項(xiàng)目6集成運(yùn)放的線性應(yīng)用

1、第六章第六章 集成運(yùn)放的線性應(yīng)用集成運(yùn)放的線性應(yīng)用 。 【知識目標(biāo)知識目標(biāo)】1.了解集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)的條件。了解集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)的條件。2.掌握反向比例放大器的組成和電路參數(shù)的計(jì)算。掌握反向比例放大器的組成和電路參數(shù)的計(jì)算。3.掌握同向比例放大器的組成和電路參數(shù)的計(jì)算。掌握同向比例放大器的組成和電路參數(shù)的計(jì)算。4.掌握反向比例求和放大器的組成和電路參數(shù)的計(jì)算。掌握反向比例求和放大器的組成和電路參數(shù)的計(jì)算。5.掌握倒相放大器和電壓跟隨器的組成和特點(diǎn)。掌握倒相放大器和電壓跟隨器的組成和特點(diǎn)。6.了解微分計(jì)算和積分計(jì)算電路的組成。了解微分計(jì)算和積分計(jì)算電路的組成。7.了解用集成運(yùn)

2、放組成的有源濾波器和精密整流電路。了解用集成運(yùn)放組成的有源濾波器和精密整流電路?！炯寄苣繕?biāo)技能目標(biāo)】1. 會用集成運(yùn)放組成反向比例放大器，能根據(jù)放大倍數(shù)選擇電路元件的參數(shù)。會用集成運(yùn)放組成反向比例放大器，能根據(jù)放大倍數(shù)選擇電路元件的參數(shù)。2. 會用集成運(yùn)放組成同向比例放大器，能根據(jù)放大倍數(shù)選擇電路元件的參數(shù)。會用集成運(yùn)放組成同向比例放大器，能根據(jù)放大倍數(shù)選擇電路元件的參數(shù)。3. 會用集成運(yùn)放組成反向比例求和放大器，能根據(jù)放大倍數(shù)選擇電路元件的參數(shù)。會用集成運(yùn)放組成反向比例求和放大器，能根據(jù)放大倍數(shù)選擇電路元件的參數(shù)。4. 會用集成運(yùn)放組成倒相放大器和電壓跟隨器，了解其電路特點(diǎn)。會用集成運(yùn)放組成

3、倒相放大器和電壓跟隨器，了解其電路特點(diǎn)。5. 會用集成運(yùn)放組成有源濾波器和精密整流電路。會用集成運(yùn)放組成有源濾波器和精密整流電路。.反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路又叫作反相放大器，其電路如圖6.1所示。 圖6.1 反相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算同相比例運(yùn)算電路又叫作同相放大器，電路如圖6.2所示。在電路中電阻R1與RF引入串聯(lián)電壓負(fù)反饋，保證集成運(yùn)放工作在線性區(qū)。R2是平衡電阻，應(yīng)保證R2=R1/Rf，其值與計(jì)算無關(guān)。 圖6.2 同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算放大電路的電壓放大倍數(shù)，即輸出電壓與輸入電壓的相位相同。也就是說，電路實(shí)現(xiàn)了同相比例運(yùn)算。比例值也只取決于電阻RF和R1之比，而與集成運(yùn)放

4、的參數(shù)無關(guān)，所以同相比例運(yùn)算的精度和穩(wěn)定性主要取決于電阻RF和R1的精確度和穩(wěn)定度。值得注意的是，比例值恒大于等于1，所以同相比例運(yùn)算放大電路不能完成比例系數(shù)小于1的運(yùn)算。當(dāng)將電阻取值為RF=0或R1=時，顯然有Auf=1，這時的電路稱為電壓跟隨器，在電路中用于驅(qū)動負(fù)載和減輕對信號源的電流索取。電壓跟隨器的電路如圖6.3所示。 圖6.3 電壓跟隨器電路加法運(yùn)算如果在集成運(yùn)放的反相輸入端增加若干個輸入電路，則構(gòu)成反相加法運(yùn)算電路，如圖6.4所示。 圖6.4 反相加法運(yùn)算電路若在同相輸入端增加若干個輸入電路，則可構(gòu)成同相加法運(yùn)算電路，如圖6.5所示，Rf與R1引入了串聯(lián)電壓負(fù)反饋，所以集成運(yùn)放工作

