集成运算放大器基本运算电路研究.ppt
第九章第九章 设计研究型实验设计研究型实验实验二实验二 集成运算放大器集成运算放大器基本运算电路研究基本运算电路研究一、实验目的一、实验目的1.研究由集成运放构成的比例、加法、减法、研究由集成运放构成的比例、加法、减法、积分等基本运算电路的组成与功能，加深积分等基本运算电路的组成与功能，加深对集成运放线性应用电路结构和性能特点对集成运放线性应用电路结构和性能特点的理解。掌握其设计方法。的理解。掌握其设计方法。2.通过对运算放大器基本应用电路的实验研通过对运算放大器基本应用电路的实验研究，掌握其设计方法。究，掌握其设计方法。3.了解运算放大器构成的基本运算电路在实了解运算放大器构成的基本运算电路在实际应用时的局限性和应考虑的问题。际应用时的局限性和应考虑的问题。二、实验理论基础二、实验理论基础1.集成运算放大器概述集成运算放大器概述2.高电压增益，高电压增益，3.高输入电阻，高输入电阻，4.低输出电阻，低输出电阻，5.直接耦合的多级放大集成电路。直接耦合的多级放大集成电路。6.由于集成运放具有极高的差模电压增益，由于集成运放具有极高的差模电压增益，要使其稳定工作于线性区，必须加深度负反馈，要使其稳定工作于线性区，必须加深度负反馈，否则它将工作于饱和区或非线性状态。否则它将工作于饱和区或非线性状态。在集成运放的输入端与输出端之间接上不在集成运放的输入端与输出端之间接上不同的反馈网络，便可方便地实现不同用途的电同的反馈网络，便可方便地实现不同用途的电路，例如信号放大、信号运算、信号处理（滤路，例如信号放大、信号运算、信号处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换等。波、调制）以及波形的产生和变换等。所谓所谓反馈反馈，就是把输出回路中的某个电量，就是把输出回路中的某个电量（电压或电流），通过一定的电路（电压或电流），通过一定的电路（反馈网络反馈网络）送回到放大器的输入回路。送回到放大器的输入回路。如果反馈到输入回路中去的电量是对输入如果反馈到输入回路中去的电量是对输入信号起信号起抵消作用抵消作用，结果使放大倍数减小的，称，结果使放大倍数减小的，称为为负反馈负反馈。反之，称为正反馈。反之，称为正反馈。电压反馈、电流反馈，串联、并联反馈电压反馈、电流反馈，串联、并联反馈。在分析或设计集成运放构成的电路时，通在分析或设计集成运放构成的电路时，通常可认为它是常可认为它是“理想的理想的”，那么理想的运算放那么理想的运算放大器是怎样的呢？大器是怎样的呢？输入阻抗输入阻抗Ri=开环差模电压增益开环差模电压增益Avd=输出阻抗输出阻抗Ro=0 共模抑制比共模抑制比CMRR=带宽带宽BW=失调、温漂、内部噪声均为零失调、温漂、内部噪声均为零2.理想运放在线性应用时的两个重要特性理想运放在线性应用时的两个重要特性“虚短虚短”：V+=V-。即运放的两个输入端的电位即运放的两个输入端的电位“无限无限”接近，接近，就象短路一样，但不是真正的短路就象短路一样，但不是真正的短路-虚短。虚短。“虚断虚断”：I+=0、I-=0。即运放的两个输入端的偏置电流趋于即运放的两个输入端的偏置电流趋于0，就，就象断路一样，但不是真正的断路象断路一样，但不是真正的断路-虚断。虚断。VoViRFR1RPRL 这是一个电压并联负这是一个电压并联负反馈电路反馈电路放大倍数放大倍数Avf输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻1.反相比例放大器反相比例放大器 三、基本运算电路三、基本运算电路输出与输入成比例关系输出与输入成比例关系 这实际上是反相放大器这实际上是反相放大器的扩展应用，可以以此的扩展应用，可以以此类推到多个输入信号。类推到多个输入信号。输出电压输出电压Vo：2.反相权重加法器反相权重加法器 若若R1=R2，则，则VoVi1RFR2RPR1Vi2若若R1=R2=RF，则，则输出电压为输入电压的简单反相相加。输出电压为输入电压的简单反相相加。这是电压串联负反馈放大这是电压串联负反馈放大器，特点是：器，特点是：输出电压输出电压Vo：3.同相放大器同相放大器 若若 R1=，则，则VoViRFR2R1这是一个电压跟随器。这是一个电压跟随器。利用叠加定律可得：利用叠加定律可得：4.差动放大器（减法器）差动放大器（减法器）若若电路完全对称，即：电路完全对称，即：VoVi1RFR2RPR1Vi2输出电压与两个输入电压之差成正比。输出电压与两个输入电压之差成正比。R1=R2，RF=RP，则：，则：输出电压输出电压Vo：5.反相积分器反相积分器 当输入信号为一阶跃信号时，当输入信号为一阶跃信号时，VoCR1RPViVi(t)=0,t0E,t05.反相积分器反相积分器 VoCR1RPViVi(t)=0,tR1，通常取，通常取 Rf 10R1实验电路板实验电路板信信号号源源电电 源源12V积分电路积分电路运算电路运算电路各分各分压信压信号源号源正弦信号发生器正弦信号发生器调调零零电电位位器器黄黄色色黑黑色色红红色色串联应用串联应用 下次实验预习内容：下次实验预习内容：晶体管共射放大电路设计研究晶体管共射放大电路设计研究 对应实验教程对应实验教程 第第8章实验一、第章实验一、第9章实验三章实验三 实验内容以课件实验内容以课件PPT为主。为主。
