电子电工学优秀PPT.ppt

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1、电子电工学电子电工学你现在浏览的是第一页，共74页主要内容主要内容 集成运算放大器简介 理想集成运算放大器 集成运放的应用 本章小结你现在浏览的是第二页，共74页集成运算放大器简介集成运算放大器简介 概述 集成运算放大器的组成 集成运算放大器的特点 集成运算放大器的主要参数你现在浏览的是第三页，共74页概述概述 集成运放实质上是一种双端输入、单端输出的具有高电集成运放实质上是一种双端输入、单端输出的具有高电压放大倍数，高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合放大器。压放大倍数，高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合放大器。它在发展初期主要用来实现模拟运算功能。后来，集成运放它在发展初期主要用来实现模拟运算功

2、能。后来，集成运放已成为象晶体管一样的通用增益器件，广泛用于模拟电子线已成为象晶体管一样的通用增益器件，广泛用于模拟电子线路的各个领域。路的各个领域。1.集成电路的外形：集成电路的外形：国产集成运放的封装外形主要采用圆壳式和双列直插式。国产集成运放的封装外形主要采用圆壳式和双列直插式。你现在浏览的是第四页，共74页概述概述 国国产产第第二二代代集集成成运运放放CF741接接线线如如图图所所示示。双双列列直直插插式式集集成成运运放放的的管管脚脚顺顺序序是是，管管脚脚向向下下，标标志志于于左左，序序号号自自下下而而上上逆逆时时针针方方向排列。向排列。2.集成运放的管脚顺序及功能集成运放的管脚顺序及

3、功能CF741外接线图外接线图接正电源接正电源(+9+18)V 接负电源（接负电源（-9-18）V为同相输入端为同相输入端（输出信号与输（输出信号与输入信号同相位）入信号同相位）为反相输入为反相输入端（输出信端（输出信号与输入信号与输入信号反相位）号反相位）为空脚为空脚为输出端为输出端脚脚1、4、5外接外接调零电位器调零电位器你现在浏览的是第五页，共74页概述概述 集成电路构成集成电路构成:将整个电路的各个元件做在同一个半导将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。体基片上。集成电路的优点集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗重量轻、功耗 集成电

4、路内部结构的特点：集成电路内部结构的特点：1.电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。温度均一性好。2.电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千欧，精度千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。3.几十几十 pF 以下的小电容用以下的小电容用PN结的结电容构成、大电容要外结的结电容构成、大电容要外接。接。4.二极管一般用三极管的发射结构成。二极管一般用三极管的发射结构成。你现在浏览的是第六页，共74页概述概述分立电路：分立电路：集成电路

5、：集成电路：集成度：集成度：SSISSI、MSIMSI、LSILSI、VLSI VLSI（ASIASI）导电类型：双极型、单极型、容型导电类型：双极型、单极型、容型 信号类型：数字、模拟、混合信号类型：数字、模拟、混合 优优 点：体积小、重量轻、功耗低、可点：体积小、重量轻、功耗低、可 靠性高靠性高 模拟集成电路：集成运算放大器、集成功率放大器、集成稳压电源、集成数模转换电路 集成电路分类你现在浏览的是第七页，共74页概述概述2 2反相输入端反相输入端6 6输出端输出端3 3同相输入端同相输入端7 7正电源端正电源端4 4负电源端负电源端8 8闲置端闲置端（NC）1 1、5 5接调零电位器接调

6、零电位器集成运放举例：你现在浏览的是第八页，共74页集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成对输入级的要求：对输入级的要求：尽量减小零点漂移尽量减小零点漂移,尽量提高尽量提高KCMRR,输入阻输入阻抗抗 ri 尽可能大。尽可能大。对中间级的要求：对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。足够大的电压放大倍数。对输出级的要求：对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足够的输出电流主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io。即输出阻抗。即输出阻抗 ro小小。输入级中间级偏置 电路输出级输入端输入端输出端输出端你现在浏览的是第九页，共74页集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成 在制造工艺上，运放中很

