反相比例电路.ppt

6.1.1 反相比例电路反相比例电路6.1.2 同相比例电路同相比例电路本节内容本节内容1 集成运算放大器（简称集成运放）是一种理想的增益集成运算放大器（简称集成运放）是一种理想的增益器件。为了分析方便，把集成运放电路均视为理想器件，器件。为了分析方便，把集成运放电路均视为理想器件，应满足：应满足：（1）开环电压增益）开环电压增益 Au=（2）输入电阻）输入电阻Ri=，输出电阻，输出电阻Ro=0 （3）开环带宽）开环带宽 BW=（4）同相输入端端压与反相输入端端电压）同相输入端端压与反相输入端端电压UP=UN 时，时，输出电压输出电压Uo=0，无温漂，无温漂。因此，对于工作在线性区的理想运算放大器应满足因此，对于工作在线性区的理想运算放大器应满足“虚短虚短”：即：即UP=UN；“虚断虚断”：即：即iP=iN=0 本章讨论的本章讨论的即是上述即是上述“虚短、虚短、”“虚断虚断”四字法则的灵活应用。四字法则的灵活应用。2 将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。比例电路是实现输出电压路。比例电路是实现输出电压 Uo 与输入电压与输入电压 Ui，成，成一定比例关系的运算电路。一般表达式为：一定比例关系的运算电路。一般表达式为：其中其中 k 为比例系数。根据输入信号的不同接法，为比例系数。根据输入信号的不同接法，比例电路有三种基本形式：反相输入、同相输入和比例电路有三种基本形式：反相输入、同相输入和差动输入。差动输入。36.1.1 反相比例电路反相比例电路1 1、反相比例电路组成、反相比例电路组成电路的反馈电路的反馈组态组态是：是：电压并联负反馈电压并联负反馈电路的反馈网络电路的反馈网络：如图所示反向比例运算电路如图所示反向比例运算电路的组成下图所示。由图可见，输入电压的组成下图所示。由图可见，输入电压ui通过电通过电阻阻R1加在运放的反向输入加在运放的反向输入端。端。Rf是沟通输出和输入是沟通输出和输入的通道。的通道。图图61反相比例运算电路反相比例运算电路4 （1）运放两个输入端电压相等并等于）运放两个输入端电压相等并等于0，故没，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。特殊要求。（2）uN=uP，而，而uP=0，反相端，反相端R1没有真正接地，没有真正接地，故称故称“虚地虚地”点。点。（3）电路在深度负反馈条件下，电路的输入电）电路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为阻为R1，输出电阻近似为零。，输出电阻近似为零。因反向比例运算电路带有负反馈网络，所以，集因反向比例运算电路带有负反馈网络，所以，集成运放工作在线性工作区。利用成运放工作在线性工作区。利用“虚断虚断”和和“虚短虚短”的概念可分析输出电压和输入电压的关系。的概念可分析输出电压和输入电压的关系。反相比例电路的特点：反相比例电路的特点：52、反相比例电路电压放大倍数反相比例电路电压放大倍数由虚断得：由虚断得：I+=I=0 及及 If=I1，U+=I+R0=0(V)由虚短可知：由虚短可知：U=U+=0(V)，即即“虚地虚地”6T形网络反向比例运算电路中形网络反向比例运算电路中的平衡电阻为：的平衡电阻为：如果要求放大倍数如果要求放大倍数100，R1=R2=R4=100k，则：，则：R3=1.01k 3、反相比例电路特例反相比例电路特例T形网络反向比例运算电路形网络反向比例运算电路T形网络反向比例运算放大器：形网络反向比例运算放大器：将将反向比例运算放大器电路中的电反向比例运算放大器电路中的电阻阻Rf被被R2、R3和和R4电阻所组成的电阻所组成的T形网络替代。形网络替代。7T形网络反向比例运算放大形网络反向比例运算放大器的放大倍数：器的放大倍数：当当R3=时，该式与的结论时，该式与的结论相同。相同。