《电工电子技术》课件第7章集成运算放大器及其应用

1、了解7.1集成运算放大器概述、7.2放大电路的负反馈、7.3集成运算放大器的线性应用、7.4集成运算放大器的非线性应用、使用7.5集成运算放大器时的注意事项、7.6集成运算放大器的应用实例、7章集成运算放大器及其应用、学习目标、集成运算放大器的组成部分以及各部分的作用。掌握理想运放的条件和传输特性。可以正确判断电路是否有反馈进入，以及反馈的种类。掌握负反馈对放大器电路性能的影响。了解集成运算放大器线性应用的条件和两个重要的分析标准。掌握集成运放的基本运算电路。了解集成运算放大器在信号处理中的应用了解集成运放非线性应用的条件和分析标准。掌握由集成运放组成的电压比较器。理解由集成运算放大器组成的各

2、种信号发生电路。掌握使用集成运放的注意事项。7.1集成运算电路概述，7.1.1集成运算放大器配置和工作原理，1，集成运算放大器配置，差分放大差动触控信号抑制共模信号输入电阻，高公线放大，低输出电阻带负载容量，集成运算放大器高电压放大，大输入电阻，小输出电阻，低共模抑制率，高抗干扰能力，A u 0:开环电压放大，2 .集成运算放大器符号，u:逆输入；u:同相输入端；uo:输出。圆形薄壳、双列直插式、空脚、UCC、-UEE、输出、u-、u、3。集成运算放大器针脚，7.1.2集成运算放大器传输特性，正饱和区域：线性区域：负饱和区域：7.1.3集成运算放大器的主要参数，通常略低于正负电源电压。1)最大

3、输出电压Uopp:可以不扭曲输入输出而保持的最大输出电压，2)开环电压放大倍数A u 0:越大越好。通常为104 107，3)差分模式输入电阻rid和输出电阻ro:输入电阻高。一般是数千，欧洲，数十兆欧洲。输出电阻很低。一般数十欧洲。没有外部反馈时的差分模式电压放大，7)输入偏移电压uio:uo=0时添加到输入部的校正电压反映电路的不对称。一般是几毫伏。4)共模抑制比KCMRR:共模信号抑制功能。很高。通常是103 107。运算放大器可以抑制共模信号的范围。5)共同模式输入电压范围UiCM:op放大器正常运行时可以输入差分模式电压的范围。6)最大差分模式输入电压UidM:7.1.4理想运算放大

4、器，1，理想运算放大器：rid，KCMRR，ro 0，Au，2，理想运算放大器传输特性uo=f(ui)，3，理想运放的分析标准：ri d=，1) I=0，因为：u-u-=uo/A u 0，2) u=u-，uo是有限值，A u 0，结论2是理想值注意！，虚拟休息，虚拟短，结论1适用于理想的op放大器操作在线和饱和的情况！实际上，集成运算放大器Au0、ri d不能是无穷大，因此“虚拟短”和“虚拟休息”是两个近似的结论。由于理想op放大器的线性区域接近于0，因此，要使op放大器在联机区域工作，必须引入深度负反馈。7.2放大电路的负反馈，7.2.1反馈概念，反馈：将电路的输出信号(电压或电流)的一部分

5、(或全部)通过特定电路(反馈电路)带回输入部，与输入信号重叠以控制电路的输出称为反馈。负反馈：如果传入的信号减弱输入信号，则称为负反馈。正反馈：当传入信号增强输入信号时，称为正反馈。放大电路中引入的一般负反馈，基本放大电路Ao，反馈电路f，反馈框图：净输入信号，输出信号，开环放大，反馈信号，反馈系数，xd，xo，xf，xd，xf，如果反馈信号来自输出电流，(比例)电流反馈，如果反馈信号来自输出电压，(比例)电压反馈，(2)根据输入信号和输入信号的比较形式，可分为串行反馈和并行反馈。反馈信号是输入信号和串行(Xf=Uf)时，反馈信号是与输入信号并行(Xf=If)时，负反馈，电压串行负反馈，电压并

