01運(yùn)算放大器16個基本運(yùn)算電路設(shè)計(jì)

運(yùn)算放大器16個基本運(yùn)算電路設(shè)計(jì)一、集成運(yùn)算放大器放大電路概述集成電路是一種將“管”和“路”緊密結(jié)合的器件，它以半導(dǎo)體單晶硅為芯片，采用專門的制造工藝，把晶體管、場效應(yīng)管、二極管、電阻和電容等元件及它們之間的連線所組成的完整電路制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大電路最初多用于各種模擬信號的運(yùn)算（如比例、求和、求差、積分、微分……）上，故被稱為運(yùn)算放大電路，簡稱集成運(yùn)放。集成運(yùn)放廣泛用于模擬信號的處理和產(chǎn)生電路之中，因其高性價能地價位，在大多數(shù)情況下，已經(jīng)取代了分立元件放大電路。1.1反向比例電路第1題：電路如下，推導(dǎo)輸入與輸出的關(guān)系，計(jì)算電路的理論值，并與仿真值比較，說明電路功能。輸入輸出關(guān)系理論輸出值仿真輸出值電路功能-5v-5v反向比例運(yùn)算電路1.2反向求和加法電路第2題：電路如下，推導(dǎo)輸入與輸出的關(guān)系，計(jì)算電路的理論值，并與仿真值比較，說明電路功能。輸入輸出關(guān)系理論輸出值仿真輸出值電路功能-3v-2.999v反向加法求和運(yùn)算1.3電壓跟隨電路第4題電路如下，推導(dǎo)輸入與輸出的關(guān)系，計(jì)算電路的理論值，并與仿真值比較，說明電路功能。輸入輸出關(guān)系理論輸出值仿真輸出值電路功能100mv100.008mv同相比例運(yùn)算這是一個電壓跟隨器：1.4加減運(yùn)算電路加減運(yùn)算電路如圖4所示，輸入信號、分別加在反相輸入端和同相輸入端，這種形式的電路也稱為差分運(yùn)算電路。輸出電壓為： 圖4加減運(yùn)算電路1.5積分運(yùn)算電路其輸出電壓為： 式中，為電路的時間常數(shù)。由于受到集成運(yùn)放最大輸出電壓的限制，選擇、參數(shù)3，其值必須滿足： 圖5積分運(yùn)算電路1.6微分運(yùn)算電路圖6微分運(yùn)算電路電路的輸出電壓為為： 式中，為微分電路的時間常數(shù)。若選用集成運(yùn)放的最大輸出電壓為,則的值必須滿足： 1.7二階低通濾波電路圖7二階低通濾波電路濾波器的傳遞函數(shù)為：通帶增益 截止頻率為： 品質(zhì)因數(shù) 1.8二階高通濾波電路圖8二階高通濾波電路濾波電路的傳遞函數(shù)為：通帶增益固有角頻率品質(zhì)因數(shù)1.9二階帶通濾波電路圖9二階帶通濾波電路帶通濾波器的中心頻率：等效品質(zhì)因數(shù)通頻帶式中，為同相比例放大電路的電壓增益。同樣要求必須小于3，電路才能穩(wěn)定工作，當(dāng)時，帶通濾波器具有最大電壓增益，其值為： 1.10二階帶阻濾波電路圖10二階帶阻濾波電路帶阻濾波器的中心頻率、等效品質(zhì)因數(shù)Q以及同頻帶BW分別為：，，式中，，為同相比例放大電路的電壓增益。若，則，增加時，Q將隨之升高。當(dāng)趨近2時，Q趨向無窮大。而帶阻濾波器的品質(zhì)因數(shù)越大，阻帶寬度越窄，其阻帶特性越接近理想狀態(tài)。1.11過零電壓比較電路圖11過零電壓比較電路令參考電平U=0，則輸入信號與零比較，當(dāng)輸入電壓過零時，比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)。>0，輸出則為低電平；而<0，輸出則為高電平。這種電路可作為零電平檢測器。該電路也可用于“整形”，將不規(guī)則的輸入波形整形成規(guī)則的矩形波。1.12滯回比較電路圖12滯回比較電路路有兩個閥值電壓，輸入電壓從小變大過程中使輸出電壓產(chǎn)生躍變的閥值電壓,不等于從大變小過程中使輸出電壓產(chǎn)生躍變的閥值電壓，電路具有滯回性。從集成運(yùn)放輸出端的限幅電路可以看出，。集成運(yùn)放反相輸入端電位，同相輸入電位 令，求出的就是閥值電壓，得 當(dāng)輸入電壓與輸出電壓在E點(diǎn)合成的電壓過零時，比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)。 電路翻轉(zhuǎn)時=0，代入上式有： 1.13音響的音調(diào)控制電路圖13音響的音調(diào)控制電路其實(shí)質(zhì)是對放音通道頻響特性實(shí)施控制。音調(diào)的控制不像音量控制,它只對某一段頻率的信號進(jìn)行提升或衰減,不影響其它頻段信號的輸出,而音量是對整個音頻信號頻率范圍進(jìn)行同步控制。1.14半波整流電路圖14半波整流電路由反相比例運(yùn)算電路和二極管的性質(zhì)可知，電路是通負(fù)值的交流電，當(dāng)輸入電壓為正值時輸出電壓為0，當(dāng)輸入電壓為正值是輸出電壓為：1.15全波整流電路圖15全波整流電路全波整流電路是一種對交流整流的電路，能夠把交流轉(zhuǎn)換成單一方向電流，最少由兩個整流器合并而成，一個負(fù)責(zé)正方向，一個負(fù)責(zé)負(fù)方向，最典型的全波整流電路是由四個二極管組成的整流橋，一般用于電源的整流。全波整流輸出電壓的直流成分（較半波）增大，脈動程度減小，但變壓器需要中心抽頭、制造麻煩，整流二極管需承受的反向電壓高，故一般適用于要求輸出電壓不太高的場合。1.16三運(yùn)放構(gòu)成的放大器圖16三運(yùn)放構(gòu)成的放大器電路中，,，輸出電壓為：當(dāng)時，中電流為零，輸出電壓為零?？梢姡娐贩糯蟛钅Ｐ盘?，抑制共模信號。差模放大倍數(shù)數(shù)值越大，共模抑制比越高。當(dāng)輸入信號中含有共模噪聲時，也將被抑制。2仿真結(jié)果圖17反相比例運(yùn)算電路仿真圖18反相求和運(yùn)算電路仿真圖19電壓跟隨器電路仿真圖20加減運(yùn)算電路仿真圖21積分運(yùn)算電路仿真圖22微分運(yùn)算電路仿真圖23二階低通濾波電路仿真圖24二階高通濾波電路仿真圖25二階帶通濾波電路仿真圖26二階帶阻濾波電路仿真圖27過零電壓比較電路仿真圖28滯回比較電路仿真圖29音響的音調(diào)控制電路仿真圖30半波整流電路仿真圖31全波整流電路仿真圖31三運(yùn)放構(gòu)成的放大器電路仿真二、設(shè)計(jì)心得與總結(jié)集成運(yùn)放在電路中的作用十分之多，并且完成