集成运算放大器的线性应用基础.pptx

12.1.2集成运算放大器的模型集成运算放大器的模型uid=ui+-ui-：差模输入电压；：差模输入电压；Auo：集集成成运运放放的的开开环环电电压压放放大大倍数；倍数；Ri：集成运放的输入电阻；：集成运放的输入电阻；Ro：集成运放的输出电阻。：集成运放的输出电阻。Ri Ro0Auo Ii+=Ii-0理想化理想化条件理想化条件“虚虚断断路路”第1页/共54页22.1.3集成运算放大器的电压传输特性集成运算放大器的电压传输特性线性放大区：线性放大区：uo=Auo(ui+-ui-)=Auouid“虚虚短短路路”：Auo uid 0限限幅幅区区：uo=UCC 或或 UEE，uid 可可以以较较大大，不不再再“虚虚短短路路”。第2页/共54页3反相电压传输特性反相电压传输特性第3页/共54页42.2扩展线性放大范围扩展线性放大范围引入深度负反馈引入深度负反馈反相输入组态反相输入组态负负反反馈馈将将反反馈馈信信号号引引向向反反相相输输入入端端，使使反反馈馈信信号号抵抵消消部部分分输输入入信信号号，保保证证在在输输入入信信号号较较大大时时，uid仍仍然然很很小小，在在“虚虚短短路路”范范围围内，从而集成运算放大器工作在线性放大区。内，从而集成运算放大器工作在线性放大区。第4页/共54页5同相输入组态同相输入组态可以保证运放工作在线性区第5页/共54页62.3由集成运放构成的基本运算电路由集成运放构成的基本运算电路2.3.1比例运算放大器比例运算放大器1.同相比例运算放大器同相比例运算放大器第6页/共54页7第7页/共54页8同相比例放大器的特点：同相比例放大器的特点：(1)信号从同相端输入，输出信号与输入信号同相；信号从同相端输入，输出信号与输入信号同相；(2)U+=U-0，反相端和同相端电压相等，反相端和同相端电压相等,即即“虚短路虚短路”；(3)闭环放大倍数大于等于闭环放大倍数大于等于1，可以设计成电压跟随器；，可以设计成电压跟随器；第8页/共54页9(4)闭环输入阻抗进一步增大，趋向于理想闭环输入阻抗进一步增大，趋向于理想条件，即条件，即Rif ；(5)闭环输出阻抗进一步减小，也趋向于理想条件，闭环输出阻抗进一步减小，也趋向于理想条件，即即Rof 0。第9页/共54页10【例例 2.3.1】彰显电压跟随器的隔彰显电压跟随器的隔离离(缓冲缓冲)作作用。用。有一内阻有一内阻 Rs=100 k 的信号源，为一个负载的信号源，为一个负载 (RL=1 k)提供电流和电压。一种方案是将它们直接提供电流和电压。一种方案是将它们直接相连相连(如图如图(a)所示所示)；另一种方案是在信号源与负载之间插入一级电压跟；另一种方案是在信号源与负载之间插入一级电压跟随器随器(如图如图(b)所示所示)。试分。试分析两种方案负载析两种方案负载 RL 所得到所得到的的电压电压 uL 和电流和电流 iL。第10页/共54页111)闭环增益与电压传输特性闭环增益与电压传输特性2.反相比例运算放大器反相比例运算放大器第11页/共54页12第12页/共54页132)闭环输入电阻闭环输入电阻反相比例放大器的特点：反相比例放大器的特点：(1)信号从反相端输入，输出信号与输入信号反相；信号从反相端输入，输出信号与输入信号反相；(2)U-=U+=0，因为同相端电压为零，因为同相端电压为零(接地接地)，所以反相端呈现，所以反相端呈现“虚地虚地”特性；特性；(3)闭环放大倍数闭环放大倍数 Auf=-=-R2/R1；(4)闭环输入电阻较小，闭环输入电阻较小，Rif R1，闭环输出电阻，闭环输出电阻Rof 0。第13页/共54页14【例例 2.3.3】电路如图所示，试问电路如图所示，试问(1)运放运放 A1、A2 的功能各是什么？的功能各是什么？(2)求输出电压求输出电压 与输入电压与输入电压 的关系式，即总增益的关系式，即总增益 的表达式。