5、在線性區(qū)。 圖6.5 同相加法電路減法運(yùn)算在集成運(yùn)放的同相輸入端和反向輸入端同時加入兩個信號，再使集成運(yùn)放工作于線性區(qū)，就可以實(shí)現(xiàn)兩個信號的比例減法運(yùn)算，如圖6.6所示。 圖6.6 單集成運(yùn)放組成的減法電路在實(shí)際中常常采用反向比例求和的方法來實(shí)現(xiàn)兩個甚至是多個量的減法運(yùn)算，其電路如圖6.7所示。 圖6.7 采用兩級集成運(yùn)放組成的減法電路在反相比例運(yùn)算電路中，用電容CF代替RF作為反饋元件，引入并聯(lián)電壓負(fù)反饋，就成為積分運(yùn)算電路，如圖6.8所示。 圖6.8 積分運(yùn)算電路 當(dāng)ui為階躍電壓，如圖6.9（a）所示時，則輸出電壓為：其波形如圖6.9（b）所示，輸出電壓最后達(dá)到負(fù)飽和值- Uopp后不再

6、變化 圖6.9積分運(yùn)算電路的階躍響應(yīng).微分運(yùn)算微分是積分的逆運(yùn)算，電路的輸出電壓與輸入電壓呈微分關(guān)系。其電路如圖6.10（a）所示。 圖6.10 微分運(yùn)算電路在自動控制和非電量測量等系統(tǒng)中，常用各種傳感器將非電量（如溫度、應(yīng)變、壓力等）的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，然后再輸入系統(tǒng)。由于這些非電量的變化經(jīng)常是比較緩慢，所以導(dǎo)致產(chǎn)生的電信號的變化量常常很?。ㄒ话阒挥袔缀练綆资练@就需要將電信號加以放大。最為實(shí)用的測量放大器（也稱數(shù)據(jù)放大器或儀表放大器）的原理電路如圖6.11所示。 圖6.11測量放大器電路原理圖在圖6.11中，當(dāng)加上差模輸入信號u1時，若集成運(yùn)放A1和A2的參數(shù)對稱，且R2=R3，

7、則電阻R1的中點(diǎn)將為地電位，此時A1、A2的工作情況將如圖6.12所示。 圖6.12 A1、A2的工作情況分析無源濾波器利用電阻、電容等無源器件可以構(gòu)成簡單的濾波器，稱為無源濾波器。圖6.13(a)、(b)所示的電路分別為低通濾波器和高通濾波器。圖6.13(c)、(d)分別為它們的幅頻特性。圖中的 下標(biāo)是數(shù)字0還是小寫字字母o? 是數(shù)字0 圖6.13 無源濾波器及其幅頻特性有源低通濾波器低通濾波器如圖6.14所示，在圖6.14(a)中無源濾波網(wǎng)絡(luò)RC接至集成運(yùn)放的同相輸入端，在圖6.14(b)中RfC接至集成運(yùn)放的反相輸入端。 圖6.14 有源低通濾波器實(shí)驗(yàn)給出有源低通濾波器的幅頻特性，如圖6

8、.15(b)所示，圖6.15(a)是有源低通濾波器的理想特性。 圖6.15有源低通濾波器的幅頻特性為了使幅頻特性更接近于理想特性，可以再增加一級RC網(wǎng)絡(luò)，組成如圖6.16所示的電路，這種電路也叫做二階有源低通濾波器。 圖6.16 二階有源低通濾波器 有源高通濾波器u1 有源高通濾波器如圖6.17所示。圖6.17（a）為同相輸入式；圖6.17(b)為反相輸入式。 圖6.17 有源高通濾波器實(shí)驗(yàn)給出有源高通濾波器的幅頻特性如圖6.18(b)所示。 圖6.18 有源高通濾波器的幅頻特 二階有源高通濾波器如圖6.19所示。 圖6.19二階有源高通濾波器有源帶通濾波器和有源帶阻濾波器將低通濾波器和高通濾波器進(jìn)行不同的組合，就可獲得帶通濾波器和帶阻濾波器。如圖6.20（a）所示，將一個低通濾波器和一個高通濾波器“串接”組成帶通濾波器。圖6.20(b)為一個低通濾波器和一個高通濾波器“并聯(lián)”組成的帶阻濾波器。 圖6.20 帶通濾波器和帶阻濾波器的組成原理圖有源帶通濾波器和有源帶阻濾波器的典型電路如圖6.21所示。 圖6.21 有源帶通濾波器和有源帶阻濾波器的典型電路精密半波整流電路精密半波整流電路如圖