电工电子技术 课件 项目7 集成运算放大器及其应用

集成运算放大器电工电子技术知识要点Knowledgepoints集成运算放大器结构及特点理想集成运算放大器集成运算放大器的传输特性集成运算放大器结构及特点集成运算放大器是一种高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合放大电路，后简称集成运放。中间级输入级输出级偏置电路输入级---减小零点漂移

,

输入阻抗ri足够大中间级---应有足够大的电压放大倍数Aud输出级---输出阻抗ro小，具有较高的带负载能力。偏置电路---为三级放大电路提供合适的工作点。集成运算放大器的结构集成运放的结构及特点集成运放的特点：riro

2.输入阻抗

ri高:几十k

几百k

3.输出阻抗ro小：几十~几百

1.放大倍数Aud很大:一般为104~107集成运放的外部接线符号及简化符号：1.u－称为反相输入端；u+称为同相输入端

2.uo称为输出端4.共模抑制比KCMR大，目前高质量可

达160dB.理想集成运算放大器理想集成运放条件：

ri

ro

0KCMR

用理想集成运放代替实际集成运放进行分析，分析过程可以大为简化。①因为ri

，uid=u+-u-两输入端之间类似断开，称之为“虚断”。②输入端电压uid=u+-u-，因为所以uid=u+-u-=0，由于两输入端之间的电位差近似为零，类似短路，称之为“虚短”。Aud

集成运放的传输特性+UO(sat)-UO(sat)线性区饱和区饱和区线性区很窄,所以运放在线性区工作,通常引入深度电压负反馈集成运放的传输特性分为线性区和非线性区（饱和区）。在理想的线性区，u+-u-=∆ui

在非线性区，uo达到饱和值。饱和值接近集成运放的电源电压。由于集成运放的开环电压放大倍数很大，线性区很窄，很容易饱和，必须使其工作在闭环状态，并引入深度负反馈。uo△ui集成运放的传输特性两输入端的电压必须非常接近，才能保障运放工作在线性范围内，否则，集成运放将进入饱和状态，通常必须引入深度电压负反馈。所以运放应用电路中，负反馈是判断是否线性应用的主要电路标志。

集成运放的线性工作范围很小。例如对于开环增益为100dB，电源电压为10V的集成运放，开环放大倍数Aud=105，其最大线性工作范围可由计算可得：PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/字体下载：/ziti/

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电工电子技术放大电路中的负反馈电工电子技术知识要点Knowledgepoints反馈的定义反馈的类型反馈的判断反馈的定义反馈——将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回

路的过程。负反馈工作过程图反馈的类型按反馈极性：负反馈与正反馈。按反馈取样信号：电压反馈和电流反馈。按反馈信号与输入信号的连接：串联反馈与并联反馈反馈类型反馈的判断正反馈与负反馈采用瞬时极性法来判断假定某一个瞬间，放大电路输入信号的极性为“+”或“-”，依信号的正向传输的方向逐级判断放大电路各点瞬时极性的正、负，然后确定输出信号的瞬时极性。最后判断通过反馈通路引回输入端的反馈信号的瞬时极性，判断输入信号是被增强还是减弱，从而确定反馈极性是正反馈还是负反馈。如图：

（且为+）运放实际输入净电压ud=u+-u-=ui-uf，ui信号被削弱，所以反馈极性为负反馈。反馈的判断电流反馈与电压反馈反馈信号与输出电压成正比的是电压反馈反馈信号与输出电流成正比的是电流反馈集成运放电路一般判断准则：假设把输出端短路，观察是否仍有反馈信号。如反馈量为0，则说明是电压反馈；若反馈量不等于0，则说明是电流反馈。图中，电路的反馈信号是电阻R1的端电压uf，且即反馈信号正比于输出电压信号，所以该电路是电压负反馈。反馈的判断串联反馈与并联反馈反馈量与输入量在不同输入端，电压求和（差）是串联反馈反馈量与输入量在同一输入端电流求和（差），是并联反馈ui与uf在运放的不同输入端，ud=u+-u-=ui-uf对应的是电压求差，故为串联反馈。PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/字体下载：/ziti/

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电工电子技术比例运算电路电工电子技术知识要点Knowledgepoints反相比例运算电路同相比例运算电路加法运算电路减法运算电路反相比例运算电路_+