6、行负反馈，电流串行负反馈，电流并行负反馈，1 .负反馈类型，1)电压串行负反馈，默认放大电路：op，反馈电路：R1，Rf，反馈信号：Uf=UO R1 /(R1 Rf)，净输入信号：Ud=，uo Uf ud=Ui-uf uo，串行负反馈：Uf和Ui连接(电压减)；电压负反馈：uf=uos1/(R1 Rf)，反馈信号与输出电压成正比，电压负反馈与输出电压：串行电压负反馈，考虑集成运算放大器的Aod和rid较大时通过R1，Rf的电流：电流仅与输入ui相关，RL为Rf该电路引入了电流系列负反馈。iR1=ui/R1=iRf，2)电流串行负反馈，默认放大电路：op，反馈电路：Rf，RL，反馈信号：uf=i

7、o Rf，净输入信号：串行负反馈：Uf和Ui串行(电压加减)，电流负反馈：Uf=io Rf，反馈信号与输出电流成比例，电流负反馈可以稳定输出电流：串行负反馈回路的输入电流很小，适合输入信号是恒压源或近似恒压源的情况，3)电压并行负反馈，基本放大电路：op放大器，反馈电路：Rf，反馈信号：if=-uO/Rf，净输入信号：id=ii-if，负反馈，并行负反馈：if和ii并行(与电流加减)，电压负反馈：if=-uo/Rf，反馈信号与输出电压成比例，电压负反馈可以稳定输出电压：并行电压负反馈，4)、并行负反馈：if和ii并行(与电流加减)、电流负反馈：if=-io R3/(Rf R3)、反馈信号与输出

8、电流成比例、并行电流负反馈、RL、电流负反馈稳定输出电流确定元件参数后，输出电流不会变更。RL、感应、电路引入不同配置的交流负反馈，可以获得不同的控制关系。也就是说，电压串行负反馈、电压并行负反馈、电流串行负反馈、电流并行负反馈、电压负反馈或电流负反馈必须根据负载是稳定电压还是稳定电流而引入放大电路。根据输入信号源是恒压源(或近似恒压源)还是恒流源(或近似恒流源)，串行或并行负反馈必须引入放大电路。2 .反馈类型的判断，1)找到反馈网络并连接输入和输出的电路。反馈网络：Rf，反馈网络通常由电阻或电阻、电容组成。反馈电路的结构确定反馈信号是AC、DC还是AC、DC。，负反馈，2)正，负反馈：瞬时

9、极性方法假定输入部的瞬时极性为“”(电位上升)。从到，从到，依次判断各点的瞬时极性；反馈信号增加净输入时，是正向反馈。反馈信号减少净输入时的负反馈。负反馈，负面反馈！正面反馈！此级别的反馈，反馈电路是反相输入和负反馈，反馈电路是相同输入和正反馈，3)串行，并行反馈：查看反馈电路与输入相关联的形式，反馈信号与净输入信号相关联(反馈信号与电压相关联时)，串行反馈，并行反馈，反馈信号与净输入信号并行时(反馈信号与电流相关联时)，级联反馈！并行反馈！第一反馈、反馈信号和输入信号在同一输入下并行反馈，反馈电路和输入信号在两个输入下分别是串行反馈，4)电压、电流反馈：查看反馈电路和输出端子连接的方式，反馈

10、信号从输出电压中获取的情况下是电压反馈。电压反馈，电流反馈，如果反馈信号来自输出电流；电流反馈，电流反馈！电压反馈！此级别的反馈，反馈信号从输出端直接电压反馈，从负载电阻RL的“接地”侧到电流反馈，Rf1，Rf2:此级别的并行电压负反馈；Rf3:uo，级别间串行电压负反馈！负反馈、电压串行负反馈、电压并行负反馈、电流串行负反馈、电流并行负反馈、1 .负反馈类型，1)电压串行负反馈，2)电流串行负反馈，3)电压并行负反馈，4)电流并行负反馈，7.2.3负反馈对放大电路的影响，xd=Xi-xf，1。降低放大倍率，Af:闭环放大，负反馈降低放大倍数。2 .负反馈称为倍率的稳定性、反馈深度和深度负反馈

