第六章 集成运算放大器应用

第六章集成运算放大器应用ξ6.1理想集成运算放大器集成运放的基本应用电路ξ6.2ξ6.3ξ6.4ξ6.5ξ6.6集成运放在信号模拟运算中的应用集成运放在有源滤波电路中的应用集成运算放大器在信号变换中的应用集成运算放大器在电压比较电路中的应用例题ξ6.1理想集成运算放大器一.理想化条件

Avd∞,Rid

∞,KCMR∞频带宽度∞,Ro

0,失调与温漂

0根据理想化条件，当集成运放线性工作时，只要VO为有限值则由于Avd

∞，所以差模输入电压Vid=V+-V-=0

即V+≈V-

称虚短

ξ6.1理想集成运算放大器同时Rid

∞，可认为其输入电流I+

=I-

=0即流入每个输入端的电流趋于零称虚断

2.理想运算放大器在线性区和非线性区时的分析特点:在线性区：V+=V-

I=0

在非线性区：如电压比较器，只有在输出状态转换过程中运放才工作在放大区

V+=V-才适用ξ6.2集成运放的基本应用电路一.反相放大器电压并联负反馈根据V+=V-I=0可得*当R1=Rf

时，Vo=-Vs

-----符号变换器ξ6.2集成运放的基本应用电路二.同相放大器*当Rf=0,R1

∞时Vo=Vs------跟随器电压串联负反馈ξ6.3集成运放在信号模拟运算中的应用一.加法器因为所以

在构成实际应用电路时，为减小集成运放输入偏置电流引起的失调，要求它们两个输入端向外看的直流电阻相等。ξ6.3集成运放在信号模拟运算中的应用二.减法器Vs1单独作用时:Vs2单独作用时:Vo=Vo1+Vo2(采用叠加法)*若R2=R1,R3=Rf则----差分放大ξ6.3集成运放在信号模拟运算中的应用三.积分器ξ6.3集成运放在信号模拟运算中的应用四.微分器ξ6.3集成运放在信号模拟运算中的应用五.对数和指数运算器1．对数运算器：将反相放大器中的Rf用具有对数伏安特性的二极管或晶体管的发射结代替Vs必须大于零ID=ISeVD/VTξ6.3集成运放在信号模拟运算中的应用2.指数运算器3.乘法器ξ6.4集成运放在有源滤波电路中的应用一.一阶无源滤波器缺点：增益小（最大为1），带负载能力低高通低通ξ6.4集成运放在有源滤波电路中的应用二.一阶有源滤波器1.高通(a)信号从同相端输入(b)

信号从反相端输入ξ6.4集成运放在有源滤波电路中的应用2.低通(a)信号从同相端输入(b)信号从反相端输入ξ6.4集成运放在有源滤波电路中的应用三．带通及带阻有源滤波器1．滤波器由二级组成带通滤波器

条件:ω1<ω2ξ6.4集成运放在有源滤波电路中的应用带阻滤波器2.文氏桥带通滤波器条件:ω1>ω2ξ6.4集成运放在有源滤波电路中的应用四.二阶有源滤波器1.二阶低通2.二阶高通ξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用线性变换

——是电压源与电流源之间的变换非线性变换——完成整流，限幅等一.线性变换电路中的应用1.V/V变换器

把低电压高电压，或高电压低电压如同前面讲的反相放大器和同相放大器2.V/I变换器有些控制系统中，负载要求电流源驱动而实际的信号可能是电压源信号则要用V/I变换器ξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用如图则有如图则有若R1R3=R2R4ξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用3.I/V变换器（a）光电流转电压Vo=2IDRξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用4．I/I变换器实质上是一种电流放大器，把容量小内阻又不够高的电流源变换成容量大的电流源ξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用二．非线性变换电路中的应用1．精密二极管——半波整流电路利用集成运放的优异性能与二极管组合可完成对微弱信号的整流功能.利用二极管的单向导电性可完成整流或检波的任务，但二极管有一个死区电压当输入信号的幅度小于死区电压时就无法实现信号的整流功能ξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用当Vs>0时,Vo’>0,则D导通，Vo=Vs——同相跟随器当Vs<0时,Vo’<0,

则D截止，Vo=0——处于开环工作状态ξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用因为D截止时集成运放呈开环状态，运放进入负向饱和工作状态，为改进接入D2使Vs<0时D1处于正向导通状态Vs>0时,Vo’<0,D1截止，D2通,

Vo’=Vs,Vo=0Vs<0时,Vo’>0,D1通,D2止,Vo=-(10k/10k)Vs=-Vsξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用ξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用2.绝对值电路--------也称全波整流器当Us>0则D1导通D2截止

U02=-US;U0=-(-2US+US)=USU02当Us<0则D2导通D1截止

U0=-USξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用3．峰值检波器电路（实现对输入信号电压峰值的检波）当Vs>Vc时,D导通，

A1的输出对C充电当Vs<Vc时,D截止，则C上的电压保持不变，并经A2跟随输出这样，便可获得与输入信号峰值大小有关的信号输出。ξ6.5集成运算放大器在信号变换中的应用3．有源限幅器（1）当Vo小于稳压管的击穿电压时此时稳压管不起限幅作用（2）当Vo≥Vz1+VD2

或Vo≤-(Vz2+VD1)

则稳压管击穿，Vo被限制在击穿电压上ξ6.6集成运算放大器在电压比较电路中的应用电压比较器的功能是比较两个电压的大小当Vi>VR时,Vo=Vomin=-Vcc

低电平当Vi<VR时,Vo=Vomax=+Vcc

高电平当Vi=VR时,跳变ξ6.6集成运算放大器在电压比较电路中的应用一．单限比较器1．电路构成

——特点：开环2．分析方法输出电压从一个电平跳变到另一个电平的临界条件是：V+=V-此时所对应的输入电压值称门限比较电压ξ6.6集成运算放大器在电压比较电路中的应用3．传输特性及输出波形ξ6.6集成运算放大器在电压比较电路中的应用4．过零比较器5.限幅措施ξ6.6集成运算放大器在电压比较电路中的应用6．其它单限比较器电路根据分析方法：输出电平跳变时V+=V-而V+=0，则V+=V-时因为

ξ6.6集成运算放大器在电压比较电路中的应用二．迟滞比较器

----特点：反馈加在同相端形成正反馈

分析：（1）设Vi由小到大时，即V-<V+则Vo为高电平则ξ6.6集成运算放大器在电压比较电路中的应用当Vi由小到大，到达VH时,Vo从VomaxVomin（2）设Vi由大到小时，即V->V+则Vo为低电平则当Vi由大到小，到达VL时

Vo从Vomin

Vomaxξ6.6集成运算放大器在电压比较电路中的应用(3)迟滞宽度⊿V=VH-VL*比较上述两种比较电路可见：单限比较器

----抗干扰能力差，若在跳变点附近有干扰输出波形会不停跳变。迟滞比较器

----抗干扰能力强，只要干扰信号的幅度不大于⊿V，则输出状态不变化。例题例1求:解:例题例2求Vo与Vi的关系解:因为所以例题例3例题例4已知导通电压0.6V解1.当Vi

由小大即V+<V-

则Vo=-8V求：VO例题2.当Vi

由大小即V+>V-

则Vo=4VtVi05.31.3tVo04-8例题例5解：Vi由小→大，VO为负，同理Vi由大→小，VO为正，此时：由图可得求：VO与Vi的关系曲线例题例6如图已知R=100KC=10uF当t=0~t1(1s)时开关S接a点当t=t1(1s)~t2(3s)时开关S接b点;当t>t2(3s