电子线路-线性部分-集成运放精选文档.ppt
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1、电子线路-线性部分-集成运放本讲稿第一页,共四十四页6.1集成运放应用电路的组成原理集成运放应用电路的组成原理根根据据集集成成运运放放自自身身所所处处的的工工作作状状态态,运运放放应应用用电电路路分分:线线性性应用电路和非线性应用电路两大类。应用电路和非线性应用电路两大类。线性应用电路线性应用电路 -+AZ1Zfvovs1vs2iZ1 或或 Zf 采采用用非非线线性性器器件件(如如三三极极管管),则则可可构构成成对对数数、反反对对数数、乘法、除法乘法、除法等运算电路。等运算电路。Z1 或或 Zf 采采用用线线性性器器件件(R、C),则则可可构构成成加加、减减、积积分分、微微分分等等运运算电路。
2、算电路。组成:组成:集成运放外加深度负反馈。集成运放外加深度负反馈。因负反馈作用,使运放小信号因负反馈作用,使运放小信号工作,故运放处于线性状态。工作,故运放处于线性状态。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第二页,共四十四页 非线性应用电路非线性应用电路 -+AvOvIVREF组成特点:组成特点:运放运放开环工作。开环工作。由由于于开开环环工工作作时时运运放放增增益益很很大大,因因此此较较小小的的输输入入电电压压,即即可可使使运运放输出进入非线区工作。放输出进入非线区工作。例如电压比较器。例如电压比较器。6.1.1集成运放理想化条件下两条重要法则集成运放
3、理想化条件下两条重要法则 理理想想运运放放 失调和漂移失调和漂移0 推论推论因因则则因因则则第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第三页,共四十四页说明:说明:相当于运放两输入端相当于运放两输入端“虚短路虚短路”。虚虚短短路路不不能能理理解解为为两两输输入入端端短短接接,只只是是(v-v+)的的值值小小到到了了可可以以忽忽略略不不计计的的程程度度。实实际际上上,运运放放正正是是利利用用这这个个极极其其微小的差值进行电压放大的。微小的差值进行电压放大的。同同样样,虚虚断断路路不不能能理理解解为为输输入入端端开开路路,只只是是输输入入电电流流小小到到了可以忽略不
4、计的程度。了可以忽略不计的程度。相当于运放两输入端相当于运放两输入端“虚断路虚断路”。实实际际运运放放低低频频工工作作时时特特性性接接近近理理想想化化,因因此此可可利利用用“虚虚短短、虚虚断断”运运算算法法则则分分析析运运放放应应用用电电路路。此此时时,电电路路输输出出只只与与外外部反馈网络参数有关,而不涉及运放内部电路。部反馈网络参数有关,而不涉及运放内部电路。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第四页,共四十四页 集成运放基本应用电路集成运放基本应用电路 反相放大器反相放大器-+AR1Rf+-vsvoifi1类型:电压并联负反馈类型:电压并联负反馈 因
5、因则则反相输入端反相输入端“虚地虚地”。因因则则由图由图输出电压表达式:输出电压表达式:输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻因因因深度电压负反馈因深度电压负反馈第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第五页,共四十四页 同相放大器同相放大器-+AR1Rf+-vsvoifi1类型:电压串联负反馈类型:电压串联负反馈 因因则则注:同相放大器不存在注:同相放大器不存在“虚地虚地”。因因由图由图输出电压表达式:输出电压表达式:输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻因深度电压负反馈因深度电压负反馈因因则则第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第
6、六页,共四十四页 同相跟随器同相跟随器-+A+-vsvo由图得由图得因因由于由于所以,同相跟随器性能所以,同相跟随器性能优于优于射随器。射随器。归纳与推广归纳与推广 当当 R1、Rf 为线性电抗元件时,在复频域内:为线性电抗元件时,在复频域内:反相放大器反相放大器同相放大器同相放大器拉氏反变换拉氏反变换 得得注:注:拉氏反变换时拉氏反变换时第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第七页,共四十四页 加、减运算电路加、减运算电路 反相加法器反相加法器 6.1.2运算电路运算电路-+AR2Rf+-vs2voifi2R1i1+-vs1因因则则因因 i 0则则即即整理
7、得整理得说明:说明:线性电路除可以采用线性电路除可以采用“虚短、虚断虚短、虚断”概念外,还可采概念外,还可采用用 叠加原理进行分析。叠加原理进行分析。令令 vs2=0则则令令 vs1=0则则例如例如第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第八页,共四十四页 同相加法器同相加法器-+AR2Rf+-vs1voR1+-vs2R3利用叠加原理:利用叠加原理:则则 减法器减法器 Rf-+AR3vs1voR2vs2R1令令 vs2=0,则则令令 vs1=0,第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第九页,共四十四页 积分和微分电路积分和微
8、分电路 有源积分器有源积分器-+ARC+-vsvo方法一:利用运算法则方法一:利用运算法则则则方法二:利用方法二:利用拉氏变换拉氏变换拉氏反变换得拉氏反变换得第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第十页,共四十四页 有源微分器有源微分器 利用利用拉氏变换:拉氏变换:拉氏反变换得拉氏反变换得-+ARC+-vsvo 波形变换波形变换tvsO输入方波输入方波积分输出三角波积分输出三角波votO微分输出尖脉冲微分输出尖脉冲tvoO第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第十一页,共四十四页 对数、反对数变换器对数、反对数变换器 对数
