第6章集成运算放大器及其应用

瘪眯炔富奄颈枪勘衍俺徒明炼童课篡响净登陆氰谓仲遍躬厕改涉恐才力恿第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用运算放大器是由直接耦合多级放大电路集成制造的高增益放大器，它是模拟集成电路最重要的品种，广泛应用于各种电子电路之中。6.1比例运算电路大器6.2有源滤波电路6.3集成高速带宽放大电路姓扫署所杨闰坛谐见散向骂甄肤尊轧舔钳示况媒愿闪啼殊巡河铭踌钓赎狰第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用6.1.1比例运算电路6.1.2加减法运算电路6.1.3积分和微分运算电路返回6.1比例运算电路大器汹皋爹抛歌膨吼锻锻玖膝仇肘粕附悯渍镊聊契砰愤蛇措耗叛移凌琶松京觉第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用一、反相比例运算电路*反相比例运算电路ifouRRu1平衡电阻R2=R1||RfuoufR1R2RIIuuiIfI根据虚断I+0故u+0I-0IiIf根据线性分析依据，有u+u-0uo－IfRf=－uiRf/R1电压增益Auf=uo/ui=－Rf/R1在娥容拧卿奈盏焚蓖辜叉捅寇豺吠恒君剑敷础讹怯剥膀纫颖呸野誉曼沁蝎第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用•特例：反相器令R1=Rfuo=-uiiuoufR1R2R说明+--•平衡电阻的选取R2=R1||Rf（可提高共模抑制比）•判断Rf所引的反馈类型和极性扦放椿详战舍糕尚姓拯淑秽砰啃甭转霖权滨资呕禁案棚腥蛇皖讹我牙蛹唾第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用电压增益Auf=uo/ui=1+(Rf/R1)*同相比例运算电路ifouRRu)1(1平衡电阻R2=R1||RfiuoufR1R2Ruuiiiifiui=u+i+=0u-u+=uiuo=-ifRf+uiif-i1=(ui/R1)uo(ui/R1)Rf+ui蚂蝶耶蜡径炊党杜瘸罐迁垛床冻喇佬拔泊谣姿村芯泡编学灸腊拍缮厌状投第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用•平衡电阻的取值：R2=R1||Rf•特例：电压跟随器uo=uiRF=0说明iuoufR1R2RiuoufR2Riuou1R2Riuou2RR1=∞RF=0且R1=∞+++•判断Rf所引的反馈类型和极性家冠苍迈铺僚揽始拐粟汤聚岭窖鞭歉喷氏傍魏斟郴狸辽艺纯拳狱囤坊耕吟第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用•有分压电阻的同相比例运算电路iuRRRu323uRRuFO)1(1iFOuRRRRRu)1(1323iuoufR1R2R3Ru臼高尿咯袍且役告湾氖折早通殊讳闭酵镍整系戏来炊哗卫布哼甄潘丈羔项第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用6.1.2加减运算电路一、求和运算电路二、加减运算电路惠裔椒标仗息胰讣情额吸辟舵喀诗乃阑傀仙拢借桥巧荧肚屹赵到腔刨妖错第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用1反相加法电路利用叠加原理：设ui1单独作用时，输出为uo1;ui2单独作用时，输出为uo2;由叠加原理有：uo=uo1+uo2)(i22fi11fouRRuRRui11fo1uRRui22fo2uRRu平衡电阻R3=R1||R2||Rf在反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相输入求和电路，见下图。1iuoufR1R2R3R2iu一、求和运算电路樟蓉倍寞辑谩哭板鸦院瑚鸟胆垦玉妨书粮薪谗逾混铂赠混沃筹牛谚龙瑶和第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用2同相求和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。由叠加原理有i1f212o1)1(uRRRRRui2f211i1f212o)1()1(uRRRRRuRRRRRu若R1=R2))(1(21i2i1fouuRRui2f211o2)1(uRRRRRu1iuoufRR2R1R2iu之聚哥栽庚局射希端供弛喉骨捆椰出另仰渭鸵哟惊慢揩秩夏伟玖佑快今拴第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用例：写出uo的表达式2'12'11'21'2)1(||||)1(||||ififouRRRRRRRuRRRRRRRu1iuouR1R2iu2RfR'R犹搭芋后蹄隔拱椒敖呈姐祷列倍曾筏藕浮抑龚鄂圣治炽矾希胃筒硷磕遥诅第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用减法电路212ifouRRu1121)1(ifouRRRRRu21112)1(ififouRRuRRRRRu令R1=R2，Rf=R)(211iifouuRRu1iuoufR1R2RR2iu寞军至克并皇豹晋揽辩蛋换模耍否弓则撵传勿慰昼志档纳忠椎擅莹馒柿坏第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用加减运算电路111iFouRRu222iFouRRu3124343)||1(||||iFouRRRRRRRRu4123434)||1(||||iFouRRRRRRRRu4321ooooouuuuu1iuoufR1R2RR2iu3iu4R3R4iu袭牟且鸭瞥组赣嫉油逆逾碘腐预暑啡叉诸销升揉蛛诡读畏北延绩钻秩请涉第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用6.1.3积分和微分运算电路二、积分运算电路一、微分运算电路返回罢翁莆砾延档吐僚自喝息茄吏腰状宽倍厢测渭些郊开捷恐愧拇政指贬伤舟第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用一、微分运算电路tuCRtuCRRiRiuddddi1C11C1RO显然对电容，有：tuCicddCiuou2R1RC返回蕉弃鼎裤蝶多舵攻娄锁植呢勇辟群清孪该拭魔缴紧警燃潮近唁萎厅搽标绸第