7、难制造电感、电容元件，在制造工艺上，运放中很难制造电感、电容元件，所以需要时一般都采取外接的方法。制造电阻比较容所以需要时一般都采取外接的方法。制造电阻比较容易，而制造晶体管却最容易。易，而制造晶体管却最容易。出于集成化的原因及放大缓变信号和直流信号的出于集成化的原因及放大缓变信号和直流信号的需要，运放各级之间均采用直接耦合的方式。需要，运放各级之间均采用直接耦合的方式。输输 入入 级：级：由差放构成由差放构成。可减小零点漂移和抑制干扰。可减小零点漂移和抑制干扰。中中 间间 级：级：共射放大电路共射放大电路。用于电压放大。用于电压放大。输输 出出 级：级：互补对称电路互补对称电路。降低输出电阻

8、，提高带载能力。降低输出电阻，提高带载能力偏置电路：由偏置电路：由恒流源电路恒流源电路构成。确定运放各级静态工作点构成。确定运放各级静态工作点你现在浏览的是第十页，共74页集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成UEE u+uo u反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端T3T4T5T1T2IS输输入入级级中中间间级级输输出出级级与与uo反相反相与与uo同相同相你现在浏览的是第十一页，共74页集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成-内部结构内部结构-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第第4 4级：互补对称射极跟随器级：互补

9、对称射极跟随器差动放大器差动放大器第第2级级第第1级：级：差动放大器差动放大器第第3级：级：单管放大器单管放大器+极极性性判判断断你现在浏览的是第十二页，共74页集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点为满足运算精度的要求，理想集成运算放大器的开为满足运算精度的要求，理想集成运算放大器的开环电压放大倍数的数值很大。零点漂移小。环电压放大倍数的数值很大。零点漂移小。差模输入电阻很高，一般在差模输入电阻很高，一般在10105 510101111范围，如果用范围，如果用MOSMOS集成电路，输入级的输入电阻高达集成电路，输入级的输入电阻高达10101111以上。以上。输出电阻很低，一般输出级都采用互

10、补对称电路作输出电阻很低，一般输出级都采用互补对称电路作为输出级，所以，输出电阻一般在几十欧到几百欧为输出级，所以，输出电阻一般在几十欧到几百欧概括概括:开环电压放大倍数高开环电压放大倍数高(10(104 4-10-107 7)；输入电阻高（约几百输入电阻高（约几百KK）；）；输出电阻低（约几百输出电阻低（约几百）；）；漂移小、可靠性高、体积小、重量轻、价格低漂移小、可靠性高、体积小、重量轻、价格低你现在浏览的是第十三页，共74页集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点 ri 大大:几十几十k 几百几百 k KCMRR 很大很大 ro 小：几十小：几十 几百几百 A o 很大很大:104 10

11、7理想运放：理想运放：ri KCMMRR ro 0 0Ao 运放符号：运放符号：uu+uo u u+uo国际符号国际符号国内符号国内符号你现在浏览的是第十四页，共74页集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点 实际运放的参数指标很接实际运放的参数指标很接近理想化条件，故用理想运放近理想化条件，故用理想运放代替实际运放所引起的误差并代替实际运放所引起的误差并不严重，在工程上是允许的。不严重，在工程上是允许的。右图所示为运放输入和输出右图所示为运放输入和输出电压的关系曲线，称为传输特性。电压的关系曲线，称为传输特性。从图中看到，实际运放的传输特从图中看到，实际运放的传输特性与理想运放比较接近。性与

12、理想运放比较接近。运算放大器的传输特性运算放大器的传输特性o+Uo(sat)-Uo(sat)实际特性理想特性u+-u-uo你现在浏览的是第十五页，共74页集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数1.开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数Auo Auo是决定运放电路稳定性个是决定运放电路稳定性个运算精度的重要因素，希望运算精度的重要因素，希望Auo越越大越好。大越好。2.2.最大输出电压最大输出电压UoPP 在一定电源电压下，集成运放输出电压和输入电压保持不失真关在一定电源电压下，集成运放输出电压和输入电压保持不失真关系的输出电压的峰值称为最大输出电压。其值比电源电压小。如电源电系的输

