第8讲运算放大电路有源滤波器

此课件及“海南风光”封面属清华大学唐庆玉创作，如发现剽窃，必究法律责任！此课件及“海南风光”封面属清华大学唐庆玉创作，如发现剽窃，必究法律责任！此课件及“海南风光”封面属清华大学唐庆玉创作，如发现剽窃，必究法律责任！此课件及“海南风光”封面属清华大学唐庆玉创作，如发现剽窃，必究法律责任！海南风光12.3模拟信号的运算电路第12章集成运算放大器12.4有源滤波器清华大学电机系电工学教研室唐庆玉编112.3模拟信号的放大和运算电路(1)反相比例运算放大器_+

+

RFR1RPuiuoi1iFib-ib+虚地点i1=iF+

ib-=iF

,ib-=0

ib+=0u+

=0

u－=u+=0平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1//RFF电压放大倍数:iF2_+

+

RFR1RPuiuoi1i2ib-ib+例题1.R1=10k

,RF=20k,ui

=-1V。求:uo

，RP应为多大？Au=-（RF/R1）=-20/10=-2uo=Au

ui=(-2)(-1)=2VRP=R1//RF=10//20=6.7k

3反相比例运算放大器输入电阻及反馈方式：ri=R1输入电阻(小):uo_+

+

RFR1RPuii1iFib-ib+反馈电阻反馈方式：电压并联负反馈i1=iF+

ib-

ib-=i1-iF4(2)同相比例运算放大器u-=u+=uiib+=0ib-=0_+

+

RFRfRPuiuoiFifAu=1+RFRfiF=ifRP=Rf//RFFfFf)5_+

+

RFRfRPuiuoiFif例题2.Rf=10k

,RF=20k,ui

=-1V。求:uo

，RP应为多大？uo=Au

ui=(3)(-1)=-3VRP=Rf//RF=10//20=6.7k

Au=1+=1+20/10=3RFRf6电压串联负反馈同相比例运算放大器输入电阻及反馈方式：_+

+

RFRfRPuiuo输入电阻(高)反馈方式?输入电压:u+-u-=ui

-uo

RfRf+RF7_+

+

RFRfRPuiuoAu=1+RFRf当RF=0时,Au=1uo=ui(3)电压跟随器此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。8(4)差动放大器_+

+

R2R1R1ui2uoR2ui1ib+=0ib-=0ui2R2R1+R2u+=u-=u+u-=uo

R1+ui1R2R1+R2uo

R1+ui1R2R1+R2ui2R2R1+R2=9以上电路的比较归纳：1.它们都引入电压负反馈，因此输出电阻都比较小。2.关于输入电阻反相输入的输入电阻小，同相输入的输入电阻高。3.以上放大器均可级联,级联时放大倍数分别独立计算。10例题3.R1=10k

,R2=20k,ui1=-1V，

ui2=1V。求:uo

uo_+

+

R2R1R1R2ui1_+

+

ui2_+

+

R2R1RPuo=(uo2-uo1)=(20/10)[3-(-1)]=8VR2R1uo1=ui1=-1Vuo2=ui2(1+R2/R1)=3V11例题3.若ui1=sin

tV，ui2=1V，求:uo

uo1=ui1=sin

tVuo2=ui2(1+R2/R1)=3Vuo=(uo2-uo1)=(20/10)(3-sin

t

)=6-2sin

tVR2R112(5)反相求和运算：_+

+

RFR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虚地uo=-(ui1

R1RF+ui2

R2RF)若R1=R2=R,

uo=-(ui1

R

RF+ui2

)取RP=R1//R2//RFuo_+

+

RFR1RPuiib+=0ib-=0,i1+i2=iFui1

R1=ui2

R2+-uo

RF13(6)同相求和运算：Au=RFRf1+uo=Auu+=()(+)RFRf1+R2R1+R2ui1R1R1+R2ui2取R1//R2=RF//Rf当R1=R2

时,uo=()(ui1+ui2)RFRf1+12RfRF++u

i1uoR1R2ui2-u+_+

+

RFRfRPuiuo14(7)微分运算：u-=u+=0ui－++uoRR2i1iFCib-=015tui0tuo0例：,求uo。ui－++uoRR2i1iFC90°16(8)反相积分运算i1iFu

i-++RRPCuoucuc

=-uoib+=0ib-=0,iF

=Cducdt-CduodtuiR=u-=u+=017反相积分器：如果ui=直流电压U,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。tui0Utuo0-UomTM积分时限=–tURC设Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1F=0.05秒18反相积分器：如果ui=-U=-3V，画出uo的波形图。tui0tuo0+Uom-Uò-=t0o(-U)dtRC1u=tURC0.05秒设Uom=15V,U=3V,R=10k,C=1F19应用举例：输入方波，输出是三角波。tui0tuo0三角波发生器将在第六章中讲20运算电路要求1.熟记前8种基本运算电路的电路图及放大倍数公式。2.以上基本运算电路级联后输出的计算。3.会用ib-=0,ib+=0,u+=u-分析给定运算电路的放大倍数。21

12.4有源滤波器滤波电路的种类:按信号性质:模拟滤波器和数字滤波器按电路功能:低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器按所用元件:无源滤波器和有源滤波器12.4.1概述按阶数:一阶,二阶…高阶22传递函数：幅频特性相频特性filter传递函数、幅频特性23滤波器分类(按频率特性进行分类)：

低通高通带通带阻24RCR一阶RC低通滤波器(无源)CC传递函数幅频特性25010.707

0截止频率此电路的缺点：1、带负载能力差。2、无放大作用。3、特性不理想，边沿不陡。幅频特性、幅频特性曲线RCR26通频带宽度(带宽)010.707

0截止频率带宽:0-

0

设R=10k,C为下列各值时的带宽:Cfo1

F16Hz0.047

F340Hz0.01

F1600Hz2712.4.2有源滤波器RR1RFC+-+1.一阶有源低通滤波器传递函数RCRC传递函数中出现

的一次项,故称为一阶滤波器28幅频特性：相频特性：RR1RFC+-+幅频特性及幅频特性曲线01+RF/R10.707(1+RF/R1)

0传递函数RC291、时：有放大作用3、运放输出，带负载能力强。2、时：幅频特性与一阶无源低通滤波器类似电路特点:302.一阶有源高通滤波器R–1RCRR1RFC+-+低通RR1RFC+-+高通传递函数–1RC31幅频特性及幅频特性曲线传递函数1RC–幅频特性：

0

01+RF/R10.707(1+RF/R1