运算放大器ppt 介绍

第二章运算放大器概述实际运放的电压传输特性(了解)：设：电源电压±VCC=±10V。运放的AVO=104│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。AVO越大，线性区越小，当AVO→∞时，线性区→0概述1.理想运算放大器：开环电压放大倍数AV0=∞差摸输入电阻Rid=∞输出电阻R0=0第二章运算放大器为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：理想运放工作在线性区条件电路中有负反馈！运放工作在线性区分析方法虚短（UP=UN）虚断（iP=iN=0）2.线性区1.理想运算放大器：第二章运算放大器3.非线性区（正、负饱和输出状态）运放工作在非线性区的条件：电路开环工作或引入正反馈！运放工作在非线性区的分析方法在第九章讨论2.线性区1.理想运算放大器：第二章运算放大器2.3基本线性运放电路三种基本组态vIvO-+RfR1AvNvPR21.反相比例运算电路0P=vfON1NIRvvRvv=I1fOvRRv=输出与输入反相虚短虚断PN=vv平衡电阻Rf=R1特例R2反号器Vo=-VivIvO-+RfR1AvNvPR2三种基本组态1.反相比例运算电路例1.R1=10k,Rf=20k,Vi=-1V。求:VoAV=-（Rf/R1）=-20/10=-2Vo=AVVi=(-2)(-1)=2V特点：•反相端虚地，故共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低•输出电阻小，带负载能力强•要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M2.3基本线性运放电路vIvO-+RfR1AvNvPIPvv=2.同相比例运算电路fON1N0RvvRv=I1fO)1(vRRv=输出与输入同相vIvO-+AvNvP虚短虚断特例PNvv=R1=∞Vo=Vi电压跟随器2.3基本线性运放电路vIvO-+RfR1AvNvP2.同相比例运算电路例2.R1=10k,Rf=20k,Vi=-1V。求:Av=1+=1+20/10=3RfR1Vo=AvVi=(3)(-1)=-3V特点：•输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强（P30图2.3.3）•V-=V+=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模抑制比要求高2.3基本线性运放电路_+RfR1R2vi2voR3vi13.差分式放大电路虚短虚断PNvv=fON1Ni1RvvRvv=3P2Pi20RvRvv=i11fi23231f1O))((vRRvRRRRRRv=2.3基本线性运放电路_+RfR1R2vi2voR3vi13.差分式放大电路叠加定理特例减法器当,231fRRRR=则)(i1i21fOvvRRv=若继续有,1fRR=则i1i2Ovvv=Vi1单独Vi2单独i11fi23231f1O))((vRRvRRRRRRv=2.3基本线性运放电路(VS–VK)/R1=(VK–0)/R2+(VK–VN)/R3KR1R2R3Rf(VK–VN)/R3=(VN–VO)/RfPNvv=VO=-2.5VsP0v=2.3基本线性运放电路例1：求电路的电压放大倍数Avf例2：求电路的电压放大倍数AvfA1R1R8R2voR3R4viR7R6R5A2A3v+3vo3v+1ovRRRv4343=35631=vRRvo37881ovRRRv===887655443RRRRRRRRRvvAiovf2.3基本线性运放电路VN1VN2(VN1–VN2)=(V3–V4)*(R1/(2*R2+R1))VO=-V3*(R3/R4)+V4*(R4/(R3+R4))*(R4/R3+1)2.3基本线性运放电路运算电路1NS1-RvvfON-Rvv=根据虚短、虚断得：2S2f1S1fO-vRRvRRv=f21RRR==若PN=vv2NS2-RvvR2RfR1vS2vS1iIvONP+–则有2S1SO-vvv==0Pv4.加法电路叠加定理反相放大器派生同相放大器派生？2.3基本线性运放电路例:设计一加减运算电路设计一加减运算电路，使Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3解：用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K，且R4=100K则：R1=50KR2=20KR5=10K平衡电阻R3=R1//R2//Rf1=12.5KR6=R4//R5//Rf2=8.3KVi2-+A1Rf1R3Vo1R2Vi1R1-+A2Rf2R6VoR4Vi3R52.3基本线性运放电路T型网络反相比例运算电路IIOuRRuRRRu1f142==21ii=IMuRRu12=IMuRRRRui31233==33ii==124iii又4422RiRi=Ou43121)(RiiRi=4312121)(RuRRRRuRRuuIIIO=当R3=∞时IIouRRRRuRRRu3142142=1i021RuRuMI==1i1.积分电路式中，负号表示vO与vS在相位上是相反的。