13、出电压的峰值称为最大输出电压。其值比电源电压小。如电源电压为压为15V15V，该值为，该值为10V10V左右。左右。3.3.最大差模输入电压最大差模输入电压Uidmax Uidmax是指集成运放的反向输入端和同向输入端之间所能承是指集成运放的反向输入端和同向输入端之间所能承受的最大电压。受的最大电压。你现在浏览的是第十六页，共74页集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数4.最大共模输入电压最大共模输入电压Uicmax Uicmax是指集成运放所能承受的最大共模输入电压，超过这个值，是指集成运放所能承受的最大共模输入电压，超过这个值，集成运放的共模抑制比将明显下降，甚至造成器件损坏。集

14、成运放的共模抑制比将明显下降，甚至造成器件损坏。5.5.差模输入电阻差模输入电阻rid rid是指集成运放两个输入端之间的电阻值。是指集成运放两个输入端之间的电阻值。r ridid越大越好，它标志越大越好，它标志集成运放输入端向差模信号源索取信号电流的能力大小。集成运放输入端向差模信号源索取信号电流的能力大小。6.6.输出电阻输出电阻ro ro是指集成运放输出级的输出电阻。它反应了运放的带负载能力。是指集成运放输出级的输出电阻。它反应了运放的带负载能力。7.7.共模抑制比共模抑制比KCMRR KCMRR是指集成运放的开环差模输入电压放大倍数与共模输入电是指集成运放的开环差模输入电压放大倍数与共

15、模输入电压放大倍数之比值，用来衡量输入级各参数的对称程度。压放大倍数之比值，用来衡量输入级各参数的对称程度。KCMMR越大，越大，运放的共模抑制能力越强。运放的共模抑制能力越强。你现在浏览的是第十七页，共74页集成集成运算放大器的主要参数运算放大器的主要参数你现在浏览的是第十八页，共74页理想集成运算放大器理想集成运算放大器理想集成运放的电路模型理想集成运放的电路模型理想集成运放及其分析依据理想集成运放及其分析依据（1）开环电压放大倍数）开环电压放大倍数（2）差模输入电阻）差模输入电阻（3）开环输出电阻）开环输出电阻（4）共模抑制比）共模抑制比 理想集成运放的传输特性是指表理想集成运放的传输特

16、性是指表示输出电压与输入电压之间关系的特示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线。如右图：性曲线。如右图：理想集成运放的传输特性理想集成运放的传输特性实际特性实际特性理想特性理想特性你现在浏览的是第十九页，共74页理想集成运算放大器理想集成运算放大器传输特性的特点传输特性的特点 传输特性可分为线性区和非线性区。传输特性可分为线性区和非线性区。所以，运算放大器可工作在线性区也可工所以，运算放大器可工作在线性区也可工作在非线性区，但是，其分析方法不一样。作在非线性区，但是，其分析方法不一样。线性区线性区非线性区非线性区非线性区非线性区当理想运放工作在线性区时当理想运放工作在线性区时1.理想运放的两个

17、输入端的电位相等理想运放的两个输入端的电位相等虚短虚短2.理想运放的两个输入端的输入电流为零。理想运放的两个输入端的输入电流为零。虚断虚断你现在浏览的是第二十页，共74页理想集成运算放大器理想集成运算放大器线性区：线性区：uo=Auo(u+-u-)虚短虚短虚断虚断虚短虚短rid，故故两输入端的输两输入端的输入电流为零入电流为零。Auo，uo为有限值为有限值故故 u+-u-=uo/Auo0 即即 u+u-分分析析依依据据当有信号输入时，当有信号输入时，如同相端接地，如同相端接地，即即u u+=0=0 则则u u-0 0你现在浏览的是第二十一页，共74页理想集成运算放大器理想集成运算放大器当理想运

18、放工作在非线性区时：当理想运放工作在非线性区时：1.理想运放的两个输入端的输入电流为零。理想运放的两个输入端的输入电流为零。虚断虚断2.输出电压有两种取值可能输出电压有两种取值可能当当只是两种状态的转换点只是两种状态的转换点式中：式中：+Uo（sat）为正饱和值为正饱和值-Uo（sat）为负饱和值；为负饱和值；你现在浏览的是第二十二页，共74页集成运放的应用集成运放的应用 概述概述 运放在信号运算方面的应用运放在信号运算方面的应用 运放在信号处理方面的应用运放在信号处理方面的应用 运放应用中的反馈运放应用中的反馈 集成运放的使用集成运放的使用你现在浏览的是第二十三页，共74页概述概述运放能完成