的表达式。第14页/共54页15【例 2.3.4】有一运放组成的反相比例放大器，如右图所示，电源电压UCC=|UEE|=12 V，求输入信号分别为ui1=1sint(V)和 ui2=2sint(V)时的输出波形图。第15页/共54页162.3.2相加器相加器1.反相相加器反相相加器【例例 2.3.5】试试设设计计一一个个相相加加器器，完完成成 uo=-(2ui1+3ui2)的的运运算算，并并要要求求对对ui1、ui2的的输输入入电电阻阻均均大大于于等等于于100 k。第16页/共54页172.同相相加器同相相加器第17页/共54页182.3.3相减器相减器第18页/共54页19【例例 2.3.6】利用相减器电路可以构成利用相减器电路可以构成“称重放大器称重放大器”。试问，输出电压 uo 与重量(体现在 Rx 变化上)有何关系。第19页/共54页202.3.4积分器积分器差动积分器第20页/共54页21第21页/共54页22【例例 2.3.7】电电路路如如右右图图所所示示，当当t=t1(1s)时时，开开关关 S 接接 a 点点；当当t=t1(1s)t2(3s)时时，开开关关 S 接接 b 点点；而而当当 t t2(3s)时时，开开关关 S 接接 c 点点。已已知知运运算算放放大大器器电电源源电电压压 15 V，初初始始电压电压 uC(0)=0，试画出输出电压，试画出输出电压 uo(t)的波形图。的波形图。第22页/共54页23第23页/共54页242.3.5微分器微分器利用积分器和相加器求解微分方程利用积分器和相加器求解微分方程第24页/共54页252.3.6 电压一电流变换(V/I)和电流一电压变换(I/V)一,电压一电流变换(V/I)负载电流 与负载 无关，而与输入信号 成正比第25页/共54页26二，电流一电压变换I/V第26页/共54页27【例 2.3.8】精密直流电压测量电路第27页/共54页28【例 2.3.9】第28页/共54页29增益可调电路第29页/共54页30【例 2.3.10】第30页/共54页31【例 2.3.11】第31页/共54页32【例 2.3.12】第32页/共54页33【例 2.3.13】第33页/共54页342.4 有源RC滤波器2.4.1 理想滤波器特性及其“逼近”低通带通高通低通带阻全通勃特沃斯滤波器切比雪夫滤波器贝塞尔滤波器椭园滤波器第34页/共54页35第35页/共54页362.4.2 常用的一阶、二阶有源滤波器一阶有源RC滤波器第36页/共54页372.运放作为有限增益放大器的二阶有源滤波器第37页/共54页38二阶低通滤波器第38页/共54页39第39页/共54页403，运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器第40页/共54页41二阶带通滤波器第41页/共54页42第42页/共54页43双T网络带阻滤波器第43页/共54页44用带通和相加器构成的陷波器第44页/共54页45第45页/共54页465.全通滤波器一一移相器第46页/共54页476.状态变量滤波器一一多功能滤波器高通带通低通状态变量滤波器由积分器与相加器(相减器)组成第47页/共54页482.5 集成运放的非理想特性对实际应用的限制精度速度开环增益 Au共模抑制比输入电阻 Ri输出电阻 Ro失调电压 Uos失调电流 Ios输入偏流 失调漂移单位增益带宽压摆率 SR第48页/共54页491.失调电压Uos的影响第49页/共54页502.失调电流与输入偏流的影响失调电流 输入偏流第50页/共54页513.有限的开环增益和带宽带导致的误差第51页/共54页524.有限的压摆率带耒的误差定义：压摆率SR第52页/共54页53例F3140F318F007通用型指标一般第53页/共54页54感谢您的观看！第54页/共54页