第11章运算放大器简化.ppt
第11章 运算放大器,11.1 运算放大器的简单介绍,11.2 放大电路中的负反馈,11.4 运算放大器在信号处理方面的应用,11.3 运算放大器在信号运算方面的应用,第11章 运算放大器,分立电路：由各种单个元件联接起来的电路。,集成电路：把整个电路的各个元件以及相互之间的连接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分割的整体。 (主要有：SSI、MSI、LSI、VLSI),以分立为基础，以集成为重点。,11.1 运算放大器的简单介绍,11.1.1 运算放大器的特点,集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。,特点：,Auo 高：80dB140dB rid 高：105 1011 ro 低：几十 几百 KCMR高：70dB130dB,集成运放的符号：,两个 输入端,u：反相输入端,u+：同相输入端,一个输出端： uo,为了简化起见，常将接地端省去。,Auo：开环电压放大倍数,常用的集成运放芯片µA741,实物外形图：,管脚图：,调零端,调零端,反相输入端,同相输入端,输出端,负电源端,正电源端,空脚,外部接线图：,11.1.4 理想运算放大器及其分析依据,1、理想运算放大器的条件,Auo ， rid ， ro 0 ， KCMR ,2、符号,3、电压传输特性 uo= f (ui),线性区： uo = Auo(u+ u),非线性区： u+ u 时， uo = +Uo(sat) u+ u 时， uo = Uo(sat),线性区,理想特性,实际特性,饱和区,O,4、理想运放工作在线性区的分析依据,(1) Auo ，uo =Auo(u+ u ) uo为一有限值, u+= u ，称“虚短”, i+= i 0 ，称“虚断”,Auo越大，运放的 线性范围越小，必 须加负反馈才能使 其工作于线性区。,若u+或 u接地，则称“虚地”。,(2) rid ，两个输入端电流为零。,5、理想运放工作在饱和区的分析依据,(一般工作于开环或正反馈状态),(1) 输出只有两种可能： +Uo(sat) 或Uo(sat),当u+ u 时， uo = + Uo(sat) 当u+ u 时， uo = Uo(sat) 不存在 “虚短”现象,(2) i+= i 0，仍存在“虚 断”现象,11.3 运算放大器在信号运算方面的运用,运放工作在线性区,11.3.1 比例运算,1. 反相比例运算,由运放工作于线性区的两条分析依据： i+= i = 0，u=u+= 0,有： i1 if,要求静态时u+、 u 对地电阻相同 平衡电阻 R2 = R1/RF,结论：,(1) Auf为负值，即 uo与ui 极性相反。,(2) Auf只与外部电阻R1与RF有关，而与运放本身参数无关。,(3) | Auf |可能大于1，小于1或等于1。 当R1= RF时， uo=ui,反相器,例1：,电路如图所示，已知 R1=10k，RF = 50k 。 求：(1) Auf、R2；(2) 若R1不变，要求 Auf为10，则 RF、R2 应为多少？,解：(1),R2 = R1 / RF= 8.3 k,R2 = R1 / RF=9.1 k,2. 同相比例运算,由虚断 i+= i = 0,有： i1 if,平衡电阻 R2 = R1/RF,由虚短 u= u+= ui,结论：,(1) Auf为正值，即 uo与ui 极性相同。,(2) Auf只与外部电阻R1与RF有关，而与运放本身参数无关。,(3) Auf 1，不可能小于1。 当R1=或RF=0 时， uo= ui,电压跟随器,例2：,电路如图所示， 求uo的大小。,解： uo=7.5V,电压跟随器起隔离作用。,例3：,电路如图所示，已知 R1=50k，RF =100k。若输入电压ui=1V，求uo的大小。,电压跟随器,反相比例运算电路,解： uo1= ui =1V,uo1,11.3.2 加法运算,反相加法运算,由运放工作于线性区的两条分析依据有： ii1+ ii2= if ，u=u+= 0,若Ri1=Ri2= RF，则有： uo=(ui1+ ui2),平衡电阻： R2= Ri1 / Ri2 / RF,11.3.3 减法运算,如果取 R1 = R2 ，R3 = RF,如 R1 = R2 = R3 = RF,R2 / R3 = R1 / RF,常用作测量放大电路,例4：,电路如图所示，求uo的大小。,解：前级A1构成反相加法运算电路,uo1= -( 0.2 -0.4) = 0.2V,后级A2构成减法运算电路,uo= -0.6 -uo1 = -0.8V,11.3.4 积分运算,由虚断和虚断性质可得： i1 = if,若输入信号电压为恒定直流量，即 ui= Ui 时，则,积分饱和,Uo(sat),ui = Ui 0,ui = Ui 0,输出电压随时 间线性变化,Ui,Ui,11.3.5 微分运算,由虚断和虚断性质可得： i1 = if,若输入信号电压为阶跃电压时，uo为尖脉冲电压。,11.4.2 电压比较器,运放工作于饱和区。,1. 简单电压比较器,运放处于开环状态,功能：用来比较ui和UR(参考电压)的大小。,当 uiUR 时，uo = Uo (sat),电压传输特性：uo= f (ui),2. 过零比较器,电压传输特性,利用电压比较器将正弦波变为方波。,本章学习结束 Goodbye!,
