第6章模拟集成放大器的线性应用

运算放大器是由直接耦合多级放大电路集成制造的高增益放大器，它是模拟集成电路最重要的品种，广泛应用于各种电子电路之中。第6章模拟集成放大器的

线性应用6.1理想集成运算放大器分析依据6.2

集成运放在信号运算方面的应用6.3集成运放在信号处理方面的应用

2、线性分析依据:（有负反馈或闭环）(u+-u-)·Ad=uoAd=uo=有限值所以：u+=u-虚短6.1理想集成运算放大器的分析依据+I-IidR3非线性分析依据（无负反馈或开环）u+>u-时，u0=

UOMu+<u-时，u0=

-UOM传输特性u+-u-uOUOM-UOM6.2.1

比例运算电路6.2.2加减法运算电路6.2.3积分和微分运算电路6.2集成运放在信号运算方面的应用

根据虚断I+0，故u+0,且IiIf。

根据虚短，u+u-

0

Ii=

(ui－u-)/R1ui/R1

uo

－IfRf=－ui

Rf

/R1

电压增益

Avf=

uo/ui

=－Rf

/R1

6.2.1比例运算电路1反相比例运算电路平衡电阻R2=R1||Rf用瞬时极性法判断反馈的极性及类型：电压并联负反馈平衡电阻的选取：R2=R1||Rf（可提高共模抑制比）特例：反相器令R1=Rf

uo=-ui说明+--根据虚短，ui

=u+

根据虚断，ui

=u+u-

uo=-IfRf

+ui

uo

(ui

/R1)Rf+ui

电压增益

Auf=

uo/ui

=1+(Rf/R1)2同相比例运算电路平衡电阻R2=R1||Rf判断反馈类型和极性：电压串联负反馈平衡电阻的取值：R2=R1||Rf特例：电压跟随器uo=uiRF=0说明R1=∞RF=0且R1=∞+++有分压电阻的同相比例运算电路比例电路应用实例——数据放大器数据放大器常用于数据采集、工业自动化、精密量测等应变、温度等传感器输出的电信号非常小，而共模电压却很大，故要求放大电路有高的开环增益、共模抑制比，较低的失调电压、失调电流、噪声和漂移等。信号输入采用应变仪电阻桥电阻桥的四个臂的电阻相等（典型值350Ω），传感元件上没有信号时，a、b两点电位相同，输出为0，传感元件发生应变时，a、b两点电位不相同，产生输出信号输出电阻桥输出的差模信号最大为30mV，当V=10V时，a、b两点的共模电压却高达5VR4R5R6R7必须采用高精密度电阻，且精确匹配6.2.2加减运算电路反相加法电路同相加法电路减法电路反相加法电路利用叠加原理：设ui1单独作用时，输出为uo1;ui2单独作用时，输出为uo2;由叠加原理有：uo=uo1+uo2平衡电阻

R3=R1||R2||Rf在反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相输入求和电路，见下图。同相加法电路

在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了同相输入求和电路，如图所示。由叠加原理有若R1=R2例：写出uo的表达式减法电路令R1=R2，Rf=R例：求uo的表达式6.2.3积分和微分运算电路1积分运算电路2微分运算电路1积分运算电路对电容，有：例:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形(b)方波输入信号

这里要注意当输入信号在某一个时间段等于零时，积分器的输出是不变的，保持前一个时间段的最终数值。因为虚地的原因，积分电阻R

两端无电位差，因此

C不能放电，故输出电压保持不变。例：电路如图，已知输入信号的波形如图，画出输出信号的波形，设uo(0)2微分运算电路对电容，有：6.3运放在信号处理方面的应用1

有源滤波器概述2

有源低通滤波器(LPF)3

有源高通滤波器(HPF)4有源带通滤波器(BPF)5有源带阻滤波器(BEF)

滤波器的分类滤波器的用途1概述有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些R、C等无源元件而构成的。通常有源滤波器分为：低通滤波器（LPF）

高通滤波器（HPF）

带通滤波器（BPF）

带阻滤波器（BEF）它们的幅度频率特性曲线如图所示。滤波器的分类滤波器也可以由无源的电抗性元件或晶体构成，称为无源滤波器或晶体滤波器。滤波器的用途

滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。

滤波过程

2低通滤波器(LPF)无源低通滤波器令当ω

=ω0则当ω»ω0则当ω«ω0则有源低通滤波器当ω

=ω0则当ω»ω0则当ω«ω0则通带增益

当f=0,或频率很低时，各电容器可视为开路，通带内的增益为二阶LPF二阶LPF的幅频特性曲线简单二阶低通有源滤波器为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。低通滤波器的主要技术指标（1）通带增益Avp

通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数，如图所示。性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。

（2）通带截止频率fp

其定义与放大电路的上限截止频率相同。见图自明。通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。

LPF的幅频特性曲线无源高通滤波器令３高通滤波器(HPF)当ω

=ω0则当ω»ω0则当ω