集成运算放大器 16 1集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路 是发展最早 应用最广泛的一种模拟集成电路 16 1 1集成运算放大器的特点 特点 高增益 高可靠性 低成本 小尺寸 Auo高 80dB 140dBrid高 105 1011 ro低 几十 几百 KCMR高 70dB 130dB 16 1 2电路的简单说明 输入级 中间级 输出级 同相输入端 输出端 反相输入端 输入级 输入电阻高 能减小零漂和抑制干扰信号 采用带恒流源差放 中间级 要求电压放大倍数高 常采用带恒流源的共发射极放大电路构成 输出级 接负载 要求输出电阻低 带载能力强 一般由射随器构成 16 1 3主要参数 P93 94 了解 自学 16 1 4理想运算放大器及其分析依据 1 理想运算放大器 Auo rid ro 0 KCMR 2 电压传输特性uo f ui 线性区 uo Auo u u 非线性区 u u 时 uo Uo sat u u 时 uo Uo sat 线性区 理想特性 实际特性 u u 时 饱和区 uo Uo sat O u u 时 饱和区 uo Uo sat 3 理想运放工作在线性区的特点 uo Auo u u u u uo Auo 0 电压传输特性 O Auo 所以 1 差模输入电压约等于0即u u 称 虚短 2 输入电流约等于0 u u irid i u u rid 0即i i 0 称 虚断 注意 以上 两虚 是以后分析的依据 16 2运放在信号运算方面的运用 重点 集成运算放大器与外部电阻 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 积分等运算 讲授 先介绍基本概念 再集中举例 16 2 1比例运算 1 反相比例运算 1 电路组成 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 所以i1 if 平衡电阻R2 R1 RF U 0 U 0 以后如不加说明 输入 输出的另一端均为地 结论 Auf为负值 即uo与ui极性相反 因为ui加在反相输入端 Auf只与外部电阻R1 RF有关 与运放本身参数无关 Auf 可大于1 也可等于1或小于1 因u u 0 所以反相输入端 虚地 例1 电路如下图所示 已知R1 10k RF 50k 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 3k 2 因Auf RF R1 RF 10 10故得RF Auf R1 10 10 100k R2 10 100 10 100 9 1k 2 同相比例运算 1 电路组成 2 电压放大倍数 平衡电阻R2 R1 RF 因虚断 所以u ui 因虚短 所以u u 反相输入端不 虚地 非常关键 以后还要用到 结论 Auf为正值 即uo与ui极性相同 因为ui加在同相输入端 Auf只与外部电阻R1 RF有关 与运放本身参数无关 Auf 1 不能小于1 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 由运放构成的电压跟随器输入电阻高 输出电阻低 其跟随性能比射极输出器更好 解 uo u u 7 5V 显见 是一电压跟随器 电源经两个电阻分压后加在电压跟随器的输入端 当负载RL变化时 其两端电压uo不会随之变化 i 0虚断 所以可作恒压源 例4在图示电路中 已知R1 100k Rf 200k R2 100k R3 200k ui 1V 求输出电压uo P123第7题 例5在图示电路中 已知R1 100k Rf 200k ui 1V 求输出电压uo 并说明输入级的作用 16 2 2加法运算电路1 反相加法电路 利用叠加原理当ui1单独作用时 ui2接地 反向比例 当ui2单独作用时 ui1接地 也是反向比例 平衡电阻 R2 Ri1 Ri2 RF 注意 运放组成的线性电路均可使用叠加原理 1 输入电阻低 2 共模电压低 3 当改变某一路输入电阻时 对其它路无影响 反相加法运算电路的特点 实际上 还有同相加法运算电路 本书未介绍 但运用现有知识 相信同学们完全有能力进行分析计算 例1 求图示电路中uo与ui1 ui2的关系 解 电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成 课堂小结 1 掌握理想运放及虚短 虚断基本概念 3 掌握加法运算电路结构及分析计算方法 作业 P123 4习题16 2 6 7 16 2 11 13 2 掌握比例运算电路结构及分析计算方法 不必交 只在下面自己练习 P120 121选择题16 2 1 16 2 4 5P100思考题16 1 1 16 1 3 P108思考题 16 2 1 P87选择题答案 15 4 1 1 2 1 15 6 1 1