+

RFR1RPuiuoi1iFi-i+i1=iF+

i-=iFi+=i-=0（虚断）u+

=i+Rp=0

u－=u+=0（虚短）

平衡电阻RP(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1//RF电压放大倍数:反向比例关系式：运算放大电路的放大倍数只与外部参数有关，有利于电路的稳定性。虚地点组成：集成运放，输入电阻R1，负反馈电阻Rf，平衡电阻Rp，输入信号ui在反相端输入，同相输入端接地。同相比例运算电路i+=i-=0（虚断）u-=u+=ui_+

+

RFR1RPuiuoiFi1i1≈iF平衡电阻RP仍为:RP=R1//RF电压放大倍数:同相比例关系式：组成：运放，R1，Rf，Rp。输入信号ui在同相端输入。反输入端接地。若R1断开（R1=∞），或者RF短路（RF=0），则，称该电路为电压跟随器，常用于多级放大电路的输出级。uo=ui加法电路该电路实现了信号相加功能，因此称为反相加法运算电路加法器关系式：_+

+

RFR1RPui1R2ui2u0若R1=R2=RF时

能够实现多个模拟信号相加的电路，如图所示为ui1、ui2的信号加在反相输入端，即实现反相求和。减法电路ui1单独作用，ui2对地短路减法运算电路的输出uo是uo′、uo″的叠加若R1=Rf则有：减法器关系式减法电路是利用差动放大电路实现减法运算的电路。该电路能够实现两个信号的减法运算，同相端为被减数ui2，反相端为减数ui1。ui2单独作用，ui1对地短路若取R1=R2，R3=Rf，则PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/字体下载：/ziti/

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电工电子技术集成运放非线性应用微积分电路电工电子技术知识要点Knowledgepoints微积分电路定义及实现微分电路分析积分电路分析微积分电路定义及实现方法微积分电路——微分电路和积分电路，顾名思义，就是指电路的输出电压uo与输出电压ui之间应该符合微分或积分的运算关系，这种电路往往应用于波形变换、延时、模数转换等。电路实现——外接元件中接入伏安关系为微（积）分关系的电容元件。微分电路实现反相输入的微分运算电路，图中输入信号ui经电容C接入反相端，输出信号经Rf反馈入输入端，引入深度负反馈。同相端经电阻R接地。由“虚地”可得u+=u-=0，则输入电流：且ui=uc，又因为，uo与ui的变化率成正比，即输出电压与输入电压是微分运算的关系，该电路称为微分运算电路。负号表示的是反相的关系。积分电路实现若ui=U为直流电压，则：

式中R1、Cf、U为常数，输出电压uo是t的线性函数。当U>0时，随时间负向增长；U<0时，随时间正向增长，最后都达到集成运放输出电压饱和值。积分电路实现反相输入的积分运算电路，输入信号ui经过电阻R1加到集成运放的反相输入端，输出端uo经过电容Cf接回反相输入端，形成反馈回路。由“虚地”可得u+=u-=0，则输入电流：且反馈回路的电流，又因为，uc=uouo与ui的积分成正比，即输出电压与输入电压是积分运算的关系，该电路称为积分运算电路。负号表示的是反相的关系。

依据“虚断”可得：PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/字体下载：/ziti/

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电工电子技术集成运放非线性应用电压比较器电工电子技术知识要点Knowledgepoints比较器工作原理单门限比较器滞回比较器电压比较器工作原理集成运放电压比较器：电压比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路，在二者幅度相等时，输出电压将产生跳变，实现模拟量输入数字量输出，通常用于A/D转换、波形变换等场合；而输入信号是连续变化的模拟量，因此比较器可作为模拟电路和数字电路的“接口”。比较器分类：单门限比较器、滞回比较器等。u+>u-

时，uo=Uom（正饱和值）u+<u-

时，uo=-Uom（负饱和值）u+=u-

时，逻辑状态转换uo=Aud（u+-u-）单门限比较器比较器输出电压由一种状态跳变为另一种状态时，所对应的输入电压通常称为阈值电压或门限电压，用uTH表示。可见，这种单限比较器的阈值电压uTH=uR。若uR=0，即运放反相输入端接地，则比较器的阈值电压uTH=0。这种单限比较器也称为过零比较器。利用过零比较器可以将正弦波变为方波，输入、输出波形如图所示。

单门限比较器单门限比较器误动作干扰叠加到输入信号上而在门限电压值上下波动时，比较器就会反复的动作滞回比较器集成运放输出端的限幅电路可以看出uo=±Uz，集成运放反相输入端电位u-=ui，同相端的电

位为：求得阈值电压：滞回比较器滞回比较器抗干扰：当输入信号受干扰或噪声的影响而