第六章 集成運(yùn)算放大器應(yīng)用

第六章集成運(yùn)算放大器應(yīng)用ξ6.1理想集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)放的基本應(yīng)用電路ξ6.2ξ6.3ξ6.4ξ6.5ξ6.6集成運(yùn)放在信號(hào)模擬運(yùn)算中的應(yīng)用集成運(yùn)放在有源濾波電路中的應(yīng)用集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用集成運(yùn)算放大器在電壓比較電路中的應(yīng)用例題ξ6.1理想集成運(yùn)算放大器一.理想化條件

Avd∞,Rid

∞,KCMR∞頻帶寬度∞,Ro

0,失調(diào)與溫漂

0根據(jù)理想化條件，當(dāng)集成運(yùn)放線性工作時(shí)，只要VO為有限值則由于Avd

∞，所以差模輸入電壓Vid=V+-V-=0

即V+≈V-

稱虛短

ξ6.1理想集成運(yùn)算放大器同時(shí)Rid

∞，可認(rèn)為其輸入電流I+

=I-

=0即流入每個(gè)輸入端的電流趨于零稱虛斷

2.理想運(yùn)算放大器在線性區(qū)和非線性區(qū)時(shí)的分析特點(diǎn):在線性區(qū)：V+=V-

I=0

在非線性區(qū)：如電壓比較器，只有在輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中運(yùn)放才工作在放大區(qū)

V+=V-才適用ξ6.2集成運(yùn)放的基本應(yīng)用電路一.反相放大器電壓并聯(lián)負(fù)反饋根據(jù)V+=V-I=0可得*當(dāng)R1=Rf

時(shí)，Vo=-Vs

-----符號(hào)變換器ξ6.2集成運(yùn)放的基本應(yīng)用電路二.同相放大器*當(dāng)Rf=0,R1

∞時(shí)Vo=Vs------跟隨器電壓串聯(lián)負(fù)反饋ξ6.3集成運(yùn)放在信號(hào)模擬運(yùn)算中的應(yīng)用一.加法器因?yàn)樗?/p>

在構(gòu)成實(shí)際應(yīng)用電路時(shí)，為減小集成運(yùn)放輸入偏置電流引起的失調(diào)，要求它們兩個(gè)輸入端向外看的直流電阻相等。ξ6.3集成運(yùn)放在信號(hào)模擬運(yùn)算中的應(yīng)用二.減法器Vs1單獨(dú)作用時(shí):Vs2單獨(dú)作用時(shí):Vo=Vo1+Vo2(采用疊加法)*若R2=R1,R3=Rf則----差分放大ξ6.3集成運(yùn)放在信號(hào)模擬運(yùn)算中的應(yīng)用三.積分器ξ6.3集成運(yùn)放在信號(hào)模擬運(yùn)算中的應(yīng)用四.微分器ξ6.3集成運(yùn)放在信號(hào)模擬運(yùn)算中的應(yīng)用五.對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算器1．對(duì)數(shù)運(yùn)算器：將反相放大器中的Rf用具有對(duì)數(shù)伏安特性的二極管或晶體管的發(fā)射結(jié)代替Vs必須大于零ID=ISeVD/VTξ6.3集成運(yùn)放在信號(hào)模擬運(yùn)算中的應(yīng)用2.指數(shù)運(yùn)算器3.乘法器ξ6.4集成運(yùn)放在有源濾波電路中的應(yīng)用一.一階無源濾波器缺點(diǎn)：增益小（最大為1），帶負(fù)載能力低高通低通ξ6.4集成運(yùn)放在有源濾波電路中的應(yīng)用二.一階有源濾波器1.高通(a)信號(hào)從同相端輸入(b)

信號(hào)從反相端輸入ξ6.4集成運(yùn)放在有源濾波電路中的應(yīng)用2.低通(a)信號(hào)從同相端輸入(b)信號(hào)從反相端輸入ξ6.4集成運(yùn)放在有源濾波電路中的應(yīng)用三．帶通及帶阻有源濾波器1．濾波器由二級(jí)組成帶通濾波器

條件:ω1<ω2ξ6.4集成運(yùn)放在有源濾波電路中的應(yīng)用帶阻濾波器2.文氏橋帶通濾波器條件:ω1>ω2ξ6.4集成運(yùn)放在有源濾波電路中的應(yīng)用四.二階有源濾波器1.二階低通2.二階高通ξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用線性變換

——是電壓源與電流源之間的變換非線性變換——完成整流，限幅等一.線性變換電路中的應(yīng)用1.V/V變換器

把低電壓高電壓，或高電壓低電壓如同前面講的反相放大器和同相放大器2.V/I變換器有些控制系統(tǒng)中，負(fù)載要求電流源驅(qū)動(dòng)而實(shí)際的信號(hào)可能是電壓源信號(hào)則要用V/I變換器ξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用如圖則有如圖則有若R1R3=R2R4ξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用3.I/V變換器（a）光電流轉(zhuǎn)電壓Vo=2IDRξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用4．I/I變換器實(shí)質(zhì)上是一種電流放大器，把容量小內(nèi)阻又不夠高的電流源變換成容量大的電流源ξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用二．非線性變換電路中的應(yīng)用1．精密二極管——半波整流電路利用集成運(yùn)放的優(yōu)異性能與二極管組合可完成對(duì)微弱信號(hào)的整流功能.利用二極管的單向?qū)щ娦钥赏瓿烧骰驒z波的任務(wù)，但二極管有一個(gè)死區(qū)電壓當(dāng)輸入信號(hào)的幅度小于死區(qū)電壓時(shí)就無法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的整流功能ξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用當(dāng)Vs>0時(shí),Vo’>0,則D導(dǎo)通，Vo=Vs——同相跟隨器當(dāng)Vs<0時(shí),Vo’<0,

