第3章集成運算放大器

1、第 3 章集成運算放大器及其應用第第3章章 集成運算放大器集成運算放大器第第1節(jié)節(jié) 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介第第2節(jié)節(jié) 集成運算放大器在信號運算電路中的應用集成運算放大器在信號運算電路中的應用第第3節(jié)節(jié) 集成運算放大器電路中的負反饋集成運算放大器電路中的負反饋第第4節(jié)節(jié) 集成運算放大器在信號處理電路中的應用集成運算放大器在信號處理電路中的應用第第5節(jié)節(jié) 集成運算放大器在波形產生電路中的應用集成運算放大器在波形產生電路中的應用第第6節(jié)節(jié) 集成運算放大器的使用集成運算放大器的使用第第7節(jié)節(jié) 集成運算電路的集成運算電路的Multisim仿真仿真第3章 重點 理想運算放大器的特點 運算放大

2、器的運算功能 負反饋的概念、負反饋類型的判斷、負反饋對放大器性能的影響 比較器 正弦波振蕩器 第第1節(jié)節(jié) 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介輸出級輸出級輸入級輸入級中間級中間級 u反相反相輸入輸入端端 u同相同相輸入輸入端端一、集成運算放大器的組成一、集成運算放大器的組成uo-UEE+UCCT3T4T5T1T2IS理想運放：理想運放： Rid = KCMRR = Ro = 0Ad= 二、運放的特點和符號二、運放的特點和符號_+ + u+u- -uo Rid 很高很高: 106 KCMRR很大很大 Ro 很?。簬缀苄。簬?幾十幾十 Ad很大很大: 104 107運放符號：運放符號： u u+

3、uo Au uo=Ad(u+-u-)線性區(qū)線性區(qū)Ad很大，運放的線性范圍很大，運放的線性范圍很小，很小，必須加必須加負反饋負反饋才能使其工作于才能使其工作于線性區(qū)線性區(qū)uiuo+UOM-UOM 三、運放的電壓傳輸特性三、運放的電壓傳輸特性四、運放的兩個重要分析方法四、運放的兩個重要分析方法飽和區(qū)Uo=UoM虛斷虛斷虛短虛短同相和反相輸入兩端間可視為斷開同相和反相輸入兩端間可視為斷開+-iid0iiu R 同相和反相輸入端間可視為短路（電壓）同相和反相輸入端間可視為短路（電壓）+-uu +-od0uuuA 思考題思考題1、理想運算放大器的特點是什么？、理想運算放大器的特點是什么？2、什么是虛斷和

4、虛短？應用時，有什么條件？、什么是虛斷和虛短？應用時，有什么條件？習題：習題：P第第2節(jié)節(jié) 集成運算放大器在信號運算電路中的應集成運算放大器在信號運算電路中的應用用理想運放：理想運放：Rid= KCMRR = Ro=0Ad= _+ + u+u-u0理想運放、虛短、虛斷的概念理想運放、虛短、虛斷的概念虛斷虛斷虛短虛短同相和反相輸入兩端間可視為斷開同相和反相輸入兩端間可視為斷開+-iid0iiu R 同相和反相輸入端間可視為短路（電壓）同相和反相輸入端間可視為短路（電壓）+-uu +-od0uuuA 一、一、 基本運算電路基本運算電路_+ + RfR1R2uiuoiiif反相器反相器1. 反相比例

5、放大器及反向器反相比例放大器及反向器虛短虛短虛斷虛斷+-0uuifii 1oifuuRR ofui1uRAuR 1fRR 取取oiuu 則則fi1oRuuR 平衡電阻，使輸入端對平衡電阻，使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等。地的靜態(tài)電阻相等。_+ + RfR1R2uiuo平衡電阻平衡電阻R R2 2作用作用21f|RRR _+ + RfR1R2uiuoifi12. 同相比例放大器及電壓跟隨器同相比例放大器及電壓跟隨器虛短虛短-+iuuu 虛斷虛斷1fii oiif1f1uuuiiRR foi1(1)RuuR ofui11uRAuR 變形變形RfR1R2uiuoR33+i23RuuRR fo+13fi2