19、信号的代数运算有：运放能完成信号的代数运算有：比例、加减、积分与比例、加减、积分与微分微分等简单运算，还能完成对数与反对数以及乘除等简单运算，还能完成对数与反对数以及乘除等复杂运算。它们都是线性范围内的运算，都适用等复杂运算。它们都是线性范围内的运算，都适用叠加原理。叠加原理。问题问题1.1.如何保证运放工作在线性区如何保证运放工作在线性区?因为因为:A:Auouo，即当输入差模信号极小时（如毫伏级，即当输入差模信号极小时（如毫伏级以下的信号），也足以使运放饱和。以下的信号），也足以使运放饱和。由前面学习知由前面学习知:负反馈能减小放大倍数，且反馈愈负反馈能减小放大倍数，且反馈愈深作用愈明显；

20、加上负反馈还可在其它方面改善放大深作用愈明显；加上负反馈还可在其它方面改善放大电路的性能，所以电路的性能，所以解决之道是：解决之道是：在电路中引入深度负反馈在电路中引入深度负反馈。你现在浏览的是第二十四页，共74页概述概述问题问题2:2:是从输出端将反馈引到同相端还是反相端是从输出端将反馈引到同相端还是反相端 引回到反相端引回到反相端 答案是：答案是：Rf你现在浏览的是第二十五页，共74页运放在信号运算方面的应用运放在信号运算方面的应用比例运算比例运算加法运算加法运算减法运算减法运算积分运算积分运算微分运算微分运算综合举例综合举例你现在浏览的是第二十六页，共74页比例运算比例运算作用：作用：将

21、信号按比例放大。将信号按比例放大。类型：类型：同相比例放大和反相比例放大。同相比例放大和反相比例放大。方法：方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。无关，与输入电压和反馈系数有关。你现在浏览的是第二十七页，共74页比例运算比例运算反向比例运算反向比例运算1.1.信号从反相端输入。信号从反相端输入。2.2.Rf 反馈电阻反馈电阻,从输出引到从输出引到反相输入端反相输入端.3.3.R2 平衡电阻用于消除平衡电阻用于消除静态基极电流对输出电压的静态基极电流对输

22、出电压的影响影响R2=R1Rf 你现在浏览的是第二十八页，共74页比例运算比例运算反向比例运算特点反向比例运算特点反馈方式反馈方式电压并联负反馈电压并联负反馈输出电阻很小！输出电阻很小！输入电阻输入电阻 ri=R1 为保证一定的输入电阻，为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大当放大倍数大时，需增大R R2 2，而大电阻的精度差，因此，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。结构不再适用。共模电压为零共模电压为零你现在浏览的是第二十九页，共74页比例运算比例运算同向比例运算同向比例运算 因为输入信号从同向输入端输入，所因为输入信号从同向输入端输

23、入，所以称为同向输入。以称为同向输入。你现在浏览的是第三十页，共74页比例运算比例运算同向比例运算特例同向比例运算特例电压跟随器电压跟随器你现在浏览的是第三十一页，共74页加法运算加法运算作用作用：将若干个输入信号之和或之差按比例放将若干个输入信号之和或之差按比例放大。大。类型类型：同相求和和反相求和（减法运算）。同相求和和反相求和（减法运算）。方法方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。数无关，与输入电压和反馈系数有关。你现在浏览的是第三十二页，共74页

24、加法运算加法运算反向加法反向加法i13ui3uo +-ifR13R2Rfi12R12i11R11ui2ui1加法电路加法电路你现在浏览的是第三十三页，共74页加法运算加法运算反向加法反向加法i13ui3uo +-ifR13R2Rfi12R12i11R11ui2ui1加法电路加法电路你现在浏览的是第三十四页，共74页加法运算加法运算同向加法同向加法-R1Rf+ui1uoR21R22ui2此电路如果以此电路如果以 u+为输入为输入 ，则输出为：则输出为：流入运放输入端的电流为流入运放输入端的电流为0（虚开路）虚开路）你现在浏览的是第三十五页，共74页加法运算加法运算比较：比较：-R1Rf+ui1u