T形网络电路的输入形网络电路的输入电阻也是电阻也是R1，但引入，但引入R3以后，以后，使电路的反馈系数减小，电使电路的反馈系数减小，电压放大倍数增加，用较小的压放大倍数增加，用较小的反馈电阻，可以得到较大的反馈电阻，可以得到较大的电压放大倍数。电压放大倍数。6.1.2 同相比例电路同相比例电路1 1、同相比例电路电路组成、同相比例电路电路组成 电路的反馈网络：电路的反馈网络：如图所示输入电压如图所示输入电压ui通过电通过电阻阻RP加在运放的同向输入端。加在运放的同向输入端。Rf是是沟通输出和输入沟通输出和输入的通道。的通道。根据虚短的概念有：根据虚短的概念有：9同相比例电路的特点：同相比例电路的特点：（1 1）输入电阻高；）输入电阻高；（2 2）由于由于 ，电路的共模输入信号高，电路的共模输入信号高，因此集成运放的共模抑制比要求高。因此集成运放的共模抑制比要求高。同向比例运算放大器是属于电压串联负反馈放大器。同向比例运算放大器是属于电压串联负反馈放大器。利用利用“虚断虚断”和和“虚短虚短”的概念可分析输出电压和输的概念可分析输出电压和输入电入电压的关系。根据压的关系。根据“虚断虚断”的概念可得：的概念可得：根据根据“虚短虚短”的概念可得：的概念可得：根据电压放大倍数的表达式可得：根据电压放大倍数的表达式可得：2 2、同相比例电路电压放大倍数、同相比例电路电压放大倍数10式中的式中的P为串联电路的分压比，所为串联电路的分压比，所以该电路的电压放大倍数为：以该电路的电压放大倍数为：两种形式的同向运算电路，电压放两种形式的同向运算电路，电压放大倍数的公式仅相差一个分压比大倍数的公式仅相差一个分压比P。3、改进型同相比例电路改进型同相比例电路 为了电路的对称性和平衡电阻的调试方便，同为了电路的对称性和平衡电阻的调试方便，同向比例运算放大器通常还接成如下图所示的形式。向比例运算放大器通常还接成如下图所示的形式。因该电路的因该电路的u+为：为：11根据式：根据式：可得：可得：上式说明上图所示电路的电压放大上式说明上图所示电路的电压放大倍数等于倍数等于1 1，输出电压随着输入电压，输出电压随着输入电压的变化而变化，具有这种特征的电路的变化而变化，具有这种特征的电路称为称为电压跟随器电压跟随器。4 4、同相比例电路特例、同相比例电路特例电压跟随器电压跟随器电压跟随器是同相比例运算的特例电压跟随器是同相比例运算的特例。假如对普通的同相。假如对普通的同相比例电路，令比例电路，令Rf=0（或（或R1=），则电路变成如下图所示），则电路变成如下图所示的形式。的形式。12如下图所示的同向比例运算电路，已知如下图所示的同向比例运算电路，已知Au=10，且，且R1=R2。（1）求）求R3和和R4与与R1的关系。的关系。（2）当输入电压）当输入电压ui=2mV时，时，R1的接地点因虚焊而开路，求的接地点因虚焊而开路，求输出电压输出电压uo的值。的值。解解根据根据：式可得式可得：已知已知R1=R2，故，故R3=R4。将结果代入式：。将结果代入式：可得：可得：R3=R4=10 R1例题例题113 当当R1的接地点断开时，相当于式的接地点断开时，相当于式 中的中的R1=，电路变成电压跟随器。根据电压跟随器输出，电路变成电压跟随器。根据电压跟随器输出电压与输入电压相等的特征可得：电压与输入电压相等的特征可得：14解解该运算电路该运算电路由两级运算电路组由两级运算电路组成，第一个运放成，第一个运放A1组成同向比例运算组成同向比例运算放大器，第二级放大器，第二级A2组成反向比例运算组成反向比例运算放大器，根据多级放大器，根据多级放大器电压放大放大器电压放大倍倍数的公式可得：数的公式可得：如下图所示的比例运算电路，已知如下图所示的比例运算电路，已知Au=-33，且，且R1=10k，R2=R4=100k。求。求R5和和R6的阻值。的阻值。例题例题215根据根据RP=RN的关系可得的关系可得R6的的值为：值为：解解电压放大被多数为：电压放大被多数为：R5=300k R6=R4/R5=75k 1617