集成运算放大器及其应用PPT讲义

集成运算放大器及其应用第3章集成运算放大器及其应用3.1 集成运算放大器简介3.2 集成运放在信号运算电路中的应用3.3 集成运算放大器电路中的负反馈3.4 集成运算放大器在信号处理电路中的应用3.5 集成运算放大器在波形产生电路中的应用3.6 集成运算放大器的使用3.7 集成运算电路的Multisim仿真小结第3章重点理想运算放大器的特点运算放大器的运算功能负反馈的概念、负反馈类型的判断、负反馈对放大器性能的影响比较器正弦波振荡器3.1集成运算放大器简介3.1.1集成运算放大器的特点（1）内部级间均采用直接耦合方式。（2）高阻值电阻常用晶体管恒流源电路代替。（3）集成电路中各元件采用相同工艺制作在同一硅片上，同类元件对称性好，且温度性能一致，易获得相同特性的晶体管、阻值相等的电阻，特别适合差分放大电路。3.1.2集成运算放大器的组成3.1.3集成运算放大器的主要参数1．开环电压放大倍数（开环差模电压增益）Ad:104~107倍2．输入失调电压Uis:一般Uis为几毫伏3．输入失调电流Iis=|IIB1-IIB2|(ui=o),零点几到零点零几微安4．输入偏置电流IIB==|IIB1+IIB2|/2，零点几微安5．最大差模输入电压UidM：十几至几十伏6．最大共模输入电压UicM：十几伏7．最大输出电压±UoM：接近于电源电压理想运放：RiKCMRRRo0Ao运放符号：uo=Au(u+-u-)3.1.4理想集成运算放大器及分析依据线性区Ao很大，运放的线性范围ε很小，必须加负反馈才能使其工作于线性区运算放大器的传输曲线理想运放的分析 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 （在线性区）饱和区Uo=±UoMRi,Ii0,同相和反相输入两端间可视为断开☆虚断☆虚短同相和反相输入端间可视为短路（电压）3.2集成运放在信号运算电路中的应用理想运放：RiKCMRRRo0AoRi,Ii0,同相和反相输入两端间可视为断开（电流）☆虚断☆虚短同相和反相输入端间可视为短路（电压）理想运放、虚短、虚断的概念1反相比例运算反相器 R1=RF uo=－ui3.2.1比例运算电路平衡电阻R2作用:使输入端对地的静态电阻相等。2同相比例运算u-u+=ui 虚短；i1if虚断ifi1电压跟随器虚短虚断u+~ui1、ui2？叠加原理3.2.3减法运算电路（差动放大器）叠加原理当R1=R2，R3=Rf时当R1=R2=R3=Rf时uo迭加求解法根据电路的对称性uo3.2.4积分运算电路=RC——积分时间常数（2）如果积分器从某一时刻输入一直流电压，输出将反向积分，经过一定的时间后输出饱和。U积分时限3.2.5微分运算u-u+=0=RC——微分时间常数思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 1、理想运算放大器的特点是什么？2、什么是虚断和虚短？3、工作在线性放大区的运算放大器电路有什么共同点？4、为什么在分析运算电路时可用叠加定理？习题：P953-3，3-5，3-8，3-123.3集成运放电路中的负反馈凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈 开环/闭环反馈框图：若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈+3.3.1负反馈的概念反馈框图：负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点3.3.2反馈类型的判断不同类型的反馈对电路的作用不同。判别：有无、正负、交直流、电压/电流、串联/并联反馈（1）有无反馈电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部是否引回到输入端。负反馈的分析方法（2）交流/直流反馈电路输出端的信号引回到输入端是交流还是直流。（可交直流）（3）正/负反馈运放电路中反馈引入反相输入端——负反馈 引入同相输入端——正反馈 电压串联负反馈电流串联负反馈负反馈类型判断负反馈类型判断电压并联负反馈电流并联负反馈判断！