25、oR21R22ui2i13ui3uo +-ifR13R2Rfi12R12i11R11ui2ui1加法电路加法电路同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。不能单独调整。你现在浏览的是第三十六页，共74页加法运算加法运算比较：比较：-R1Rf+ui1uoR21R22ui2调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。i13ui3uo +-ifR13R2Rfi12R12i11R11ui2ui1加法电路加法电路你现在

26、浏览的是第三十七页，共74页减法运算减法运算当运放的两个输入端都加入信号时称为差动输入当运放的两个输入端都加入信号时称为差动输入你现在浏览的是第三十八页，共74页减法运算减法运算当运放的两个输入端都加入信号时称为差动输入当运放的两个输入端都加入信号时称为差动输入差动放大器放大了两个信号的差，但是它的输入电阻不差动放大器放大了两个信号的差，但是它的输入电阻不高（高（=2=2R R1 1）,这是由于反相输入造成的。这是由于反相输入造成的。你现在浏览的是第三十九页，共74页单运放的加减运算电路单运放的加减运算电路实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以

27、适应不同的需要。不同的需要。R2_+R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6你现在浏览的是第四十页，共74页比例运算电路与加减运算电路小结比例运算电路与加减运算电路小结1.1.它们都引入电压负反馈，因此输出电压它们都引入电压负反馈，因此输出电压稳定、输出电阻都比较小稳定、输出电阻都比较小 2.2.关于输入电阻：反相输入的输入电阻小，关于输入电阻：反相输入的输入电阻小，同相输入的输入电阻高。同相输入的输入电阻高。3.3.同相输入的共模电压高，要求运放的同相输入的共模电压高，要求运放的CMRRCMRR大，反相输入的共模电压小。大，反相输入的共模电压小。你现在浏览的是第四十一页，共74页积分

28、运算积分运算如果将反馈电阻换成电容，则比例运算电路就变成了积分电路如果将反馈电阻换成电容，则比例运算电路就变成了积分电路00负号表示输出与输入反向负号表示输出与输入反向当当ui为阶跃信号时为阶跃信号时最后达到负的饱和值最后达到负的饱和值你现在浏览的是第四十二页，共74页积分运算积分运算与前面学过的与前面学过的RC积分电路相比，运放所构成的有源积积分电路相比，运放所构成的有源积分电路其积分曲线的线性度较好。这是因为充电电流分电路其积分曲线的线性度较好。这是因为充电电流基本恒定。基本恒定。右图是在控制和测量系统中常用右图是在控制和测量系统中常用的比例的比例-积分调节器（积分调节器（PIPI调节器）

29、调节器）：ui1uo +-R2CFi1R1PI调节器调节器ifucRF 可视为可视为反相比例运算反相比例运算和和积分运算积分运算的叠加。的叠加。你现在浏览的是第四十三页，共74页积分运算积分运算积分电路的主要用途积分电路的主要用途1.1.在电子开关中用于延迟。在电子开关中用于延迟。2.2.波形变换。例：将方波变为三角波。波形变换。例：将方波变为三角波。3.A/D3.A/D转换中，将电压量变为时间量。转换中，将电压量变为时间量。4.4.移相。移相。你现在浏览的是第四十四页，共74页微分运算微分运算微分运算是积分运算的逆运算，所以，如果将输入微分运算是积分运算的逆运算，所以，如果将输入电阻换成电容

30、，则比例运算电路就变成了微分电路电阻换成电容，则比例运算电路就变成了微分电路 当当ui为阶跃信号时，为阶跃信号时，uo为尖脉冲电压为尖脉冲电压输出电压与输入电压的输出电压与输入电压的一次微分成正比。一次微分成正比。00你现在浏览的是第四十五页，共74页微分运算微分运算微分运算是积分运算的逆运算，所以，如果将输入微分运算是积分运算的逆运算，所以，如果将输入电阻换成电容，则比例运算电路就变成了微分电路电阻换成电容，则比例运算电路就变成了微分电路若输入：若输入：则：则：uit0t0uo你现在浏览的是第四十六页，共74页微分运算微分运算在控制系统中使调节过程加速的比例在控制系统中使调节过程加速的比例微