6、31(1)(1)RuuRRRuRRR 電壓跟隨器電壓跟隨器foi1(1)RuuR _+ + R1R2uiuof0R Rf_+ + R2uiuo1R _+ + uiuo1R f0R uo_+ + RfR1R2ui2RPui1i1i2if3. 加法器加法器虛短虛短+-0uu虛斷虛斷12fiiioi1i212f0uuuRRR ffoi1i212()RRuuuRR 取取12fRRR則則oi1i2()uuu 此電路如果以此電路如果以u+為為輸入輸入 ，則輸出為：，則輸出為：同相求和運算同相求和運算RRf+ui1uoR1R2ui2-疊加原理疊加原理fo+(1)RuuR 21i1i21212RRuuuRRR

7、R ff21oi1i21212(1)(1)()RRRRuuuuRRRRRR 取取12fRRRR則則oi1i2uuu_+ + RfR1R2ui2uoR3ui1疊加原理疊加原理4. 減法器減法器fo1i11RuuR 3fo2i2123(1)RRuuRRR 3ffoi2i11231(1)RRRuuuRRRR 取取123f , RRRR 則則foi2i11()RuuuR 取取123fRRRR 則則oi2i1uuu oi1fduuiCiRdt oi1uudtRC i1ifui-+RRPCuo =RC積分時間常數積分時間常數5. 積分器積分器1fii -+0uuCCduiCdt ofuiR i1duiCd

8、t 1fii ioduuRCdt ui+uoRR2i1ifC =RC微分時間常數微分時間常數6. 微分器微分器-+0uuisinut 若輸入：若輸入：則：則：ocossin(90 )uRCtRCt tuo0tui0uoR/2R/2+ARR-+A-+ARRR1ui1ui2uo1uo2ab+例：圖示電路，證明：例：圖示電路，證明：oi2i1122(1)()RuuuR 二、集成運放組合電路分析舉例二、集成運放組合電路分析舉例+A_+ARRR1ui1ui2uAuBab+迭加求解法迭加求解法AA1A2i1i211(1)RRuuuuuRR根據電路的對稱性Bi2i111(1)RRuuuRR ui1單獨作用A

9、1i11(1)RuuR ui2單獨作用A2i21RuuR uoR/2R/2+ARRuAuBoo1o2i2i1122(1)()RuuuuuR uA單獨作用o1Ai1i211/22(1)RuuRRRuuRR uB單獨作用o2Bi2i111(1)/2/22(1)RRuuRRRRRuuRR ui0時：時：F1oi1RuuR uiu- uo=+UoM u+u-uo=-UoM+uouiURuoui0+UoM-UoMUR電壓比較器電壓比較器第第4節(jié)節(jié) 集成運算放大器在信號處理電路中的應用集成運算放大器在信號處理電路中的應用+uouituituo+UoM-UoM例：例：過零比較器過零比較器：利：利用電壓比較器

10、將正弦用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲?。波變?yōu)榉讲?。uoui0+UZ+0.7-UZ-0.7穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電壓+uiuo UZ2 遲滯電壓比較器遲滯電壓比較器/施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器分析：分析：1、因為有正反饋，、因為有正反饋，所以輸出飽和。所以輸出飽和。2、當、當uo正飽和時：正飽和時：3、當、當uo負飽和時：負飽和時：+uoRR2R1uiUR211212THRoMRRRRRRUUU UTH上限閥值電壓上限閥值電壓211212TLRoMRRRRRRUUU UTL下限閥值電壓下限閥值電壓4、回差電壓：、回差電壓：112TTHTLoM2RRRUUUU 傳輸特性傳輸特性UTH-UTL稱為稱為回差

