模擬電路課件第七章

1、 7.1 概述1. 運(yùn)放的電壓傳輸特性設(shè)：電源電壓VCC=10V。 運(yùn)放的AOd=104AOd越大，線性區(qū)越小，當(dāng)AOd時(shí)，線性區(qū)0，第七章 信號的運(yùn)算和處理Ui1mV時(shí)，運(yùn)放處于線性區(qū)。即U+-U- 0. 7.1 概述1. 運(yùn)放的電壓傳輸特性設(shè)：電源電壓VCC為了擴(kuò)大運(yùn)放的線性區(qū)，給運(yùn)放電路引入負(fù)反饋理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的條件： 電路中有負(fù)反饋！uOAod(uP uN)3. 線性區(qū)2.理想運(yùn)算放大器Aod、 rid 、KCMR、fH 均為無窮大，ro、失調(diào)電壓及其溫漂、失調(diào)電流及其溫漂、噪聲均為0。因uO為有限值， Aod，所以 uNuP0，即 uNuP虛短路因rid，所以 iNiP0虛斷路

2、為了擴(kuò)大運(yùn)放的線性區(qū)，給運(yùn)放電路引入負(fù)反饋理想運(yùn)放工作在線性運(yùn)放工作在非線性區(qū)的條件：電路中開環(huán)工作或引入正反饋！運(yùn)放工作在非線性區(qū)的分析方法在下一章討論4. 非線性區(qū)（正、負(fù)飽和輸出狀態(tài)）運(yùn)放工作在非線性區(qū)的條件：運(yùn)放工作在非線性區(qū)的分析方法在下一一. 反相比例運(yùn)算_+RfR1RPuiuoi1iFii-ii+虛地點(diǎn)i1 iF （虛斷）因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷u+ 0 u u+ 0（虛地）反饋方式：電壓并聯(lián)負(fù)反饋7.2 基本運(yùn)算電路7.2.1 比例運(yùn)算電路平衡電阻(使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等):RP=R1/RF一. 反相比例運(yùn)算_+RfR1RPuiuoi1iFii_+RfR1RPuiuoi

3、iifii-ii+例題1. R1=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo 、Ri，RP應(yīng)為多大？優(yōu)點(diǎn)：共模輸入電壓0（u u+ 0）缺點(diǎn)：輸入電阻?。?Ri=R1）Ri=R1RP=R1/Rf=10/20=6.7 k _+RfR1RPuiuoiiifii-ii+例題1. 目的：在高比例系數(shù)時(shí)，為避免Rf阻值太大。分析：u+ u- 0（虛短） i1 i2 （虛斷）采用T型反饋網(wǎng)絡(luò)的反相比例電路目的：在高比例系數(shù)時(shí)，為避免Rf阻值太大。分析：u+ uu- u+ ui_+RfR1RPuiuoifi1Au=1+RfR1i1 if （虛斷）RP=Rf/R1因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷反饋方

4、式：電壓串聯(lián)負(fù)反饋二. 同相比例運(yùn)算放大器uiu- u+ ui_+RfR1RPuiuoifi_+RfR1RPuiuoiFif例題2. R1=10k , Rf=20k , ui =-1V。求:uo ，RP應(yīng)為多大？uo= Au ui=(3)(-1)=-3VRP=Rf/R1 =10/20=6.7 k Au=1+ =1+20/10=3RfR1特點(diǎn)：輸入電阻:高缺點(diǎn)：共模輸入為：ui_+RfR1RPuiuoiFif例題2. R1=10k_+RfR1RPuiuoAu=1+RfR1當(dāng)Rf=0時(shí),Au=1uo=ui此電路是同相比例運(yùn)算的特殊情況，輸入電阻大，輸出電阻小。在電路中作用與分立元件的射極輸出器相同

5、，但是電壓跟隨性能更好。三.電壓跟隨器當(dāng)R1=時(shí),Au=1_+RR1Ruiuo_+RfR1RPuiuoAu=1+RfR1當(dāng)Rf=0時(shí)一、 反相求和運(yùn)算_+RfR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虛地uo =-(ui1 R1 Rf +ui2 R2 Rf )若R1 =R2 =R, uo = -(ui1 R Rf +ui2 )取RP= R1/ R2/Rfuo_+RFR1RPuii1 + i2 iFui1 R1 =ui2 R2 +-uo Rf 7.2.2 加減運(yùn)算電路一、 反相求和運(yùn)算_+RfR1R2ui2uoRPui1二、同相求和運(yùn)算二、同相求和運(yùn)算設(shè) RP= R1 R2 R3 R4 RN =R

6、 Rf設(shè) RP= R1 R2 R3 R4 RN =R R利用疊加定理1、差動減法器 vi1作用 vi2作用 綜合：三、減法運(yùn)算電路利用疊加定理1、差動減法器 vi1作用 vi2作用 綜vi2-vi1 = -（-vi2+vi1）2、利用加法器vi2v02v02vi2-vi1 = -（-vi2+vi1）2、利用加法器vi運(yùn)算關(guān)系的分析方法節(jié)點(diǎn)電流法 列出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（如同相輸入端、反相輸入端）的電流方程，利用集成運(yùn)放工作在線性區(qū)所具有的“ 虛短 ”和“ 虛斷 ”的特點(diǎn)，求解輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系式。運(yùn)算關(guān)系的分析方法節(jié)點(diǎn)電流法一、積分電路iiCu i-+RRPCuouc7.2.3 積分和微分電路在t