31、分调节器微分调节器（PD调节器）调节器）00uiuo+-R2C1iciRRFifR1你现在浏览的是第四十七页，共74页综合举例综合举例例例1：如图所示，已知：如图所示，已知:RF=240k,R1=24k，R2=30k,R3=12k，R4=80k 求输出电压与输入电压的关系。求输出电压与输入电压的关系。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3你现在浏览的是第四十八页，共74页综合举例综合举例例例2：如图所示，求输出电压与输入电压的关系。：如图所示，求输出电压与输入电压的关系。-RF1+ui1uo1R1ui2R2R3-RF2+uoR4ui3R5R6你现在浏览的是第四十九页，共74页综合举例综

32、合举例例例3：如图所示，求输出电压的大小。：如图所示，求输出电压的大小。_+10k 20k+5V5k ui20k uo1uo_+20k 20k 10k 你现在浏览的是第五十页，共74页综合举例综合举例例例4：如图所示，求输出电压与输入电压的关系。：如图所示，求输出电压与输入电压的关系。uo2+A+ARRRWui1ui2uo1ab+R1R1+AR2R2uo+你现在浏览的是第五十一页，共74页综合举例综合举例解：先求解前面运放。解：先求解前面运放。uo2+A+ARRRWui1ui2uo1ab+虚短路：虚短路：虚开路：虚开路：你现在浏览的是第五十二页，共74页综合举例综合举例解：再求解后面运放。解：

33、再求解后面运放。uo2uo1R1R1+AR2R2uo+三运放电路是差动放大器，放大倍数可变。三运放电路是差动放大器，放大倍数可变。由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高。由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高。你现在浏览的是第五十三页，共74页小结：小结：熟记各种单运放组成的基本运算电路的电路图及熟记各种单运放组成的基本运算电路的电路图及放大倍数公式。放大倍数公式。掌握以上基本运算电路的级联组合的计算。掌握以上基本运算电路的级联组合的计算。会用会用“虚开路虚开路(ii=0)”和和“虚短路虚短路(u+=u)”分析给定分析给定运算电路的运算电路的 放大倍数。放大倍数。你现在浏览的是第五十四页，共7

34、4页运放在信号处理方面的应用运放在信号处理方面的应用 电压比较器电压比较器 有源滤波器有源滤波器 采样保持电路采样保持电路你现在浏览的是第五十五页，共74页电压比较器电压比较器运放除了能完成信号的运算，还能运放除了能完成信号的运算，还能完成信号滤波、采样保持及比较等完成信号滤波、采样保持及比较等处理工作。处理工作。电路特点电路特点 （1 1）UR为参考电压，加在同相输入端。输入电压为参考电压，加在同相输入端。输入电压ui加在反向输入加在反向输入端。端。（3 3）其电压）其电压传输特性如传输特性如图所示图所示:（2 2）当）当uiUR时时,输出电压输出电压uo=-U(sat）.你现在浏览的是第五

35、十六页，共74页电压比较器电压比较器如果输入信号是正弦信号如果输入信号是正弦信号:调节调节UR的大小的大小,可以改变输出波形正负半周的宽度可以改变输出波形正负半周的宽度.如果如果UR=0,则构成过零比较器则构成过零比较器.你现在浏览的是第五十七页，共74页电压比较器电压比较器过零比较器过零比较器:传输特性传输特性电路电路如果想限制输出电压的大小如果想限制输出电压的大小,可以在输出端接双向稳压管可以在输出端接双向稳压管.你现在浏览的是第五十八页，共74页电压比较器电压比较器过零滞回比较器过零滞回比较器:传输特性传输特性电路的结构电路的结构电路电路特点特点 （1 1）输出端至反向输入端之间没有反馈