11、電壓回差電壓抗干擾能力抗干擾能力: 小于回差電壓的干擾不會引起跳轉小于回差電壓的干擾不會引起跳轉UTHUTL下門限電壓下門限電壓上門限電壓上門限電壓uoui0UoM-UoMtuiUTHUTLtuoUoM-UoM輸入正弦波的情況輸入正弦波的情況理想濾波器 有源濾波器有源濾波器fuA低通低通高通高通uAf帶阻帶阻uAf帶通帶通uAf一階無源低通濾波器一階無源低通濾波器oui01/ jCR1/ jC111jRC1jUAU uA0 10.707 0截止頻率截止頻率此電路的缺點：此電路的缺點：1、帶負載能力差。、帶負載能力差。2、無放大作用。、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。、特性不理想，邊沿不陡

12、。RCRiU oU RC10 低頻截止頻率低頻截止頻率一階有源低通濾波器一階有源低通濾波器ii11jC11+jCRR+jCUUU fu11(1)1+jRCRAR 此電路改進：此電路改進：1、帶負載能力增強。、帶負載能力增強。2、有放大作用。、有放大作用。3、特性不理想，但邊沿變陡。、特性不理想，但邊沿變陡。 uA00RR1RfC+-+iU oU fo1(1)RUUR RC10 低頻截止頻率低頻截止頻率思考題思考題1、工作在線性放大區(qū)的運算放大器電路有什么共同點？、工作在線性放大區(qū)的運算放大器電路有什么共同點？2、為什么在分析運算電路時可用疊加定理？、為什么在分析運算電路時可用疊加定理？3、電壓

13、比較器是運算放大器的非線性應用？比較器有什么用途？、電壓比較器是運算放大器的非線性應用？比較器有什么用途？4、5、什么是有源濾波？、什么是有源濾波？一、正弦波振蕩器一、正弦波振蕩器i,X 如果：如果：fi,XX 去掉去掉仍有信號輸出仍有信號輸出反饋信號代替了反饋信號代替了放大電路的輸入信號放大電路的輸入信號第第5節(jié)節(jié) 集成運算放大器在波形產生電路中的應用集成運算放大器在波形產生電路中的應用1.1. 振蕩器框圖及振蕩器框圖及 振蕩條件原理振蕩條件原理基本放大基本放大電路電路反饋網絡反饋網絡 +iX fX dX oX F A 基本放大基本放大電路電路反饋網絡反饋網絡 fX dX oX F A 自激

14、振蕩條件的推導：自激振蕩條件的推導：自激振蕩的條件：自激振蕩的條件：1AF odfodfiXAXXFXXXX 基本放大基本放大電路電路反饋網絡反饋網絡 fX dX oX F A （1）幅度平衡條件：）幅度平衡條件：1AF （2）相位平衡條件：）相位平衡條件：n=0,1,2,3,AF2n 2.2. 文氏橋式正弦波振蕩器文氏橋式正弦波振蕩器uiufuo_+ + R2RCRCR1基本放大基本放大電路電路反饋網絡反饋網絡 fX dX oX F A 211RAR 211RAR oA0 RCRCfU 0U fo1R|jC11R+R|jCjC1 =13+j(RC-)RCUFU +90 90 31F0 0 F

15、F 13F F0 13F 在在 處處0 211RAR A0 1AF 212RR 振蕩頻率振蕩頻率01RC 思考題思考題1、什么叫負反饋？負反饋對放大器的性能有何影響？、什么叫負反饋？負反饋對放大器的性能有何影響？2、負反饋有哪些類型？、負反饋有哪些類型？3、正反饋有什么作用？、正反饋有什么作用？4、自激振蕩的條件是什么？、自激振蕩的條件是什么？5、舉例說明，生活中正反饋和負反饋。、舉例說明，生活中正反饋和負反饋。6、在正弦波發(fā)生器中為什么要有負反饋？、在正弦波發(fā)生器中為什么要有負反饋？第第6節(jié)節(jié) 集成運算放大器使用注意問題集成運算放大器使用注意問題一、集成運放的類型選擇一、集成運放的類型選擇通用型通用型二、使用中應注意的幾個問題二、使用中應注意的幾個問題1、消振、消振+-+7236-+54F004+15V-15V+-+7236-+54F007+15V-15V110K2