9、变换器对数变换器 -+AR+-vsvo利用运算法得:利用运算法得:由于由于整理得整理得缺点:缺点:vo 受温度影响大、动态范围小。受温度影响大、动态范围小。vs 必须大于必须大于 0。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第十二页,共四十四页 改进型对数变换器改进型对数变换器VCC-+A1+-vsvo+-A2+-RLR3R4tvB2R2R5T1T2R1iC2iC1由图由图由于由于(很小很小)则则(T1、T2特性相同特性相同)利利用用 R4 补补偿偿 VT,改改善善温度特性。温度特性。vS 大大范范围围变变化化时时,vO 变化很小。变化很小。第第 6 章集成运
10、算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路本讲稿第十三页,共四十四页 反对数变换器反对数变换器 利用运算法则得利用运算法则得由于由于整理得整理得缺点:缺点:vo 受温度影响大。受温度影响大。vs 必须小于必须小于 0。-+AR+-vsvoT第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第十四页,共四十四页 乘、除法器乘、除法器vO1-+A1vXRXiXR1iXT1vO2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vO3T3vZRZiZiZ因因 T1、T2、T3、T4 构成跨导线性环,构成跨导线性环,则则分析方法一:分析方法一:由图由
11、图整理得整理得(实现乘、除运算实现乘、除运算)第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第十五页,共四十四页vo1-+A1vXRXiXR1iXT1vo2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vo3T3vZRZiZiZ分析方法二:分析方法二:A1、A2、A3 对数放大器对数放大器A4 反对数放大器反对数放大器第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第十六页,共四十四页6.1.3精密整流电路精密整流电路 精密半波整流电路精密半波整流电路 利利用用集集成成运运放放高高差差模模增增益益与与二二极极管管单
12、单向向导导电电特特性性,构构成成对对微微小幅值电压进行整流的电路。小幅值电压进行整流的电路。vo-+AvIR1vo R2RL+-D1D2 vI=0 时时 vO =0 D1 、D2 vO=0 vI 0 时时 vO 0 D1 、D2 vO=0 vI 0 D1、D2 vO=-(-(R2/R1)vI工作原理:工作原理:vOvI-R2/R1传输特性传输特性vItvOtvIR2R1-输入正弦波输入正弦波输出半波输出半波第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第十七页,共四十四页 精密转折点电路精密转折点电路 当当 v-0,即,即 vI -(R3/R1)VR 时:时:当当
13、v-0,即,即 vI 0 D1、D2 传输特性传输特性vOvI-R2/R3VRR3R1-vO 0 D1 、D2 则则vO=0 则则第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第十八页,共四十四页 精密转折点电路实现非线性的函数精密转折点电路实现非线性的函数 R/R1vO1-+A1VR1Rr1RD1D2R1vIvO2-+A2VR2Rr2RD3D4R2RR-+A3VR3Rr3RD5D6R3RvO3-+A4vORR/R2R/R3vOvIvI1vI2vI3传输特性传输特性第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第十九页,共四十四页6.1.
14、3仪器放大器仪器放大器 仪器放大器是用来放大微弱差值信号的高精度放大器。仪器放大器是用来放大微弱差值信号的高精度放大器。特点:特点:KCMR 很高、很高、Ri 很大,很大,Av 在很大范围内可调。在很大范围内可调。三运放仪器放大器三运放仪器放大器 由由得得由由得得由减法器由减法器 A3 得:得:若若 R1=R2、R3=R5、R4=R6 整理得整理得vI1+-A1R1-+A2RGvO1vOvI2-+A3R2R3R4R5R6iGvO2第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第二十页,共四十四页 有源反馈仪器放大器有源反馈仪器放大器 可证明可证明vI1+-A3R1-
15、+A1RGvOIO+-A2R2R3VCCR5R6iGvI2RSVEEiSIOR4T1T2T3T4T1、T2 差放差放T3、T4 差放差放A3 跟随器跟随器A2 跟随器跟随器A1 放大器放大器 采采用用严严格格配配对对的的低低噪噪声声对对管管和和精精密密电电阻阻,可可构构成成低低噪噪声声、高高精精度度、增益可调的仪器放大器。增益可调的仪器放大器。第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第二十一页,共四十四页 仪器放大器的应用仪器放大器的应用 仪器放大器单片集成产品:仪器放大器单片集成产品:LH0036、LH0038、AMP-03、AD365、AD524 等。等。
16、例:仪器放大器构成的桥路放大器例:仪器放大器构成的桥路放大器温度为规定值时温度为规定值时 RT=R 路桥平衡路桥平衡 vo=0。温度变化时温度变化时 RT R 路桥不平衡路桥不平衡 vo 产生变化。产生变化。仪器仪器放大器放大器RGRTRRRt oVREFvo第第 6 章集成运算放大器及其应用电路章集成运算放大器及其应用电路 本讲稿第二十二页,共四十四页6.1.5电流传输器电流传输器 电电流流传传输输器器:通通用用集集成成器器件件,广广泛泛用用于于模模拟拟信信号号处处理理电电路中。路中。电流传输器电路符号及特点电流传输器电路符号及特点YXZCCvXvYvZiY=0iXiZY 输入端:输入端:i
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