第二章运算放大器ppt课件

1、 本章引见集成运放内部主要构造、理想运放本章引见集成运放内部主要构造、理想运放和电路模型。用线性电路实际分析由运放和电阻、和电路模型。用线性电路实际分析由运放和电阻、电容等元件构成的简单运用电路。包括同相比例、电容等元件构成的简单运用电路。包括同相比例、反相比例放大、加法、减法、微分、积分及仪用反相比例放大、加法、减法、微分、积分及仪用放大器等。放大器等。2.1集成运算放大器内部组成单元：内部组成单元：同相端同相端反相端反相端电路符号电路符号运算放大器电路模型运算放大器电路模型输入电阻很高，开环增益很大。输入电阻很高，开环增益很大。运算放大器的电压传输特性-Vom=V-+Vom=V+o正饱和负

2、饱和vo=Av0(vP-vN)(vP-vN)/mV2.2理想运算放大器一、理想运放的特性1、开环电压增益 Aod=2、差模输入电阻 rid=3、输入偏置电流 IB1=IB2=04、输出电阻 r0=05、共模抑制比 CMRR=6、频带宽度 BW=7、输入失调电压、输入失调电流以及它们的漂移均为零+理想运放电路模型理想运放电路模型正向饱和区UOHUOL负向饱和区UoOU理想运放开环传输特性理想运放开环传输特性二、两条重要的法那么二、两条重要的法那么1、理想运放的两输入端之间的电压差为零理想运放的两输入端之间的电压差为零两输两输入端短路入端短路2、 理想运放的两输入端不取电流两输入端之间开路 Ui=

3、0， 而 ri= 0oVoOiUAUU即两差动输入端相当于短路，但短路中又无电流流过。即两差动输入端相当于短路，但短路中又无电流流过。0iiirUI+2.3根本线性运放电路根本线性运放电路 线性区在线性区，它的输出信号和输入信号满足如下的关系 Uo=AodU+-U-通常，集成运放的Aod很大，为了使其任务在线性区，大都引入深度负反响，以减小运放的净输入，保证输出电压不超出线性范围。特点:1运放的同相输入端与反相输入端的电位相等，即U+=U-。2理想运放的输入电流等于零。集成运放的任务区分为线性区和集成运放的任务区分为线性区和非线性区非线性区 根本运算电路根本运算电路 加法电路加法电路 微分电路

4、和积分电路微分电路和积分电路 仪用放大器仪用放大器 减法电路减法电路阐明：阐明：1、对模拟量进展运算时，要求输出信号反映输入信号对模拟量进展运算时，要求输出信号反映输入信号的某种运算结果。的某种运算结果。2、集成运放必需任务在线性区。、集成运放必需任务在线性区。 同相比例放大电路同相比例放大电路 反相比例放大电路反相比例放大电路1.同相比例运算电路同相比例运算电路由于 ， 所以0IiiUURIU由于 ，所以0I11RUIIifififffoURRURRRRIRIU111111引入负反响虚短虚短虚断虚断假设上图中的假设上图中的R1=或或Rf=0,那么那么Uo=Ui,此时此时,该电该电路构成电压跟

5、随器路构成电压跟随器,分别如图分别如图(a)、(b)所示。图所示。图(a)中中,Rf具有限流维护作用具有限流维护作用,R=Rf,以满足平衡条件以满足平衡条件 图 电压跟随器通常作为阻抗变换器或缓冲器 2.反相比例运算电路反相比例运算电路ifffoURRRIU11RRUUAfiouf利用利用“虚地和虚地和“虚断的概念虚断的概念一、求差减法电路二、仪用放大器三、同相反相输入求和电路四、微分电路和积分电路2.4同相输入和反相输入放大电路的其它运用同相输入和反相输入放大电路的其它运用一、一、减法电路减法电路1、利用反置信号求和以实现减法运算、利用反置信号求和以实现减法运算第一级为反相比例放大电路第一级

6、为反相比例放大电路第二级为反相加法器第二级为反相加法器2、相减器(差动放大器)相减器的输出电压与两个输入信号之差成正比。相减器的输出电压与两个输入信号之差成正比。这在许多场所得到运用。要实现相减，必需将信这在许多场所得到运用。要实现相减，必需将信号分别送入运算放大器的同相端和反相端。号分别送入运算放大器的同相端和反相端。)(,)(1 (2113432121314241321iioiiooouuRRuRRRRuRRuRRRRRuuu)(1 ()1 (142413131iouRRRRRURRu2132iouRRuR3ui2uoui1R1R2R4R3ui2uo2R1R2R4uR3i1uo1R1R4R

