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2 运算放大器.ppt

2 运算放大器

wangqiuye001
2011-02-19 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《2 运算放大器ppt》,可适用于高等教育领域

集成电路运算放大器第章集成运放的线性应用集成电路运算放大器集成电路运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器第章集成运放的线性应用集成电路运算放大器集成电路运算放大器的代表符号运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型图运算放大器的电路模型通常:开环电压增益Avo≥(很高)输入电阻ri≥Ω(很大)输出电阻ro≤Ω(很小)vO=Avo(vP-vN)(V-<vO<V+)运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型图运算放大器的电路模型理想集成运放开环电压增益Avo→∞输入电阻ri→∞输出电阻ro→vO=Avo(vP-vN)(V-<vO<V+)若vo一定值则vpvN虚断虚短运算放大器的传输特性运算放大器的传输特性当Avo(vP-vN)≥V+时vO=V+当Avo(vP-vN)≤V时vO=V电压传输特性vO=f(vP-vN)线性范围内vO=Avo(vP-vN)Avo斜率end非常大(vP-vN)线性范围非常窄运算放大器的非线性应用理想集成运放开环工作时称集成运放工作在非线性区运算放大器的非线性应用运算放大器的线性应用集成运放引入负反馈vO=Avo(vPvN)而理想运放Avo→∞∴应有vPvN运放工作在线性区特征是引入深度负反馈运算放大器的线性应用称工作于线性区可灵活运用虚短、虚断概念分析集成运放的线性电路vO为有限值(V-<vO<V+)又运放基本线性电路运放基本线性电路同相比例放大电路反相比例放大电路同相比例放大电路利用虚短和虚断得同相比例放大电路电压串联负反馈(可作为公式直接使用)电压串联负反馈特点:①运算电路输入电阻很大③运算放大器输入端有共模信号(无虚地尽管仍有虚短)②输出电阻RoRo→→∞电压串联负反馈vo=vn≈vp=vi电压跟随器电压跟随器的作用无电压跟随器时负载上得到的电压电压跟随器时ip≈vp≈vsvo≈vp≈vs反相比例放大电路根据虚短和虚断的概念有vn≈vp=i=i(可作为公式直接使用)反相比例放大电路电压并联负反馈平衡电阻保证集成运放的输入级差放的对称性反相比例放大电路若R=Rvo=vI反相器(模拟)特点:反相比例放大电路③运算放大器输入端无共模信号(虚地!)①输入电阻Ri②输出电阻RoRo→例指针式(磁电式)直流毫伏表电路当R>>R时()试证明VS=(RRR)IM解:()根据虚断有II=例指针式(磁电式)直流毫伏表电路()R=R=kR=k输入信号电压VS=mV时通过毫伏表的最大电流IM(max)=?根据虚短有VP=VN=当R>>R时end()代入数据计算即可电流并联负反馈求和电路(加法电路)求和电路(加法电路)根据虚短:根据虚断:反相比例求和电路输出再接一级反相电路(加法运算)可扩展为多个输入电压相加求差电路(减法电路)第一级反相比例第二级反相加法()利用信号取反求和以实现减法运算即(减法运算)求差电路(减法电路)()差分式减法电路根据虚短、虚断()差分式减法电路实现了对差分信号的放大此电路也可用叠加原理来分析①vi单独作用时vi接地为一反相比例放大器②vi单独作用时vi接地为一同相比例放大器则仪用放大器v–v又作为后级差分式减法器的输入此电路输入电阻高、输出电阻低且抑制共模信号的能力强利用差分式减法器①②①式代入②式得仪用放大器电路如图所示集成运放输出电压的最大幅值为±V填表。求电路的运算关系积分电路和微分电路ic不是常数∴vo随t呈指数规律↑不是线性积分。如何能实现线性积分?必须恒流充电!回忆一阶RC积分电路由一阶系统过渡过程积分电路和微分电路积分电路根据“虚短”得根据“虚断”得设电容器C的初始电压为零则(积分运算)负号表示:vI为,输出为负向积分vI为,输出为正向积分反相积分电路当vI为阶跃电压时有即为恒流充电vo由例例图R=K,C=nF,V=V,V=VVc()=,vI的波形为已知求vo波形=V=V在正向积分段在反向积分段积分电路如图所示:虚短iC=iR把积分电路的R、C对换位置得微分电路虚断微分电路若vi为正弦波则这表明随着f↑→vo↑即此电路对高频噪声敏感!改进电路:减小对高频噪声的增益归纳与推广归纳与推广上面讨论的比例放大、加法、减法、积分、微分等运算电路可用下面的一般电路形式实现:Z、Zf:改变Z、Zf的形式可实现各种基本运算。传递函数RLC串、并联电路的复数阻抗右侧括号内第一、二两项表示比例运算第三项表示微分运算第四项表示积分运算传递函数:此为比例积分微分运算电路在自动控制系统中常用于组成PID调节器。比例积分运算用于提高调节精度微分运算则用于加速过渡过程变跨导式模拟乘法器P变跨导式模拟乘法器P变跨导式模拟乘法器的工作原理模拟乘法器的应用模拟乘法器的符号和等效电路:若vx、vy可正、可负称四象限模拟乘法器与集成运放结合通过各种不同的外接电路可实现乘法、除法、乘方、开方等运算还可组成调制解调器等。vo=Kvxvy运算电路运算电路放模拟乘法器的应用乘方除法只有当vX为正极性时才能保证运算放大器是处于负反馈工作状态而vX则可正可负故属二象限除法器。利用虚短和虚断概念有由乘法器的功能有模拟乘法器做为反馈环节则∴v必须为负值否则引入正反馈。①负电压开平方电路②正电压开平方电路v=v=Kvo又v必须为正值否则引入正反馈。开平方运算电路平方电路为反馈环节开立方运算电路设R=R∴在反馈电路中插入更多乘法器可以实现更高次开方运算电路。vI可正可负电路都引入负反馈立方电路为反馈支路对音频信号的调制:将音频信号“装载”于高频信号的过程。分调幅、调频和调相。通信领域信号由发送端经调制输出接收端对信号解调还原成原来的信息。如调幅广播、调频广播用模拟乘法器实现调制与解调调制信号载波信号模拟乘法器的输出:调幅上式可改写为:可知输出电压的频谱由两个边频和频、差频上边频、下边频在模拟乘法器输出端加一带通滤波器滤掉上边频信号即为单边频振幅调制器。载波信号vc和调制信号vs分别加于模拟乘法器两个输入端。②解调:从调幅波中提取调制信号的过程称为解调。②解调:从调幅波中提取调制信号的过程称为解调。模拟乘法器两输入端分别接调幅波的下边带信号和载波信号end输出端通过低通滤波器取出二者的差频即为调制信号作业:vo=Vvo=V(a)(c)图题,求vo、vo、vo的值图题,求vo的表达式小测验*答案:()如下连线*

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