第6章模擬集成放大器的線性應用

運算放大器是由直接耦合多級放大電路集成制造的高增益放大器，它是模擬集成電路最重要的品種，廣泛應用于各種電子電路之中。第6章模擬集成放大器的

線性應用6.1理想集成運算放大器分析依據(jù)6.2

集成運放在信號運算方面的應用6.3集成運放在信號處理方面的應用

2、線性分析依據(jù):（有負反饋或閉環(huán)）(u+-u-)·Ad=uoAd=uo=有限值所以：u+=u-虛短6.1理想集成運算放大器的分析依據(jù)+I-IidR3非線性分析依據(jù)（無負反饋或開環(huán)）u+>u-時，u0=

UOMu+<u-時，u0=

-UOM傳輸特性u+-u-uOUOM-UOM6.2.1

比例運算電路6.2.2加減法運算電路6.2.3積分和微分運算電路6.2集成運放在信號運算方面的應用

根據(jù)虛斷I+0，故u+0,且IiIf。

根據(jù)虛短，u+u-

0

Ii=

(ui－u-)/R1ui/R1

uo

－IfRf=－ui

Rf

/R1

電壓增益

Avf=

uo/ui

=－Rf

/R1

6.2.1比例運算電路1反相比例運算電路平衡電阻R2=R1||Rf用瞬時極性法判斷反饋的極性及類型：電壓并聯(lián)負反饋平衡電阻的選?。篟2=R1||Rf（可提高共模抑制比）特例：反相器令R1=Rf

uo=-ui說明+--根據(jù)虛短，ui

=u+

根據(jù)虛斷，ui

=u+u-

uo=-IfRf

+ui

uo

(ui

/R1)Rf+ui

電壓增益

Auf=

uo/ui

=1+(Rf/R1)2同相比例運算電路平衡電阻R2=R1||Rf判斷反饋類型和極性：電壓串聯(lián)負反饋平衡電阻的取值：R2=R1||Rf特例：電壓跟隨器uo=uiRF=0說明R1=∞RF=0且R1=∞+++有分壓電阻的同相比例運算電路比例電路應用實例——數(shù)據(jù)放大器數(shù)據(jù)放大器常用于數(shù)據(jù)采集、工業(yè)自動化、精密量測等應變、溫度等傳感器輸出的電信號非常小，而共模電壓卻很大，故要求放大電路有高的開環(huán)增益、共模抑制比，較低的失調(diào)電壓、失調(diào)電流、噪聲和漂移等。信號輸入采用應變儀電阻橋電阻橋的四個臂的電阻相等（典型值350Ω），傳感元件上沒有信號時，a、b兩點電位相同，輸出為0，傳感元件發(fā)生應變時，a、b兩點電位不相同，產(chǎn)生輸出信號輸出電阻橋輸出的差模信號最大為30mV，當V=10V時，a、b兩點的共模電壓卻高達5VR4R5R6R7必須采用高精密度電阻，且精確匹配6.2.2加減運算電路反相加法電路同相加法電路減法電路反相加法電路利用疊加原理：設(shè)ui1單獨作用時，輸出為uo1;ui2單獨作用時，輸出為uo2;由疊加原理有：uo=uo1+uo2平衡電阻

R3=R1||R2||Rf在反相比例運算電路的基礎(chǔ)上，增加一個輸入支路，就構(gòu)成了反相輸入求和電路，見下圖。同相加法電路

在同相比例運算電路的基礎(chǔ)上，增加一個輸入支路，就構(gòu)成了同相輸入求和電路，如圖所示。由疊加原理有若R1=R2例：寫出uo的表達式減法電路令R1=R2，Rf=R例：求uo的表達式6.2.3積分和微分運算電路1積分運算電路2微分運算電路1積分運算電路對電容，有：例:畫出在給定輸入波形作用下積分器的輸出波形(b)方波輸入信號

這里要注意當輸入信號在某一個時間段等于零時，積分器的輸出是不變的，保持前一個時間段的最終數(shù)值。因為虛地的原因，積分電阻R

兩端無電位差，因此

C不能放電，故輸出電壓保持不變。例：電路如圖，已知輸入信號的波形如圖，畫出輸出信號的波形，設(shè)uo(0)2微分運算電路對電容，有：6.3運放在信號處理方面的應用1

有源濾波器概述2

有源低通濾波器(LPF)3

有源高通濾波器(HPF)4有源帶通濾波器(BPF)5有源帶阻濾波器(BEF)

濾波器的分類濾波器的用途1概述有源濾波器實際上是一種具有特定頻率響應的放大器。它是在運算放大器的基礎(chǔ)上增加一些R、C等無源元件而構(gòu)成的。通常有源濾波器分為：低通濾波器（LPF）

高通濾波器（HPF）

帶通濾波器（BPF）

帶阻濾波器（BEF）它們的幅度頻率特性曲線如圖所示。濾波器的分類濾波器也可以由無源的電抗性元件或晶體構(gòu)成，稱為無源濾波器或晶體濾波器。濾波器的用途

濾波器主要用來濾除信號中無用的頻率成分，例如，有一個較低頻率的信號，其中包含一些較高頻率成分的干擾。濾波過程如圖所示。

濾波過程

2低通濾波器(LPF)無源低通濾波器令當ω

=ω0則當ω?ω0則當ω?ω0則有源低通濾波器當ω

=ω0則當ω?ω0則當ω?ω0則通帶增益

當f=0,或頻率很低時，各電容器可視為開路，通帶內(nèi)的增益為二階LPF二階LPF的幅頻特性曲線簡單二階低通有源濾波器為了使輸出電壓在高頻段以更快的速率下降，以改善濾波效果，再加一節(jié)RC低通濾波環(huán)節(jié)，稱為二階有源濾波電路。它比一階低通濾波器的濾波效果更好。低通濾波器的主要技術(shù)指標（1）通帶增益Avp

通帶增益是指濾波器在通頻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)，如圖所示。性能良好的LPF通帶內(nèi)的幅頻特性曲線是平坦的，阻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)基本為零。

（2）通帶截止頻率fp

其定義與放大電路的上限截止頻率相同。見圖自明。通帶與阻帶之間稱為過渡帶，過渡帶越窄，說明濾波器的選擇性越好。

LPF的幅頻特性曲線無源高通濾波器令３高通濾波器(HPF)當ω

=ω0則當ω?ω0則當ω