7、2(分解)令令ui2=0,令令ui1=0,二、仪用放大器二、仪用放大器)21 (123421RRRRvvvAoV)(21 (22112111243vvRRvRRRvvR)(21 ()(2112344334vvRRRRvvRRvo三、三、反相输入求和电路反相输入求和电路在在反相比例运算电路的根底上，添加一个输入支反相比例运算电路的根底上，添加一个输入支路，就构成了反相输入求和电路，见图路，就构成了反相输入求和电路，见图-2。此时两个。此时两个输入信号电压产生的电流都流向输入信号电压产生的电流都流向Rf。所以输出是两输。所以输出是两输入信号的比例和。入信号的比例和。)()()(i22fi11ff2

8、i21i1f2ii1ovRRvRRRRvRvRiiv相之和。时，输出等于两输入反当f21RRR图图-2反相求和运算电路反相求和运算电路)()(i2i1i22fi11fovvvRRvRRv同相输入求和电路同相输入求和电路 在同相比例运算电路的根底上，添加一个输入支路，就构成了同相输入求和电路，如图-3所示。图-3 同相求和运算电路 因运放具有虚因运放具有虚断的特性，对运放断的特性，对运放同相输入端的电位同相输入端的电位可用叠加原理求得可用叠加原理求得:RRRRRRvRRRRRRRvRRRRRRRRRRvRRRRRvRRvf12i212221i1211f12i2121i12o) /() /() /

9、() /() /() /() /() /(RvRvRRRRRRRRvRRvRRv2i21i1fnpfffi22pi11po)()(由此可得出/ / fn21pRRRRRRR式中 vvRRRvRRRRRvRRv) /() /() /() /(12i2121i12vRRRvof而 , i2i1of21npvvvRRRRR时当，一、一、 积分运算电路积分运算电路二、二、 微分运算电路微分运算电路四、积分和微分运算电路四、积分和微分运算电路一、积分电路一、积分电路 COiCOCoUdtuRCUidtCuu11任务原理任务原理Ruii其中其中UCO是电容两端电压的初始值是电容两端电压的初始值0)3(10

10、05. 01016064Tdt用途用途 1 延迟：假设将积分电路的输出作为电子开关的输入。例如，设R=100，C=0.05F。在t=0时UCO=0。而u0经过+6V时，电子开关动作，假设ui在t=0时，由0 -3V，那么 解得T=1ms 即延迟时间为1msuit-3VtuoT+6VuouiRPRCiiCuouiRPRCiiC用途用途 2将方波变为三角波 uituotuouiRPRCiiC 用途3移相移相900iooURCjUtARCdttARCu即)cos(1)sin(1设输入信号是正弦波，那么设输入信号是正弦波，那么uo比比ui超前超前900，且这个相位差与频率无关，但输出电压的幅，且这个相

11、位差与频率无关，但输出电压的幅度随频率升高而下降。度随频率升高而下降。4在模数转换器中将电压量转换为时间量在模数转换器中将电压量转换为时间量sRCsARCjjUjUjAjuRCjjuRCjjuioiio1)(1)()()()(1)(/1)(复频域的传送函数为 积分器的传输函数为 根据反相比例放大器的运算关系，积分电路的输出电压的频域表达式为根据反相比例放大器的运算关系，积分电路的输出电压的频域表达式为ojRCjA90)(1)(传输函数的模 附加相移 二、微分电路二、微分电路 iiR任务原理因输入端存在“虚地，故 而i为也流过R，故 电路存在的问题：电路存在的问题：1由于由于uo与与ui成正比，

12、成正比，uo对对ui的变化非常敏感，故抗干扰才干的变化非常敏感，故抗干扰才干差。差。2RC环节对于反响信号具有滞后作用，它和运放电路的滞后环节对于反响信号具有滞后作用，它和运放电路的滞后作用合在一同，能够引起自激发振荡。作用合在一同，能够引起自激发振荡。3当当ui发生突变时，发生突变时，uo过大，严重时将使电路不能正常任务过大，严重时将使电路不能正常任务。uouiRPRCdtduCiidtduRCiRuio改良措施：改良措施：限流限制uo相位补偿方波发生器锯齿波发生器*归纳与推行：归纳与推行：在以上的电路中，普通在以上的电路中，普通Z1、Zf为为R、L、C元件的组合。元件的组合。假设以拉氏变换方式表示假设以拉氏变换方式表示Z1(s)、Zf(s)，s为复频率变量为复频率变量那么，反相运算电路的普通数学表达式：那么，反相运算电路的普通数学表达式：)()()()(1sVsZsZsVifo因此，改动因此，改动Z1(s)、Zf(s)的方式，可实现不同的数学运算。的方式，可实现不同的数学运算。例：如图运算电路，其传送函数