7、1到t2時(shí)間段一、積分電路iiCu i-+RRPCuouc7.2.3 積反相積分器：如果u i=直流電壓U,輸出將反相積分，經(jīng)過一定的時(shí)間后輸出飽和。tui0Utuo0-UomTM積分時(shí)限設(shè)Uom=15V,U=+3V, R=10k ,C=1F=0.05秒反相積分器：如果u i=直流電壓U,輸出將反相積分，經(jīng)過一定練習(xí): 畫出在給定輸入波形作用下積分器的輸出波形。(a) 階躍輸入信號(b)方波輸入信號積分器的輸入和輸出波形圖練習(xí): 畫出在給定輸入波形作用下積分器(a) 階躍輸入信號(應(yīng)用舉例：輸入方波，輸出是三角波。tui0tuo0應(yīng)用舉例：輸入方波，輸出是三角波。tui0tuo0u- u+ 0

8、u i+uoRR2i1iFC二、微分電路u- u+ 0u i+uoRR2i1iFC二、微tui0tuo0例：求uo。u i+uoRR2i1iFC90tui0tuo0例：求uo。u i+uoRR2i1iFC 為了克服集成運(yùn)放的阻塞現(xiàn)象和自激振蕩，實(shí)用電路應(yīng)采取措施。限制輸入電流限制輸出電壓幅值滯后補(bǔ)償返回 為了克服集成運(yùn)放的阻塞現(xiàn)象和自激振蕩，實(shí)用電求解圖示電路輸出和輸入的運(yùn)算關(guān)系(1)+-+_逆函數(shù)型微分運(yùn)算電路求解圖示電路輸出和輸入的運(yùn)算關(guān)系(1)+-+_逆函數(shù)型微分運(yùn)求解圖示電路輸出和輸入的運(yùn)算關(guān)系(2)電壓并聯(lián)正反饋求解圖示電路輸出和輸入的運(yùn)算關(guān)系(2)電壓并聯(lián)正反饋求解圖示電路輸出和輸

9、入的運(yùn)算關(guān)系(3)絕對值電路全波精密整流電路求解圖示電路輸出和輸入的運(yùn)算關(guān)系(3)絕對值電路全波精密整流全波精密整流電路的波形全波精密整流電路的波形一、對數(shù)電路 利用PN結(jié)的指數(shù)特性實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算7.2.4 對數(shù)和反對數(shù)運(yùn)算電路1. 利用二極管的對數(shù)運(yùn)算電路一、對數(shù)電路 利用PN結(jié)的指數(shù)特性實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算7.2其中，IS 是發(fā)射結(jié)反向飽和電流，uO是ui的對數(shù)運(yùn)算。注意：ui必須大于零，電路的輸出電壓在be結(jié)的導(dǎo)通電壓范圍內(nèi)。利用虛短和虛斷，電路有2. 利用三極管的對數(shù)運(yùn)算電路其中，IS 是發(fā)射結(jié)反向飽和電流，uO是ui的對數(shù)運(yùn)算。注意P23. 集成對數(shù)運(yùn)算電路根據(jù)差分電路的原理，利用特性相同的管

10、子進(jìn)行溫度補(bǔ)償。P23. 集成對數(shù)運(yùn)算電路根據(jù)差分電路的原理，利用特性相同的模擬電路課件第七章二. 反對數(shù)（指數(shù)）運(yùn)算電路1. 利用二極管的反對數(shù)運(yùn)算電路二. 反對數(shù)（指數(shù)）運(yùn)算電路1. 利用二極管的反對數(shù)運(yùn)算電路uO是ui的反對數(shù)運(yùn)算（指數(shù)運(yùn)算）利用虛短和虛斷，電路有要求以上兩個(gè)電路溫漂很嚴(yán)重，實(shí)際電路都有溫度補(bǔ)償電路2. 用半導(dǎo)體三極管實(shí)現(xiàn)反對數(shù)運(yùn)算電路uO是ui的反對數(shù)運(yùn)算（指數(shù)運(yùn)算）利用虛短和虛斷，電路有要求3. 集成指數(shù)運(yùn)算電路3. 集成指數(shù)運(yùn)算電路模擬電路課件第七章簡單二階低通濾波電路簡單二階低通濾波電路7.2.5 集成運(yùn)放性能指標(biāo)對運(yùn)算誤差的影響IIB7.2.5 集成運(yùn)放性能指標(biāo)

11、對運(yùn)算誤差的影響IIBAod和rid為有限值時(shí)反相比例運(yùn)算電路的等效電路Aod和rid為有限值時(shí)反相比例運(yùn)算電路的等效電路考慮Aod和KCMR為有限值時(shí)同相比例運(yùn)算電路的等效電路考慮Aod和KCMR為有限值時(shí)同相比例運(yùn)算電路的等效電路考慮UIO和IIO影響時(shí)，比例運(yùn)算電路的等效電路考慮UIO和IIO影響時(shí)，比例運(yùn)算電路的等效電路7.3 儀表用放大器一、基本電路特點(diǎn)：輸入電阻高。三運(yùn)放構(gòu)成的精密放大器7.3 儀表用放大器一、基本電路特點(diǎn)：輸入電阻高。三運(yùn)放構(gòu)成二、集成儀表用放大器INA102的集成儀表用放大器二、集成儀表用放大器INA102的集成儀表用放大器1集成運(yùn)放可以構(gòu)成加法、減法、積分、微分、對數(shù)和反對數(shù)等多種運(yùn)算電路。在這些電路中，均存在深度負(fù)反饋。因此，運(yùn)放工作在線性放大狀態(tài)。這時(shí)可以使用理想運(yùn)放模型對電路進(jìn)行分析，“虛短”和“虛斷”的概念是電路分析的有力工具。2對于精度要求高的運(yùn)放電路，需要考慮實(shí)際運(yùn)放參數(shù)的影響。由于運(yùn)放的開環(huán)電壓