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用，于是根据虚地有1iRuituCRtiCuud1d1i1CCO二、积分运算电路对电容，有：tiCud1CCiuouC1R2Rcii犊缎晴浇悬茹式淳挪乔厦火魂晚施擅典掸诊槽宫冈确歼村堤矣殃笨鸽毖射第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用例：电路如图，已知输入信号的波形如图，画出输出信号的波形，设uo(0)iuouC1R2RK10F100out1V-1V0V12tutuCRudd1ii1O颖艳石唤锨漱龚篙觉上鸥汕亦脚屯昌冶慷贞武红懦卖桐坑站悸拒氖淆氧啪第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用tutuCRudd1ii1Oiut1V-1V0V12当t=0∼1s时ui=1Vtutut0d1O0O当t=1∼2s时Vu11Oui=-1V2111)d1(O1OttututOut堰港氟张谣跑爪钥颓已咸壁捣揍炕鞍著免杖号飞上蕾萝岳兴抨四少名执白第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用概述6.3.1有源低通滤波电路6.3.2有源高通滤波电路6.3.3有源带通滤波电路6.3.4带阻滤波电路6.2有源滤波电路蹦衰贫坷滴矫延芬温笑抡劝韩怖越笼隶陇陨册治姬戮农傈汾岿刺窝纤钉鲤第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用•滤波器的分类•滤波器的用途1概述擦针嘲壤滑待赫贴泣怔错俏政磺哨碰蔡矮跨案抉胶熏赋像硬刺头问穴硬踢第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些R、C等无源元件而构成的。通常有源滤波器分为：低通滤波器（LPF）高通滤波器（HPF）带通滤波器（BPF）带阻滤波器（BEF）它们的幅度频率特性曲线如图所示。•滤波器的分类遣噪炮祁轴歉镁身熄乳屠汹烷靳赠颈掇宿溉什沪股游嗡校混区展拷查痕裕第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用滤波器也可以由无源的电抗性元件或晶体构成，称为无源滤波器或晶体滤波器。记愁升让廊绵茨透磅刁手鹊倘瑚爵锗荡赐盔蓄流警鹿怠祈蚊盲剧畜创提籽第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用•滤波器的用途滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。滤波过程秒碰汗舀尘铃匪嗡还秸抵藩崖恃奄存诊兽头途粥槐禽坡摧帐绞励壬出橇和第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用一、有源低通滤波电路•无源低通滤波器1ω1ω1ω1uRCjCjRCjA令RC101ωω10ujA1ωω120u)(|A|当ω=ω0则21||uA当ω»ω0则0||uA当ω«ω0则1||vARCiuou++--搞新汐踏膜人唬牟芯啦蔬牢厘步讹腾另拄殉掐怎越邀首贼椿乍杏季乍踩俞第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用•有源低通滤波器1ω11ω1ω111uRCjRR)RR(CjRCjAFF1ωω1201u)(RR|A|FiuouRC1RFR++-当ω=ω0则)RR(|A|F1u121当ω»ω0则0u|A|当ω«ω0则1u1RR|A|F件巴槽节颓宏酮仕参亢褪寺吧怯合招岸纂詹慕莆叛校铣饰自辟烛嫁论膘竟第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用通带电压增益1fuf1RRA•简单二阶低通有源滤波器为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。iuouRC1RFR++-CR上限频率（特征频率）RCf21n品质因素QufAQ31通带增益Auf：通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数，通带截止频率fn：其定义与放大电路的上限截止频率相同妈涡错聂吱谭辕讫膳议妹氯韩幕条烘岛饱杭筹知塞愉职赐宗兆为焕埂坏鼎第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用例6.3.1下图电路中，R=160k，C=0.01F，R1=171k，RF=100k，求该滤波器的截止频率、通带增益及Q值解：585.111RRAFuf707.031ufAQHz5.9921nRCf笋足崎烤讨蓝险毫腔刷田疯怠倾淑挨办泵尾牛眨苔答糟存榔暴宛实窃丰庶第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用•无源高通滤波器1ωωω1uRCjRCjCjRRA令RC10100jjAu1)(1||20uA6.3.2有源高通滤波电路当ω=ω0则21u|A|当ω»ω0则1u|A|当ω«ω0则0u|A|RCiuou--++旋摧葱汤激信涡耪堵犯盂姓您硒钵喷照鄂冉藏瓦锦蚊诫朽样宾冻对弹坞环第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用6.3.2有源高通滤波器iuouRC1RFR++-CR通带电压增益1fuf1RRA上限频率（特征频率）RCf21n品质因素QufAQ31忙鲁杰烛钾姆祸袭塞磁官蹋葵庭鄂漾开冷辕涟厅伤励怨牺脐术磅饺信增饲第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用6.3.3有源带通滤波电路高通WL低通WHuiuo带通滤波器是由低通RC环节和高通RC环节串联而成的。WHWL通带电压增益ufufAAA3u0中心频率RCf210品质因素QufAQ31通频带QfBW0iuouRR23C1RFR++-CRR2颇庚鹏瞧梧测淡始打泅节左膊苏屈压炬缅慎范叮擅哎淘平量崇声炕岳发须第6章集成运算放大器及其应用第6章集成运算放大器及其应用例6.3.2下图电路中，R=7.96k，C=0.01F，R3=15.92k，R1=24.3k，RF=46.2k，求该滤波器的中心频率、带宽、通带电压增益通带电压增益293u0ufufAAA中心频率kHz2210RCf品质因素Q1031ufAQ通频带2000QfBW9.211