集成运算放大器ppt

下一页总目录章目录返回上一页第16章集成运算放大器§16.1集成运算放大器的简单介绍§16.2运算放大器在信号运算方面的应用§16.3运算放大器在信号处理方面的应用§16.4运算放大器在波形产生方面的应用目录下一页总目录章目录返回上一页集成运算放大器：是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路电路方框图中间级输入级输出级偏置电路输出级主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io，输出阻抗ro小。中间级应有足够大的电压放大倍数尽量减小零点漂移,尽量提高KCMRR,输入阻抗ri尽可能大§16.1集成运算放大器的简单介绍下一页总目录章目录返回上一页电路方框图中间级输入级输出级偏置电路输出级主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io，输出阻抗ro小。中间级应有足够大的电压放大倍数下一页总目录章目录返回上一页电路方框图中间级输入级输出级偏置电路输出级主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io，输出阻抗ro小。下一页总目录章目录返回上一页F007（5G24）外引线图反相输入端同相输入端输出端Ao11543267+15V-15V接线图顶视图CCVEEVOUTININ下一页总目录章目录返回上一页ri高:几十k几百k运放的特点：理想运放：riKCMRR很大KCMMRRro小：几十~几百ro0Ao很大:104以上~107Ao运放的特点和符号运放符号：－＋＋u－u+uoA0－＋＋u－u+uoA0－＋＋u－u+uo下一页总目录章目录返回上一页运算放大器的传输特性)(ioufu+UO(sat)-UO(sat)线性区饱和区饱和区uuou)(uuAuuoo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下一页总目录章目录返回上一页§16.2运算放大器在信号运算方面的应用(1)反相比例运算放大器_++RFR1RPuiuoi1iFib-ib+虚地点i1=iF+ib-=iF,ib-=0ib+=0u+=0u－=u+=0平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1//RF2o1iRuRuF电压放大倍数:1210uRRuuAiF动画下一页总目录章目录返回上一页_++RFR1RPuiuoi1i2ib-ib+例题1.R1=10k,RF=20k,ui=-1V。求:uo，RP应为多大？Au=-（RF/R1）=-20/10=-2uo=Auui=(-2)(-1)=2VRP=R1//RF=10//20=6.7k下一页总目录章目录返回上一页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+反馈电阻反馈式：电压并联负反馈i1=iF+ib-ib-=i1-iF动画下一页总目录章目录返回上一页(2)同相比例运算放大器u-=u+=uiib+=0ib-=0_++RFR1RPuiuoiFi1Au=1+RFR1iF=i1RP=R1//RF1i2ioRuRuuF1i12ou)RR1(uF1)动画下一页总目录章目录返回上一页_++RFR1RPuiuoiFi1例题2.Rf=10k,RF=20k,ui=-1V。求:uo，RP应为多大？uo=Auui=(3)(-1)=-3VRP=R1//RF=10//20=6.7kAu=1+=1+20/10=3RFR1下一页总目录章目录返回上一页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：_++RFR1RPuiuo输入电阻(高)输入电压:u+-u-=ui-uoR1R1+RF下一页总目录章目录返回上一页_++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。下一页总目录章目录返回上一页(4)差动放大器_++R2R1R1ui2uoR2ui1)uu(RRu1i2i12oib+=0ib-=0ui2R2R1+R2u+=u-=u+u-=uoR1+ui1R2R1+R2uoR1+ui1R2R1+R2ui2R2R1+R2=动画下一页总目录章目录返回上一页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。下一页总目录章目录返回上一页例题3.R1=10k,R2=20k,ui1=-1V，ui2=1V。求:uouo_++R2R1R1R2ui1_++ui2_++R2R1RPuo=(uo2-uo1)=(20/10)[3-(-1)]=8VR2R1uo1=ui1=-1Vuo2=ui2(1+R2/R1)=3V下一页总目录章目录返回上一页例题3.若ui1=sintV，ui2=1V，求:uouo1=ui1=sintVuo2=ui2(1+R2/R1)=3Vuo=(uo2-uo1)=(20/10)(3-sint)=6-2sintVR2R1下一页总目录章目录返回上一页(5)反相求和算：_++RFR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虚地uo=-(ui1R1RF+ui2R2RF)若R1=R2=R,uo=-(ui1RRF+ui2)取RP=R1//R2//RFuo_++RFR1RPui0uuib+=0ib-=0,i1+i2=iFui1R1=ui2R2+-uoRF动画下一页总目录章目录返回上一页(6)同相求和运算：Au=RFRf1+uo=Auu+=()(+)RFR11+R2R1+R2ui1R1R1+R2ui2取R1//R2=RF//Rf当R1=R2时,uo=()(ui1+ui2)RFR11+12R1RF++ui1uoR1R2ui2-u+_++RFR1RPuiuo下一页总目录章目录返回上一页(7)微分运算：u-=u+=0RuioFdtduCii1F1iidtduRCuioui－++uoRR2i1iFCib-=0下一页总目录章目录返回上一页)90tsin(RCtcosRCuotui0tuo0tsinui例：,求uo。