電子線路（第2版）（含光盤）第5章

第5章集成運算放大器的應用5.1集成運放的理想化及基本電路5.2運算電路5.3電壓比較器5.4集成運放的應用常識5.1.1集成運放的理想特性－＋＋

反相輸入端unup

同相輸入端信號傳輸方向ui輸出端理想運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)ouAO集成放的符號、管腳5.1集成運放的理想化及基本電路1.理想運放的概念理想化的條件：開環(huán)電壓放大倍數(shù)Aod∞;差模輸入電阻rid開環(huán)輸出電阻

rod共模抑制比KCMRR∞;0;∞;uuou上限截止頻率fH→。理想運放的符號2．理想運放在線性區(qū)的特點（1）虛短：由于兩輸入端之間的電壓差為0，相當于兩輸入端短路，但又不是真正的短路，故稱為“虛短”。虛短實際上指的是兩輸入端的電壓相同，也就是up=un。（2）虛斷：由于ii=0，相當于兩輸入端開路，但又不是真正的斷開，故稱為“虛斷”。虛斷表明兩輸入端沒有電流。

集成運放的電壓、電流，以及“虛短”、“虛斷”示意圖5.1.2集成運放的兩種基本電路1.反相輸入放大電路虛地點i1=if

（虛斷）因為有負反饋，利用虛短和虛斷u+

=0

u－=u+=0（虛地）反饋方式：電壓并聯(lián)負反饋電壓放大倍數(shù):例題.

R1=10k,Rf=20k,ui

=-1V。求:uo

、Ri。說明R的作用，R應為多大？特點：共模輸入電壓=0（u－=u+=0）缺點：輸入電阻?。?/p>

Ri=R1）

R為平衡電阻(使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等):R=R1//Rf采用T型反饋網(wǎng)絡的反相比例電路目的：在高比例系數(shù)時，避免R1阻值太小，使輸入電阻太小。分析：u+=u-=0（虛短）

i1=i2（虛斷）2.同相輸入放大電路u-=u+=uii1=if（虛斷）平衡電阻R=Rf//R1因為有負反饋，利用虛短和虛斷反饋方式：電壓串聯(lián)負反饋特點：輸入電阻高缺點：共模輸入電壓≠0（u－=u+=ui）電壓放大倍數(shù):Auf=1電壓跟隨器此電路是同相比例運算的特殊情況，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，但是電壓跟隨性能好。ui=u+=u-=uo因為有負反饋，利用虛短和虛斷：5.2.1比例運算電路

數(shù)學上y=kx（k為比例常數(shù)）稱為比例運算，在電路中則可通過uo=kui來模擬這種運算，比例常數(shù)k為電路的電壓放大倍數(shù)。顯然，前述的反相輸入放大電路和同相輸入放大電路都可實現(xiàn)比例運算，前者k=Rf/R1<0，后者k=1+Rf

/R1>0，因此分別稱為反相比例電路和同相比例電路。5.2運算電路若R1=R2=R,

平衡電阻R0=R1//R2//Rfi1+i2=if虛地5.2.2加法運算電路疊加原理

ui1作用

ui2作用

綜合：則有：5.2.3減法運算電路5.3電壓比較器

將一個模擬電壓信號與一參考電壓相比較，輸出一定的高低電平。功能：構成：運放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。uoui0+UOM-UOM1.運放工作在非線性狀態(tài)的判定：電路開環(huán)或引入正反饋。運放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法2.運放工作在非線性狀態(tài)的分析方法：若U+＞U-

則UO=+UOM；若U+＜U-

則UO=-UOM。

虛斷（運放輸入端電流=0）

注意：此時不能用虛短！uoui0+UOM-UOMuoui0+UOM-UOM1.過零比較器:（門限電平=0）uoui0+UOM-UOM一.單門限電壓比較器tuituo+Uom-Uom例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲ā?.單門限比較器（與參考電壓比較）uoui0+Uom-UomUREFUREF為參考電壓當ui>UREF時,uo=+Uom當ui<UREF時,uo=-Uom

運放處于開環(huán)狀態(tài)uoui0+Uom-UomUREF當ui<UREF時,uo=+Uom當ui>UREF時,uo=-Uom

若ui從反相端輸入uoui0+UZ-UZ（1）用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓忽略了UD3.限幅電路——使輸出電壓為一穩(wěn)定的確定值當ui>0時,uo=+UZ當ui<0時,uo=-UZ

（2）穩(wěn)幅電路的另一種形式：將雙向穩(wěn)壓管接在負反饋回路中uoui0+UZ-UZ當ui>0時,uo=-UZ當ui<0時,uo=+UZ

二.遲滯比較器1.工作原理——兩個門限電壓。特點:電路中使用正反饋——運放工作在非線性區(qū)。（1）當uo=+UZ時，（2）當uo=-UZ時，UT+稱上門限電壓UT-稱下門限電壓UT+-UT-稱為回差電壓遲滯比較器的電壓傳輸特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-設ui

,當ui=<UT-時,

uo從-UZ+UZ這時,uo=-UZ,u+=UT-設初始值:

uo=+UZ,

u+=UT+設ui

,當ui=>UT+時,

uo從+UZ-UZ例題：Rf=10k，R2=10k

，UZ=6V，UREF=10V。當輸入ui為如圖所示的波形時，畫出輸出uo的波形。上下限：uoui08V3V傳輸特性+6V-6V3V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V3V傳輸特性+6V-6V5.4集成運放的應用常識5.4.1運算放大器的選擇運算放大器的種類很多，在工作中需要按系統(tǒng)對電路的要求進行選用。一般均選用通用型，其售價較低，且容易購買。只有在有特殊需要時，才選用某種特殊型運放。但并不是價格貴的就好，因為特殊型的也只是某幾個技術指標比較突出，但是這些指標是以犧性另一些指標為代價的。另外在選用時，需注意可靠性。如果工作中經常有沖擊電壓或電流，則應選用有過載保護型的，而且在容量方面要留有充分的余地。5.4.2運算放大器使用注意事項1.引腳排列2.零點調整零點調整的常用方法是：將兩輸入端短路接地，利用外接調零電位器調整，使輸出電壓為0，具體的調零方法可參閱有關說明書。3.消除寄生振蕩集成運算放大器開環(huán)電壓放大倍數(shù)很大，容易引起振蕩，寄生振蕩頻率在幾十到幾百kHz范圍。為此，常要加阻容補償網(wǎng)絡，具體參數(shù)和接法可查閱使用說明書。合適的補償網(wǎng)絡參數(shù)數(shù)值應通過實驗確定。4.保護電路（1）電源極性的保護

電源極性保護

（2）輸入保護：

輸入保護電路

（3）輸出保護

輸出端過壓保護電路本章小結

（1）集成運放有線性和非線性兩種工作狀態(tài)，相應地就有兩類應用：線性應用和非線性應用。（2）運放工作在線性區(qū)的兩大特點，即un=up，ii=0是分析工作在線性區(qū)運放電路的重要依據(jù)。（3）集成運放的線性應用有：組成放大電路、運算電路等。為了工作在線性放大狀態(tài)，作為線性應用的運放必須引入深度負反饋，此時應用虛短、虛斷和虛地等概念可使電路的分析大為簡化。（4）運放工作在非線性區(qū)的特點是：un>up