三、负反馈对放大器性能的影响（1）提高放大倍数的稳定性负反馈使放大倍数下降。在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。（2）负反馈改善波形的失真（3）负反馈对输入、输出电阻的影响1)串联反馈——输入电阻2)并联反馈——输入电阻（4）负反馈对通频带的影响展宽频带3)电流反馈——输出电阻2)电压反馈——输出电阻3.4.1电压比较器开环，饱和区 U+>U- Uo=+UoM U+<U- Uo=-UoM 3.4集成运放在信号处理电路中的应用t+UoM-UoM例：过零比较器：利用电压比较器将正弦波变为方波。稳定输出电压电压比较器的另一种形式一阶有源低通滤波器0=？二阶有源低通滤波器0PID校正电路uo=?思考题1、什么叫负反馈？负反馈对放大器的性能有何影响？2、负反馈有哪些类型?3、电压比较器是运算放大器的非线性应用？比较器有什么用途？4、什么是有源滤波？习题：P993-21，3-23，3-26，3.5.1正弦波振荡器1、自激振荡原理3.5集成运算放大器在波形产生电路中的应用自激振荡条件的推导：相位条件意味着振荡电路必须是正反馈，振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。文氏桥振荡电路输出频率的调整：电子琴的振荡电路电路：电路结构：下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的输入端。1、矩形波发生器工作原理上下限：3.5.2矩形波发生器工作原理：(a)设uo=+Uom此时，输出给C充电!U+H则：u+=U+H一旦uc>U+H,就有u->u+uo立即由＋Uom变成－Uom!在uc<U+H时，u-<u+,uo保持+Uom不变；C经输出端放电，U+L(b)当uo=-Uom时，u+=U+Luc达到U+L时，uo上翻。当uo重新回到＋Uom以后，电路又进入另一个周期性的变化：周期与频率的计算：思考题：点b是电位器RW的中点，点a和点c是b的上方和下方的某点。试定性画出点电位器可动端分别处于a、b、c三点时的uo～uc相对应的波形图。3.5.3三角波发生器矩形波经积分电路便可产生矩形波，但是此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。反向积分电路上行的迟滞比较器周期和频率的计算：改型电路调整电位器RW可以使三角波上下移动改进电路锯齿波发生器压频转换在ui的作用下，uo积分：3.6集成运放的选择与应用3.6.1选型网上查找或查手册。通用型，高输入阻抗型，低漂移型，低功耗型，高速型，高压型，大功率型等。3.6.2使用中应注意的几个问题1、消振2、调零3、保护（1）输入保护（2）输出保护（3）电源保护4、扩大输出电流集成运放应用实例一、电桥放大器二、电流源要求输出电阻大，要有电流负反馈。FIL负载悬地！二、电流源要求输出电阻大，要有电流负反馈。负载接地的电流源自己推导三、电压、电流与电阻的测量：指针式万用 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的缺点：（1）不能测量微小电压；（2）Rg不是0或，因此引起误差；（3）作交流测量时，表盘刻度是非线性的，影响精度。同相输入的电流源可以作为电压表输入电阻大，相当于电压表的内阻是无穷。IG正比于UX选用：IG=100A，RF=10，则：UX=IGRG=1mV此电路的优点1、能测量较小的电压；2、输入电阻高，对被测电路影响小；3、与RG无关，表头的互换性好；4、RF小，可以做得较精密。电压表扩大量程1mV表头分压电阻的计算取R1=100k解出：R2=900k,R3=1M电流表1mV表头10010A10100A11mAIgR=Ug=1mV电阻表思考题1、正反馈有什么作用？2、自激振荡的条件是什么？3、举例说明，生活中正反馈和负反馈。4、在正弦波发生器中为什么要有负反馈？5、运放在使用中有哪些保护方式？6、为什么要进行调零？7、运算放大器还有哪些应用？习题：P993-24，3-25