dtduRCuioui－++uoRR2i1iFC90°下一页总目录章目录返回上一页(8)反相积分运算Ruii1dtduCioFdtuRC1uioF1iii1iFui-++RRPCuoucuc=-uoib+=0ib-=0,iF=Cducdt-CduodtuiR=u-=u+=0下一页总目录章目录返回上一页反相积分器：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。t0oUdtRC1utui0UMomUTRC1UURCUTomMtuo0-UomTM积分时限dtuRC1uio=–tURC设Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1F=0.05秒下一页总目录章目录返回上一页dtuRC1uio反相积分器：如果ui=-U=-3V，画出uo的波形图。tui0tuo0+Uom-Ut0o(-U)dtRC1u=tURC0.05秒设Uom=15V,U=3V,R=10k,C=1F下一页总目录章目录返回上一页应用举例：输入方波，输出是三角波。tui0tuo0下一页总目录章目录返回上一页运算电路要求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。下一页总目录章目录返回上一页§16.3运算放大器在信号处理方面的应用滤波电路的种类: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16.3.1、概述按阶数:一阶,二阶…高阶下一页总目录章目录返回上一页)j(Ui)j(Uo传递函数：ioioioUU)j(U)j(U)j(TioUU)j(T幅频特性io)(相频特性filter传递函数、幅频特性下一页总目录章目录返回上一页滤波器分类(按频率特性进行分类)：ioUUioUUioUUioUU低通高通带通带阻下一页总目录章目录返回上一页RCR一阶RC低通滤波器(无源)iUoURC10j1Rj1UUioRCj110j11CC0j11)j(T传递函数20)(11)j(T幅频特性下一页总目录章目录返回上一页20)(11)j(TioUU010.707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iUoURCR下一页总目录章目录返回上一页通频带宽度(带宽)ioUU010.707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F1600HzRC10下一页总目录章目录返回上一页16.3.2有源滤波器oF11URRRUUURR1RFC+-+iUoU1.一阶有源低通滤波器Cj11)RR1(UU1Fio传递函数RCiUCj1RCj1UiUCj11RC传递函数中出现的一次项,故称为一阶滤波器下一页总目录章目录返回上一页幅频特性：201Fio)(11)RR1(UU)RC1(0相频特性：0argRR1RFC+-+iUoU幅频特性及幅频特性曲线ioUU01+RF/R10.707(1+RF/R1)0Cj11)RR1(UU1Fio传递函数RC下一页总目录章目录返回上一页1、0时：)RR1(UU1Fio有放大作用3、运放输出，带负载能力强。2、0时：21)RR1(UU1Fio幅频特性与一阶无源低通滤波器类似电路特点:下一页总目录章目录返回上一页2.一阶有源高通滤波器oF11URRRUUUiUCj1RCj1UiUCj11R–1RCRR1RFC+-+iUoU低通RR1RFC+-+iUoU高通Cj11)RR1(UU1Fio传递函数–1RC下一页总目录章目录返回上一页幅频特性及幅频特性曲线Cj11)RR1(UU1Fio传递函数1RC–幅频特性：201Fio)(11)RR1(UU0ioUU01+RF/R10.707(1+RF/R1)0RR1RFC+-+iUoU下一页总目录章目录返回上一页3.二阶有源低通滤波器UAUFoCj1UURUURUUoPPPiPPURCj11UCj1RCj1Uo2oFio2j)(1AUURR1RFC+-+iUoUCRP，AF=1+RF/R1传递函数中出现的二次项,故称为二阶滤波器RC1)A3(21oF，下一页总目录章目录返回上一页ioUU02121o3dB21幅频特性曲线下一页总目录章目录返回上一页R1=时：AF=1o2oFio2j)(1AUU2oio)(11UUo时：21UUioRC+-+iUoUCR下一页总目录章目录返回上一页o一阶低通和二阶低通幅频特性曲线的区别ioUU0-3dbAF理想低通一阶低通二阶低通阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器下一页总目录章目录返回上一页16.4.3电压比较器16.4.4迟滞比较器16.4.1信号发生器16.4.2方波发生器§16.4运放在波形产生方面的应用下一页总目录章目录返回上一页§16.5运算放大器在波形产生方面的应用即非线性应用，是指：由运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。下一页总目录章目录返回