电工电子技术课程课件集成运算放大器及其应用

集成运算放大器及其应用欢迎来到集成运算放大器及其应用课程。本课程将深入探讨这一重要的电子元件，揭示其工作原理和多样化应用。集成运算放大器的基本结构输入级差分放大器，提供高输入阻抗和低噪声。中间级电压放大器，提供主要的电压增益。输出级功率放大器，提供低输出阻抗和大电流驱动能力。理想运算放大器的特性无穷大开环增益理想情况下，输出电压可以无限放大输入电压差。无穷大输入阻抗不会从信号源吸取任何电流。零输出阻抗可以为负载提供任意大的电流。零输入失调电压当两个输入端电压相等时，输出电压为零。运算放大器的基本工作原理1差分输入运放放大两个输入端之间的电压差。2高增益放大内部多级放大器提供高增益。3负反馈通过外部电路实现稳定的闭环增益。开环状态下的运算放大器高增益开环增益可达10^5至10^6，输出易饱和。不稳定性对输入信号极其敏感，难以控制。应用有限主要用于比较器等特殊应用。反相放大电路工作原理输入信号经反相端输入，输出与输入相位相反。增益控制闭环增益由反馈电阻和输入电阻比值决定。虚地效应反相输入端电压接近地电位，形成虚地。反相放大电路的特点及应用信号放大用于音频、视频信号的放大处理。波形反相在信号处理中实现波形翻转。阻抗变换实现高输入阻抗和低输出阻抗。非反相放大电路1输入信号通过同相输入端引入。2反馈网络由两个电阻组成分压电路。3增益控制由反馈电阻比值决定。4输出信号与输入信号同相位。非反相放大电路的特点及应用1高输入阻抗不影响信号源。2同相输出保持信号相位不变。3可调增益通过改变反馈电阻实现。4广泛应用用于音频前置放大、仪表放大等。加法运算电路多路输入多个输入信号同时加入。加权求和通过输入电阻调整各信号权重。反相输出输出为输入信号的加权和的负值。减法运算电路差分输入两个输入信号分别连接到运放的反相和同相输入端。精确减法输出电压与两输入电压之差成正比。共模抑制能有效抑制两输入信号的共模成分。积分运算电路电容反馈使用电容作为反馈元件。时间积分输出电压与输入电压的时间积分成正比。低通特性具有低通滤波器的特性。波形变换可将方波转换为三角波。微分运算电路1电容输入输入信号通过电容连接到反相输入端。2电阻反馈反馈回路使用电阻。3斜率检测输出电压与输入电压的变化率成正比。4高通特性具有高通滤波器的特性。乘法运算电路四象限乘法可实现两个信号的四象限乘法运算。信号调制广泛应用于振幅调制和频率调制。功率计算用于计算电路中的瞬时功率。比较器电路输入比较比较两个输入信号的大小。高增益特性利用运放的高开环增益。快速响应输出迅速切换between高低电平。比较器电路的特点及应用电平检测用于检测信号是否超过预设阈值。波形转换将模拟信号转换为方波。过零检测检测交流信号的过零点。A/D转换作为模数转换器的核心部件。缓冲放大电路单位增益输出电压等于输入电压。高输入阻抗不会从信号源吸取电流。低输出阻抗可以为负载提供较大电流。缓冲放大电路的特点及应用1阻抗匹配用于高阻抗源和低阻抗负载之间。2信号隔离防止后级电路对前级产生影响。3电平转换在不同电平系统间传递信号。4驱动能力增强信号的驱动能力。电压跟随器1输入信号连接到同相输入端。2100%反馈输出直接反馈到反相输入端。3单位增益输出电压等于输入电压。4阻抗变换实现高输入阻抗和低输出阻抗。电压跟随器的特点及应用信号缓冲用于信号源和负载之间的隔离。阻抗转换将高阻抗信号转换为低阻抗信号。传感器接口连接高阻抗传感器和测量电路。仪表运算放大器高共模抑制比有效抑制共模干扰信号。高输入阻抗不影响被测信号源。低漂移温度变化对输出影响小。可调增益通过外部电阻设置精确增益。仪表运算放大器的特点及应用1生物电信号放大用于心电图、脑电图等医疗设备。2桥式传感器用于称重传感器、压力传感器的信号调理。3工业测量应用于温度、应变等工业参数的精确测量。模拟开关及其应用信号控制通过数字信号控制模拟信号的通断。多路复用实现多路模拟信号的选择。采样保持在A/D转换中用于信号采样。模拟开关的特点及应用低导通电阻导通时对信号的衰减小。高隔离度关断时信号泄漏极小。快速开关开关速度快，适合高频应用。选通电路及其应用信号选择根据控制信号选择不同的输入信号。时分复用在不同时间段传输不同信号。脉冲采样用于信号的周期性采样。信号调制实现简单的振幅调制。选通电路的特点及应用多路复用在数据采集系统中选择多个传感器信号。采样保持在A/D转换前对模拟信号进行采样。信号调制在通信系统中用于信号的开关调制。双稳态触发器及其应用1两个稳态具有两个稳定状态。2触发切换通过外部信号在两个状态间切换。3记忆功能保持最后一次触发的状态。4噪声免疫具有一定的抗干扰能力。双稳态触发器的特点及应用1开关控制用于电子开关的控制。2存储单元作为简单的1位存储器。3去抖动消除机械开关的抖动。4波形整形将不规则波形转换为方波。多谐振荡电路及其应用自激振荡无需外部激励，可自行产生周期性信号。频率可调通过改变电路参数调节输出频率。波形多样可产生方波、三角波等多种波形。同步能力可与外部信号同步。多谐振荡电路的特点及应用1时钟信号为数字系统提供基准时钟。2脉冲发生器产生各种宽度和频率的脉冲信号。3频率合成用于频率合成器中产生不同频率。4定时控制