模电 第七章 模拟信号运算电路

第七章

模拟信号运算电路7.2比例运算电路（反相、同相、差分）7.3求和电路（反相输入求和电路）7.1理想运算放大器7.1理想运算放大器7.1.1理想运放的技术指标开环差模电压增益Aod=∞；输出电阻ro

=0；共模抑制比KCMR=∞；差模输入电阻

rid=∞；UIO=0、IIO=0、UIO=IIO=0；输入偏置电流IIB=0；-3dB带宽fH

=∞，等等。7.1.2理想运放工作在线性区时的特点输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即+Aod理想运放工作在线性区特点：1.理想运放的差模输入电压等于零即——“虚短”图7.1.1集成运放的电压和电流2.理想运放的输入电流等于零由于rid=∞，两个输入端均没有电流，即——“虚断”7.1.3理想运放工作在非线性区时的特点传输特性+UOPPuOu+-u-O-UOPP理想特性图7.1.2集成运放的传输特性理想运放工作在非线性区特点：当u+>u-

时，uO

=+UOPP当u+<u-时,uO

=-

UOPP

1.uO

的值只有两种可能在非线性区内，(u+

-

u-)可能很大，即u+≠u-。“虚短”不存在2.理想运放的输入电流等于零（由于rid=∞）实际运放Aod

≠∞，当u+与u-

差值比较小时，满足Aod

(u+

-

u-

)<UOPP，认为运放工作在线性区。例如：F007的Uopp=±14V，Aod

2×105

，线性区内输入电压范围uOu+-u-O实际特性非线性区非线性区线性区但线性区范围很小。图7.1.2集成运放的传输特性7.2比例运算电路7.2.1R2=R1//RF由于“虚断”，i+=0，u+=0；由于“虚短”，u-=u+=0——“虚地”由iI

=iF

，得反相比例运算电路由于反相输入端“虚地”，电路的输入电阻为Rif=R1图

7.2.17.2.2同相比例运算电路R2=R1//RF根据“虚短”和“虚断”的特点，可知i+=i-=0；得：由于该电路为电压串联负反馈，所以输入电阻很高；输出电阻很低。当RF=0或R1=时，Auf=1——电压跟随器图

7.2.27.2.3差分比例运算电路图

7.2.4

差分比例运算电路在理想条件下，由于“虚断”，i+=i-=0由于“虚短”，u+=u-

，所以：电压放大倍数差模输入电阻Rif=2R1三种比例运算电路之比较反相比例同相比例差分比例电路组成

R2=R1//RFR2=R1//RF

R1=R1′RF=RF′电压放大倍数uO与uI

反相，大于、小于或等于1uO

与uI

同相，放大倍数大于或等于1RifRif=R1不高Rif≈∞高Rif=2R1不高Ro低低低性能特点实现反相比例运算电压并联负反馈“虚地”实现同相比例运算电压串联负反馈“虚短”但不“虚地”实现差分比例运算“虚短”但不“虚地”7.2.4比例电路应用实例两个放大级。结构对称的A1、A2

组成第一级，互相抵消漂移和失调。

A3

组成差分放大级，将差分输入转换为单端输出。当加入差模信号uI

时，若R2=R3，则R1的中点为交流地电位，A1、A2的工作情况将如下页图中所示。图7.2.6三运放数据放大器原理图求电压放大倍数：由同相比例运放的电压放大倍数公式，得则同理所以则第一级电压放大倍数为：改变R1，即可调节放大倍数。

R1开路时，得到单位增益。图7.2.7A3

为差分比例放大电路。当R4=R5，R6=R7时，得第二级的电压放大倍数为所以总的电压放大倍数为练习：7-17-2作业：7-57.3求和电路求和电路的输出量反映多个模拟输入量相加的结果。7.3.1反相输入求和电路由于“虚断”，i-=0所以：i1+i2+i3=iF又因“虚地”，u-

=0所以：当R1=R2=R3=R时，图

7.3.17.3.2同相输入求和电路由于“虚断”，i+

=0，所以：解得：其中：由于“虚短”，u+=u-图

7.3.2图

7.3.3

例7.3.2电路例：用集成运放实现以下运算关系解：比较得