36、通路，所以属于）输出端至反向输入端之间没有反馈通路，所以属于开环应用，输出电压必为高低两种电平。开环应用，输出电压必为高低两种电平。（2 2）R2和和Rf组成正反馈电路，只是为了加快电压比较组成正反馈电路，只是为了加快电压比较器状态的翻转过程，使电压传输特性变的更陡。器状态的翻转过程，使电压传输特性变的更陡。你现在浏览的是第五十九页，共74页电压比较器电压比较器工作过程分析工作过程分析 输出电压的变化总是滞后于输入电输出电压的变化总是滞后于输入电压的变化，所以叫过零滞回比较器。压的变化，所以叫过零滞回比较器。你现在浏览的是第六十页，共74页有源滤波器有源滤波器滤波器是一种选频电路滤波器是一种选

37、频电路选出有用信号，而抑选出有用信号，而抑制无用信号，使一定频率范围内的信号能顺利通制无用信号，使一定频率范围内的信号能顺利通过，衰减小；而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减小；而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减大。按选择频率范围的不同，滤波器可过，衰减大。按选择频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等。分为低通、高通、带通和带阻等。将由将由RCRC组成的无源滤波器再接到运算放大器的组成的无源滤波器再接到运算放大器的输入端构成有源滤波器（因运放是有源器件），输入端构成有源滤波器（因运放是有源器件），性能会得到较大的改善：体积小、效率高、频性能会得到较大的改善：体积小、效率高、

38、频率特性好等。率特性好等。在此仅介绍有源低通滤波和有源高通滤波器在此仅介绍有源低通滤波和有源高通滤波器你现在浏览的是第六十一页，共74页有源滤波器有源滤波器滤波电路的分类滤波电路的分类1.按信号性质分类按信号性质分类模拟滤波器和数字滤波器模拟滤波器和数字滤波器2.按所用元件分类按所用元件分类无源滤波器和有源滤波器无源滤波器和有源滤波器3.按电路功能分类按电路功能分类低通滤波器；高通滤波器；带低通滤波器；高通滤波器；带通滤波器；带阻滤波器通滤波器；带阻滤波器4.按阶数分类按阶数分类一阶，二阶一阶，二阶 高阶高阶无源滤波器的缺点无源滤波器的缺点1.带负载能力差。带负载能力差。2.无放大作用。无放大

39、作用。3.特性不理想，特性不理想，边沿不陡。边沿不陡。4.两级一阶低通滤波器串接时，各级互相两级一阶低通滤波器串接时，各级互相影响影响你现在浏览的是第六十二页，共74页有源滤波器有源滤波器四种典型的频率特性四种典型的频率特性低通低通高通高通带通带通带阻带阻你现在浏览的是第六十三页，共74页有源滤波器有源滤波器有源滤波器的优点有源滤波器的优点1.不使用电感元件，体积小重量轻。不使用电感元件，体积小重量轻。2.有源滤波电路有源滤波电路中可加电压串联负反馈，使输入电阻高、输出电阻中可加电压串联负反馈，使输入电阻高、输出电阻低，输入输出之间具有良好的隔离。只需把几个低阶低，输入输出之间具有良好的隔离。

40、只需把几个低阶滤波电路串起来就可构成高阶滤波电路，无需考虑级滤波电路串起来就可构成高阶滤波电路，无需考虑级间影响。间影响。3.除滤波外，还可放大信号，放大倍数容易除滤波外，还可放大信号，放大倍数容易调节。调节。有源滤波器的缺点有源滤波器的缺点1.不宜用于高频。不宜用于高频。2.不宜在高电压、大电流情况下不宜在高电压、大电流情况下使用。使用。3.可靠性较差。可靠性较差。4.使用时需外接直流电源。使用时需外接直流电源。你现在浏览的是第六十四页，共74页有源低通滤波器有源低通滤波器画出其幅频特性为画出其幅频特性为有放大作用有放大作用幅频特性与一阶无源低通滤波幅频特性与一阶无源低通滤波器类似器类似运放