11、。在这种情况下，对于深度负反馈，比例仅与反馈网络的参数相关。引入负反馈，提高电路放大的稳定性。3 .改善波形的非线性失真，在添加反馈之前引入负反馈，将输出端的失真信号反送到输入端，使净输入信号发生一定程度的失真，并在一定程度上补偿放大后输出信号的失真。本质上，负反馈是利用扭曲波形来改善波形的扭曲，因此只能减少扭曲，不能完全消除扭曲。4 .通过频带放大，引入负反馈，增加电路的通过频带宽度：fHF，fH，集成运算放大器均直接耦合，无耦合电容器，因此低频特性良好，通过频带放大；如果引入负反馈，在高频带通带中还可以扩大。5 .输入，对输出电阻的影响，1)串行反馈增加电路的输入电阻：2)并行反馈减少电路

12、的输入电阻：3)电压反馈减少电路的输出电阻：稳定输出电压！4)通过电流反馈增加电路的输出电阻：稳定输出电流！7.3集成运算放大器的线性应用，理想运算放大器，引入深度负反馈，运算放大器工作线性状态。op放大器的线性应用，理想op放大器线性应用的两个重要结论：1) I=I=0 虚拟中断，2) u=u-虚拟短，虚拟，1。比例运算电路，1)反向比例运算电路，ui，uo，i1=if，i=I-=0，7.3.1基本运算电路，电压平行负反馈，uo和ui比例关系，Uo和ui反向相位Rf，I=I-=0，i1=if=，=(ui-uo)/RF，-ui/R1，电压系列负反馈，uo与ui成比例关系，uo与ui相位相同，电

13、压系列，Rf=0或R1=，电压串行负反馈，输入电阻大，输出电阻小，I=I-=0，i1=if=，=(u-uo)/RF，额外运算电路、复叠、图示等的反射加法。求Uo的波形。-0.5v，解决方案：=-(100/100ui1 100/50ui2)，=-(ui1 2ui2)，嵌套原理，3。微分运算电路，ui1，ui2，如果：R1=R2 R3=Rf，R2=R3=R1=Rf:减法，微分运算电路广泛应用于测量和控制系统。4。积分运算电路，=，逆积分R1CF是积分常数，在保持的同时，如果积分器从某个时间点开始输入正向流动电压，则输出将逆积分，经过一定时间后输出将饱和。u、线性函数、积分、图标回路中的输入方波，输

14、出为三角波。比例积分电路(PI)、=、积分、u I=U、-Uom、比例、保留、5。差分运算电路，如果输入为阶跃信号，则输出为尖锐脉冲、图形电路、已知输入正弦波、输出波形、7.3.2信号处理应用程序、滤波器：低通滤波器；高通滤波器；带通滤波器；带阻滤波器，1 .使一定频率范围内的信号顺利通过的有源滤波器；此频率范围外的信号衰减大，不能通过。无源滤波器：通常由无源元件r，c组成，有源滤波器：通常由有源设备集成运算放大器和r，c组成。恶劣的特性，低负载容量，没有低放大功能，振幅-频率特性，低通，高吞吐量，带通，带阻，1。一阶低通滤波器，被动，此电路的缺点：1，频带负载容量差异。2，无放大。3，特性不理想，边缘不陡。截止频率：截止频率，第一主动低通滤波器，振幅-频率特性：截止角度频率：2) w=w0点，低通，放大，op放大器输出，强负载能力。1) w0点，3) w0点，w，高通活动过滤器是如何配置的？RC排序，要求学生直接推导高电平滤波器的幅频特性，2 .将采样保持电路、电压跟随器、功能、快速变化的模拟信号更改为阶梯信号。工作原理，uo=u=uc，ui，控制信号，采样，保留，采样，采样，保留，保留，保留，保留，保留，信号转换电路，1)电压和电