集成运算放大器的应用

1、集成运算放大器的应用第1页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四5.1.1 集成运放的理想特性 反相输入端unup 同相输入端信号传输方向ui输出端理想运放开环电压放大倍数ouAO集成放的符号、管脚5.1 集成运放的理想化及基本电路第2页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四1. 理想运放的概念理想化的条件：开环电压放大倍数 Aod ;差模输入电阻 rid开环输出电阻 rod共模抑制比 KCMRR ;0 ; ;uuou上限截止频率fH。理想运放的符号 第3页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四2理想运放在线性区的特点（1）虚短：由于两输入端之间

2、的电压差为0，相当于两输入端短路，但又不是真正的短路，故称为“虚短”。虚短实际上指的是两输入端的电压相同，也就是up=un。（2）虚断：由于ii=0，相当于两输入端开路，但又不是真正的断开，故称为“虚断”。虚断表明两输入端没有电流。 集成运放的电压、电流，以及“虚短”、“虚断”示意图第4页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四5.1.2 集成运放的两种基本电路1. 反相输入放大电路虚地点i1=if （虚断）因为有负反馈，利用虚短和虚断u+ =0 u=u+=0（虚地）反馈方式：电压并联负反馈电压放大倍数:第5页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四例题. R1=1

3、0k , Rf=20k , ui =-1V。求:uo 、Ri。说明R的作用， R应为多大？特点：共模输入电压=0（u=u+=0）缺点：输入电阻小（ Ri=R1） R为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R=R1/Rf第6页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四采用T型反馈网络的反相比例电路目的：在高比例系数时，避免R1阻值太小，使输入电阻太小。分析：u+=u-=0（虚短） i1=i2 （虚断）第7页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四2. 同相输入放大电路u-= u+= uii1=if （虚断）平衡电阻R=Rf/R1因为有负反馈，利用虚短和虚断反馈方式：电

4、压串联负反馈特点：输入电阻高缺点：共模输入电压0（u=u+=ui）电压放大倍数:第8页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四Auf=1电压跟随器此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。ui=u+= u-= uo因为有负反馈，利用虚短和虚断：第9页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四5.2.1 比例运算电路 数学上y=kx（k为比例常数）称为比例运算，在电路中则可通过uo=kui来模拟这种运算，比例常数k为电路的电压放大倍数。显然，前述的反相输入放大电路和同相输入放大电路都可实现比例运算

5、，前者k=Rf /R10，因此分别称为反相比例电路和同相比例电路。5.2 运算电路第10页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四若R1 =R2 =R, 平衡电阻R0= R1/ R2/Rfi1 + i2= if虚地5.2.2 加法运算电路第11页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四叠加原理 ui1作用 ui2作用 综合：则有：5.2.3 减法运算电路第12页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四5.3 电压比较器 将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输出一定的高低电平。功能：构成：运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是

6、非线性函数。uoui0+UOM-UOM第13页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四1. 运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。运放工作在非线性状态基本分析方法2. 运放工作在非线性状态的分析方法： 若U+U- 则UO=+UOM； 若U+U- 则UO=-UOM。 虚断（运放输入端电流=0） 注意：此时不能用虚短！uoui0+UOM-UOM第14页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四uoui0+UOM-UOM1. 过零比较器: （门限电平=0）uoui0+UOM-UOM一.单门限电压比较器第15页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四

7、tuituo+Uom-Uom例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。第16页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四2. 单门限比较器（与参考电压比较）uoui0+Uom-UomUREFUREF为参考电压当ui UREF时 , uo = +Uom当ui UREF时 , uo = -Uom 运放处于开环状态第17页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四uoui0+Uom-UomUREF当ui UREF时 , uo = -Uom 若ui从反相端输入第18页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四uoui0+UZ-UZ（1）用稳压管稳定输出电压忽略了UD3.

8、 限幅电路使输出电压为一稳定的确定值当ui 0时 , uo = +UZ当ui 0时 , uo = -UZ当ui 0时 , uo = +UZ 第20页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四二. 迟滞比较器1.工作原理两个门限电压。特点:电路中使用正反馈运放工作在非线性区。（1）当uo =+UZ时，（2）当uo =-UZ时，UT+称上门限电压UT-称下门限电压UT+- UT-称为回差电压第21页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-设ui , 当ui = UT+时, uo从+UZ -UZ第22页，共32页，

9、2022年，5月20日，1点43分，星期四例题：Rf=10k，R2=10k ，UZ=6V， UREF=10V。当输入ui为如图所示的波形时，画 出输出uo的波形。上下限：uoui08V3V传输特性+6V-6V第23页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四3V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V3V传输特性+6V-6V第24页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四5.4 集成运放的应用常识5.4.1 运算放大器的选择 运算放大器的种类很多，在工作中需要按系统对电路的要求进行选用。一般均选用通用型，其售价较低，且容易购买。只有在有特殊需要时，才选用某种特殊型运放。

10、但并不是价格贵的就好，因为特殊型的也只是某几个技术指标比较突出，但是这些指标是以牺性另一些指标为代价的。 另外在选用时，需注意可靠性。如果工作中经常有冲击电压或电流，则应选用有过载保护型的，而且在容量方面要留有充分的余地。第25页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四5.4.2 运算放大器使用注意事项1. 引脚排列第26页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四2. 零点调整零点调整的常用方法是：将两输入端短路接地，利用外接调零电位器调整，使输出电压为0，具体的调零方法可参阅有关说明书。第27页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四3. 消除寄生振

11、荡 集成运算放大器开环电压放大倍数很大，容易引起振荡，寄生振荡频率在几十到几百kHz范围。为此，常要加阻容补偿网络，具体参数和接法可查阅使用说明书。合适的补偿网络参数数值应通过实验确定。第28页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四4. 保护电路（1）电源极性的保护 电源极性保护 （2）输入保护： 输入保护电路 第29页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四（3）输出保护 输出端过压保护电路第30页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四本章小结 （1）集成运放有线性和非线性两种工作状态，相应地就有两类应用：线性应用和非线性应用。（2）运放工作在线性区的两大特点，即un=up，ii=0是分析工作在线性区运放电路的重要依据。（3）集成运放的线性应用有：组成放大电路、运算电路等。为了工作在线性放大状态，作为线性应用的运放必须引入深度负反馈，此时应用虚短、虚断和虚地等概念可使电路的分析大为简化。第31页，共32页，2022年，5月20日，1点43分，星期四（4）运放工作在非线性区的特点是：unup，则uo=+UOM；unup，则uo=UOM，