41、输出，带负载能力强。运放输出，带负载能力强。你现在浏览的是第六十五页，共74页有源高通滤波器有源高通滤波器工作原理工作原理称为截止角频率称为截止角频率称为电路的频率特性称为电路的频率特性你现在浏览的是第六十六页，共74页有源高通滤波器有源高通滤波器工作原理工作原理你现在浏览的是第六十七页，共74页采样保持电路采样保持电路当输入信号变化较快时要求输出信号能快速而准确当输入信号变化较快时要求输出信号能快速而准确地跟随输入信号的变化进行间隔采样。在两次采样地跟随输入信号的变化进行间隔采样。在两次采样之间保持上一次采样结束时的状态。采样保持技术之间保持上一次采样结束时的状态。采样保持技术常用于数字电路

42、、计算机和程序控制等装置中。常用于数字电路、计算机和程序控制等装置中。uiuo +-RC采样保持电路采样保持电路ucS控制信号控制信号ououi采采样样 保保持持t输入输出波形输入输出波形你现在浏览的是第六十八页，共74页运放应用中的反馈运放应用中的反馈在集成运放的线性应用中，必须加入深度负反馈才在集成运放的线性应用中，必须加入深度负反馈才能使电路稳定运行。而且，输入与输出间的关系与能使电路稳定运行。而且，输入与输出间的关系与运放电路本身的参数无关。所以，各种反馈都有。运放电路本身的参数无关。所以，各种反馈都有。电压并联负反馈电压并联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈你现在浏览的是第六十九页，

43、共74页运放应用中的反馈运放应用中的反馈电流反馈电流反馈电流并联负反馈电流并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈 输出电流与输出电压和负载电阻无关，所以是电流反馈。你现在浏览的是第七十页，共74页运放应用中的反馈运放应用中的反馈结论结论1.1.反馈电路直接从输出端引出，是电压反馈；从反馈电路直接从输出端引出，是电压反馈；从负载电阻靠近地端引出的，是电流反馈（负载电阻靠近地端引出的，是电流反馈（R RL L经经电阻电阻R R接地）。接地）。2.2.输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同向输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同向和反向），是串联反馈；加在同一个输入端（同和反向），是串联反馈；加

44、在同一个输入端（同向或反向）上的，是并联反馈。向或反向）上的，是并联反馈。3.3.反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。你现在浏览的是第七十一页，共74页集成运放的使用集成运放的使用1.选用元件选用元件2.消振消振3.调零调零4.保护保护5.扩大输出电流扩大输出电流输入保护输入保护输出保护输出保护电源保护电源保护你现在浏览的是第七十二页，共74页本章教学基本要求本章教学基本要求了解集成运算放大器的基本组成。了解集成运算放大器的基本组成。理解运算放大器的电压传输特性，了解其主要参数理解运算放大器的电压传输特性，了解其主要参数的意义。的意义。掌握理想运算放大器

45、的表示符号和基本分析方法。掌握理想运算放大器的表示符号和基本分析方法。理解用运放组成的比例、加减、微分、积分运算电理解用运放组成的比例、加减、微分、积分运算电路的工作原理。了解有源滤波电路的工作原理。路的工作原理。了解有源滤波电路的工作原理。理解电压比较器的工作原理及应用理解电压比较器的工作原理及应用本章讲授学时本章讲授学时:6:6学时学时 自学学时自学学时:24:24学时学时你现在浏览的是第七十三页，共74页本章小结本章小结集集成成运运算算放放大大器器集成运放的组集成运放的组成与特点成与特点集成运放的集成运放的主要参数主要参数集成运放的集成运放的理想化模型理想化模型集成运放的集成运放的应用应用组成组成输入级、中间级、输出级输入级、中间级、输出级特点特点输入电阻高、输出电阻低、输入电阻高、输出电阻低、KCMRR高、高、Auo高高Auo、输入电阻、输出电阻、输入电阻、输出电阻、KCMRR、最大输出电压最大输出电压UoPP最大差模输入电压最大差模输入电压Uidmax、最大共模输入电压最大共模输入电压Uicmax 输入电阻高输入电阻高ri、输出电阻低、输出电阻低ro 0、KCMRR、Auo信号运算信号运算比例、加法、减法、微分、比例、加法、减法、微分、积积分分信号信号处处理理比比较较、滤滤波、采波、采样样保持保持运放中的运放中的负负反反馈馈你现在浏览的是第七十四页，共74页