运放基础知识

关于运放基础知识1、集成运算放大器的转移特性:∞u-u+uouou-

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u+0线性工作范围正饱和负饱和输入差模电压的线性工作范围很小（一般仅十几毫伏），所以常将特性理想化2、运放线性工作的保障: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，运放将进入饱和状态。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。集成运算放大器的线性应用第2页,共24页，2024年2月25日，星期天线性应用运放电路的一般分析方法求输出电压的方法可分步骤进行：1、利用i+=0，由电路求出同相输入端电压u+；2、利用u+=u-，确定反相输入端电压u-=u+；3、利用已知电压u-，由A电路求出电流i1；4、利用i-=0，求出电流if=i1；5、由电路F的特性和u-确定输出电压：uo=u--F(if)；6*、检验输出电压是否在线性范围内。第3页,共24页，2024年2月25日，星期天一、理想运放模型：理想运放具有如下性能：1、开环电压增益——AUd;2、输入电阻——Rid;3、输出电阻——Ro=0;4、频带宽度——BW

;5、共模抑制比——CMRR

;6、失调、漂移和内部噪声为零

;对功能电路非常重要运放的主要特点根据以上特点推出理想运放线性应用时的重要特性第4页,共24页，2024年2月25日，星期天二、线性应用情况下理想运算放大器具有如下特征：1、u+=u-(虚短)2、i+=i-=0(虚断)3、输出端呈电压源特性：同相和反向输入端电流近似为零；两输入端电压近似相等；Ui=U+=U-=Uo/AU

Ui=Uo/AU0;Ui=IiRi0;Ii0;∞UoU-U+I+I-AU(U+-U-

)+-第5页,共24页，2024年2月25日，星期天反相比例运算同相比例运算一、比例运算电路三、积分微分电路四、对数指数电路基本反相积分基本反相微分对数电路二、加、减法运算电路反相加法运算同相加法运算减法运算第二节基本运算电路指数电路第6页,共24页，2024年2月25日，星期天∞UiR1RpRfUoI1If(1)、∵I+=0∴U+＝0V(2)、U-=U+=0V(虚地)(3)、I1=Ui/R1(4)、∵I-=0，∴If=I1=Ui/R1(5)、Rp=R1//Rf1.电路2.分析3.构成要求（R+=R-）（一）、反相比例运算电路结论：(1).闭环增益AUf只取决于Rf和R1；

(2).负号表示Ui与Uo反相；第7页,共24页，2024年2月25日，星期天（二）、同相比例运算电路∞UiR1RfUoI1IfR2R2=R1//Rf(1)、∵I+=0∴(2)、(3)、(4)、∵I-=0，∴If=I1(5)、1.电路3.构成要求2.分析（R+=R-）结论：闭环增益AUf只取决于Rf和R1；而与运放本身无关。第8页,共24页，2024年2月25日，星期天同相比例运算电路（特例）电路：∞UiRf=0UoR1=

R2当Rf=0;R1=

时：上式中的电压增益为：是一个理想的电压跟随器。第9页,共24页，2024年2月25日，星期天（一）、反相加法电路在反相比例电路的基础上加一输入支路，构成反相加法电路。两输入电压产生的电流都流向Rf

。所以输出是两输入信号的比例和。图07.01反相求和运算电路

Rp第10页,共24页，2024年2月25日，星期天（二）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。图07.02同相加法电路

因运放具有虚断的特性；对运放同相输入端的电位可用叠加原理。求得：第11页,共24页，2024年2月25日，星期天结论：(1).同相加法器的输出电压与输入电压U1

Un之和成正比。

(2).缺点：调节某一支路的Rn会影响比例放大倍数。

(3).优点：输入阻抗高。第12页,共24页，2024年2月25日，星期天二、减法电路减法器为同、反相放大器的组合，利用叠加原理求解：图07.02减法电路

1.只考虑U1作用时：2.只考虑U2作用时：同相端输入电压为：P

第13页,共24页，2024年2月25日，星期天3.总输出电压为：第14页,共24页，2024年2月25日，星期天三、积分电路积分运算电路的分析方法与加法电路类似，反相积分运算电路如图所示：图12.05积分运算电路i(t)=if(t)i(t)=ui(t)/R1.利用运放虚地的概念：2.电容两端的电压：第15页,共24页，2024年2月25日，星期天四、微分电路微分运算电路如图所示:

图07.07微分电路反映了输入输出的微分关系。第16页,共24页，2024年2月25日，星期天五、对数电路

图07.09对数运算电路对数运算电路见图12.08。图中二极管可用三极管发射接代替。第17页,共24页，2024年2月25日，星期天六、指数运算电路

指数运算电路如图07.10所示。指数运算电路相当反对数运算电路。

图07.10指数运算电路图中二极管可用三极管发射接代替。第18页,共24页，2024年2月25日，星期天第二节、电压比较器

一、单门限比较器二、迟滞比较器三、单片集成电压比较器*四、窗口比较器*五、比较器的应用

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。常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较器，具有迟滞特性的比较器。这些比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。第19页,共24页，2024年2月25日，星期天一、单门限比较器

(1)过零比较器和单门限电压比较器过零电压比较器是典型的幅度比较电路。其电路图和传输特性曲线如图所示。(a)(b)

图07.01过零电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线只有一个门限的比较器第20页,共24页，2024年2月25日，星期天将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压值VREF

上,就得到单门限比较器。电路图和传输特性曲线如图所示。

图07.02固定电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线第21页,共24页，2024年2月25日，星期天(2)比较器的基本特点工作在开环或正反馈状态。开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。第22页,共24页，2024年2月25日，星期天二、迟滞比较器U

称为上限阈值(触发)电平。由输出引一电阻分压支路到同相