則D截止，Vo=0——處于開環(huán)工作狀態(tài)ξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用因?yàn)镈截止時(shí)集成運(yùn)放呈開環(huán)狀態(tài)，運(yùn)放進(jìn)入負(fù)向飽和工作狀態(tài)，為改進(jìn)接入D2使Vs<0時(shí)D1處于正向?qū)顟B(tài)Vs>0時(shí),Vo’<0,D1截止，D2通,

Vo’=Vs,Vo=0Vs<0時(shí),Vo’>0,D1通,D2止,Vo=-(10k/10k)Vs=-Vsξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用ξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用2.絕對(duì)值電路--------也稱全波整流器當(dāng)Us>0則D1導(dǎo)通D2截止

U02=-US;U0=-(-2US+US)=USU02當(dāng)Us<0則D2導(dǎo)通D1截止

U0=-USξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用3．峰值檢波器電路（實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)電壓峰值的檢波）當(dāng)Vs>Vc時(shí),D導(dǎo)通，

A1的輸出對(duì)C充電當(dāng)Vs<Vc時(shí),D截止，則C上的電壓保持不變，并經(jīng)A2跟隨輸出這樣，便可獲得與輸入信號(hào)峰值大小有關(guān)的信號(hào)輸出。ξ6.5集成運(yùn)算放大器在信號(hào)變換中的應(yīng)用3．有源限幅器（1）當(dāng)Vo小于穩(wěn)壓管的擊穿電壓時(shí)此時(shí)穩(wěn)壓管不起限幅作用（2）當(dāng)Vo≥Vz1+VD2

或Vo≤-(Vz2+VD1)

則穩(wěn)壓管擊穿，Vo被限制在擊穿電壓上ξ6.6集成運(yùn)算放大器在電壓比較電路中的應(yīng)用電壓比較器的功能是比較兩個(gè)電壓的大小當(dāng)Vi>VR時(shí),Vo=Vomin=-Vcc

低電平當(dāng)Vi<VR時(shí),Vo=Vomax=+Vcc

高電平當(dāng)Vi=VR時(shí),跳變?chǔ)?.6集成運(yùn)算放大器在電壓比較電路中的應(yīng)用一．單限比較器1．電路構(gòu)成

——特點(diǎn)：開環(huán)2．分析方法輸出電壓從一個(gè)電平跳變到另一個(gè)電平的臨界條件是：V+=V-此時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值稱門限比較電壓ξ6.6集成運(yùn)算放大器在電壓比較電路中的應(yīng)用3．傳輸特性及輸出波形ξ6.6集成運(yùn)算放大器在電壓比較電路中的應(yīng)用4．過零比較器5.限幅措施ξ6.6集成運(yùn)算放大器在電壓比較電路中的應(yīng)用6．其它單限比較器電路根據(jù)分析方法：輸出電平跳變時(shí)V+=V-而V+=0，則V+=V-時(shí)因?yàn)?/p>

ξ6.6集成運(yùn)算放大器在電壓比較電路中的應(yīng)用二．遲滯比較器

----特點(diǎn)：反饋加在同相端形成正反饋

分析：（1）設(shè)Vi由小到大時(shí)，即V-<V+則Vo為高電平則ξ6.6集成運(yùn)算放大器在電壓比較電路中的應(yīng)用當(dāng)Vi由小到大，到達(dá)VH時(shí),Vo從VomaxVomin（2）設(shè)Vi由大到小時(shí)，即V->V+則Vo為低電平則當(dāng)Vi由大到小，到達(dá)VL時(shí)

Vo從Vomin

Vomaxξ6.6集成運(yùn)算放大器在電壓比較電路中的應(yīng)用(3)遲滯寬度⊿V=VH-VL*比較上述兩種比較電路可見：單限比較器

----抗干擾能力差，若在跳變點(diǎn)附近有干擾輸出波形會(huì)不停跳變。遲滯比較器

----抗干擾能力強(qiáng)，只要干擾信號(hào)的幅度不大于⊿V，則輸出狀態(tài)不變化。例題例1求:解:例題例2求Vo與Vi的關(guān)系解:因?yàn)樗岳}例3例題例4已知導(dǎo)通電壓0.6V解1.當(dāng)Vi

由小大即V+<V-

則Vo=-8V求：VO例題2.當(dāng)Vi

由大小即V+>V-

則Vo=4VtVi05.31.3tVo04-8例題例5解：Vi由小→大，VO為負(fù)，同理Vi由大→小，VO為正，此時(shí)：由圖可得求：VO與Vi的關(guān)系曲線例題例6如圖已知R=100KC=10uF當(dāng)t=0~t1(1s)時(shí)開關(guān)S接a點(diǎn)當(dāng)t=t1(1s)~t2(3s)時(shí)開關(guān)S接b點(diǎn);當(dāng)t>t2(3s