“虚短”“虚断”PN=vv设电容器C的初始电压为零，则=tvRCvd1SO（积分运算）d(vN=RvSCdt-vN-vO)P=0v2.4基本线性运放电路应用举例：tVS0tVo0=tvRCvd1SO输入方波，输出是三角波。2.4基本线性运放电路2.4基本运算电路了解了解2.4基本线性运放电路P39例2.4.3R=10KC=5nF例已知：vc(0)=0,画输出电压波形。例2.4.3解:(1)t:0—t1)(510VttRCvdtvRCvstso===8vo(t1)=8V(2)t:t1—t2)t(vdtvRC1v1ottso1=8)(1=ttRCvs8)(1.01=ttvo(t2)=0V4.微分运算电路RViOR=tVCdtdqiCCdd==CRii==dtiCVCC1NPVV=0==NPii0=RiVRO=RiC=tVRCCdd=tVRCVIodd=ICVV=t0uotuisin=若输入：则：)90sin(cos==tRCtRCuotVRCVIodd=应用举例１：输入方波，输出是尖顶波应用举例2：输入正弦波输出余弦波滞后90°uit0tuRCuIodd=实用微分运算电路(与习题P512.4.12大致相同)限制输入电流限制输出电压补偿电容，提高稳定性逆函数型微分运算电路21ii=NPuu=0==NPii221RVRVOI==dtCRO3O2VV1011==NPVVIOVRRV122=IVRR12=dtCRO3V1=dtRCRROI132VVdtdRCRRI132OVV=利用积分运算电路来实现微分运算电路同相积分运算电路11Cii=dtuudCRuONN=dtduCdtduCON=RudtduCdtduCNNO=22Cii=dtduCRuuPPI=RudtduCRuPPI=PNuu=RudtduCIO==dtuRCuIO1同相积分运算电路调节器电路FCiii=110==NPuudtduCiIC11=11RuiI=dtduCRuRRRiuIIFR121222==22CROuuu==dtCF2C2iu1=dtRudtduCCII1121=dtuCRuCCII21211dtduCRuRRuIIO1212=dtuCRuCCII212112.4基本运算电路其中，IES是发射结反向饱和电流，vO是vS的对数运算。)1e(TBEESEC=VvIiiBJT的发射结有BEOvv=利用虚短和虚断，电路有vSTiCRiNvO–+P当时，V7.0BETvVTBEeESECVvIiiRviiSC==TBEeESECVvIiiESTSTOlnlnIVRvVv=3.对数运算电路利用PN结的指数特性实现对数运算2.4基本运算电路vO是vS的反对数运算（指数运算）4.反对数运算电路BESvv=利用虚短和虚断，电路有要求V7.0BEST=vvVTSeESOVvIv=RivFO=TBEeESEFVvIiivSvORiFTiE–+2.4基本运算电路5.乘法电路根据两数相乘的对数等于两数的对数之和，2.4基本运算电路设计思考题讨论1、vo=-10vS1且Ri=10K2、vo=2vS1—5vS2•由同相求和电路及反号器构成：•由反相求和电路及反号器构成：2s2f1s3fovRRvRRv=P3fov)RR1(v=)v(RRRvRRRvS2211S1212P=•由一个运放构成：vo=2vS1—5vS21414222)1(sfsfovRRRRRvRRv=3、vo=6vS1—5vS2—3vS3•由一个运放实现：•由二个运放实现：1s41432f2s2f3s3fovRRR)R//RR1(vRRvRRv=XELvImV26'R=YXOvKvv=对于差放有：XbeL'=OvrRvey3CERv212II=1.基本原理2.5模拟乘法器电路P2952.5模拟乘法器电路YXO=vKvv2、模拟乘法器符号K为比例因子，一般为正。3、乘法运算2.5模拟乘法器电路4、乘方和立方运算2.5模拟乘法器电路5、除法运算根据虚端虚断有：Vo与vx1、vx2之商成比例，实现了除法运算只有当vx2为正极性时，才能保证运放处于负反馈状态vx1则可正可负-+OxvKvv22=2.5模拟乘法器电路6、开平方运算电路根据虚端虚断有：只有当vX为负值时才能开平方图中的二极管即为保证这一点而接入的2O2Z1XKvvRvRvZ==3X212O2O21X3O2OO1O22OO1===vKRRvRvRvvKvKvvKvv==2.5模拟乘法器电路7、开立方运算电路根据虚端虚断有：当vX为正值时，vO为负值当vX为负值时，vO为正值。本章小结1．集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析，“虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工具。2．对于精度要求高的运放电路，需要考虑实际运放参数的影响。由于运放的开环电压增益、输入电阻、输出电阻、共模抑制比及各种失调量等都不是理想值，它们必然要给电路带来误差。对这种电路的误差分析，应根据电路的具体情况，选择适当的运放模型。3．集成模拟乘法器是一种重要的模拟集成电路，在信号处理和频率变换方面得到了广泛的应用。乘法器内部电路较为复杂，对生产工艺的要求也较高。熟练掌握这种器件在各种运算电路中的使用方法，是要求的重点。习题2.1.12.1.28.1基本运算电路2.1.38.1基本运算电路2.1.48.1基本运算电路2.1.68.1基本运算电路2.1.88.1基本运算电路2.1.98.1基本运算电路2.1.122.1.152.3.22.4.12.4.32.1基本运算电路