运算放大器几种常用电路.ppt

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1、8.1 基本运算电路基本运算电路8.2 实际运放电路的误差分析实际运放电路的误差分析8.3 对数和反对数运算电路对数和反对数运算电路*8.4 模拟乘法器模拟乘法器8.5 有源滤波电路有源滤波电路*8.6 开关电容滤波器开关电容滤波器8.1 基本运算电路基本运算电路 比例运算电路比例运算电路 积分电路积分电路 微分电路微分电路 减法电路减法电路 加法电路加法电路为提高精度，一般取为提高精度，一般取1.比例运算电路比例运算电路电压并联负反馈电压并联负反馈 由由第第7章章可可知知，电电路路为为负负反馈电路。反馈电路。即电路处于深度负反馈条件下，即电路处于深度负反馈条件下，虚短虚短和和虚断虚断成立。成

2、立。（1）反相比例运算电路反相比例运算电路利用虚短和虚断得利用虚短和虚断得 运算放大器输入端无共模信号运算放大器输入端无共模信号 运算电路输入电阻较小运算电路输入电阻较小 由由于于运运放放的的增增益益一一般有般有 ，所以所以输出与输入反相输出与输入反相1.比例运算电路比例运算电路电压串联负反馈电压串联负反馈（2）同相比例运算电路同相比例运算电路利用虚短和虚断得利用虚短和虚断得 运算放大器输入端有共模信号运算放大器输入端有共模信号 运算电路输入电阻很大运算电路输入电阻很大输出与输入同相输出与输入同相电压跟随器电压跟随器2.加法电路加法电路 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和N点点的的KCL得：得：若

3、若则有则有（加法运算）（加法运算）输出再接一级反相电路输出再接一级反相电路可得可得3.减法电路减法电路第一级反相比例第一级反相比例第二级反相加法第二级反相加法（1）利用反相信号求和以实现减法运算）利用反相信号求和以实现减法运算即即当当 时时得得（减法运算）（减法运算）从从结结构构上上看看，它它是是反反相相输输入入和和同同相相输输入入相相结结合合的的放放大大电路。电路。（2）利用差分式电路以实现减法运算）利用差分式电路以实现减法运算当当则则若继续有若继续有则则 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和N、P点点的的KCL得：得：4.积分电路积分电路式中，负号表示式中，负号表示vO与与vS在相位上是相反的。

4、在相位上是相反的。根根据据“虚虚短短”，得得根根据据“虚虚断断”，得得即即因此因此电容器被充电，其充电电流为电容器被充电，其充电电流为设电容器设电容器C的初始电压为零，则的初始电压为零，则（积分运算）（积分运算）当当vS为为阶阶跃跃电电压压时时，有有4.积分电路积分电路vO与与 t 成线性关系成线性关系5.微分电路微分电路8.2 实际运放电路的误差分析实际运放电路的误差分析 共模抑制比共模抑制比KCMR为有限值的情况为有限值的情况 输入失调电压输入失调电压VIO、输入失调电流输入失调电流IIO 不为零时的情况不为零时的情况1.共模抑制比共模抑制比KCMR为有限值的情况为有限值的情况同相比例运算

5、电路同相比例运算电路闭环电压增益闭环电压增益理想情况理想情况越大，误差越小。越大，误差越小。2.VIO、IIO不为零不为零 时的情况时的情况输入为零时的等效电路输入为零时的等效电路解得误差电压解得误差电压当当 时，可以时，可以消除偏置电流消除偏置电流 引起的引起的误差，此时误差，此时当电路为积分运算时，当电路为积分运算时，即即 换成电容换成电容C，则，则时间越长，误差越大，且易使输出进入饱和状态。时间越长，误差越大，且易使输出进入饱和状态。引起的误差仍存在引起的误差仍存在2.VIO、IIO不为零不为零 时的情况时的情况减小误差的方法减小误差的方法 输入端加补偿电路输入端加补偿电路 利用运放自带

6、的调利用运放自带的调 零电路零电路8.3 对数和反对数运算电路对数和反对数运算电路 对数运算电路对数运算电路 反对数运算电路反对数运算电路其中，其中，IES 是发射结反向饱和电流是发射结反向饱和电流，vO是是vS的对数运算的对数运算。1.对数运算电路对数运算电路 利利用用PN结结的的指指数数特特性性实实现现对数运算对数运算BJT的发射结有的发射结有注意：注意：vS必须大于零，电路的输出电压小于必须大于零，电路的输出电压小于0.7伏伏利用虚短和虚断，电路有利用虚短和虚断，电路有当当 时，时，vO是是vS的反对数运算（指数运算）的反对数运算（指数运算）2.反对数运算电路反对数运算电路利用虚短和虚断

7、，电路有利用虚短和虚断，电路有要求要求以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路 2.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性(3)PN结结V-I 特性表达式特性表达式其中其中PN结的伏安特性结的伏安特性IS 反向饱和电流反向饱和电流VT 温度的电压当量温度的电压当量且在常温下（且在常温下（T=300K）8.5 有源滤波电路有源滤波电路 8.5.1 基本概念及初步定义基本概念及初步定义 8.5.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路 高通滤波高通滤波 低通滤波低通滤波 基本概念基本概念 分类分类 8.5.3 二阶有源滤波电路二阶有源滤波电路

8、高通滤波高通滤波 低通滤波低通滤波 带通滤波带通滤波 带阻滤波带阻滤波 带阻滤波带阻滤波 带通滤波带通滤波8.5.1 基本概念及初步定义基本概念及初步定义1.基本概念基本概念滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无 用频率信号得电子装置。用频率信号得电子装置。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。滤波电路滤波电路滤波电路传递函数定义滤波电路传递函数定义时，有时，有其中其中 模，幅频响应模，幅频响应 相位角，相频响应相位角，相频响应时延响应为时延响应为2.分类分类低通（低通（LPF）希希希希望望望望

9、抑抑抑抑制制制制50Hz50Hz的的的的干干干干扰扰扰扰信信信信号号号号，应应应应选选选选用用用用哪哪哪哪种种种种类类类类型型型型的的的的滤波电路？滤波电路？滤波电路？滤波电路？高通（高通（HPF）带通（带通（BPF）带阻（带阻（BEF）全通（全通（APF）放放放放大大大大音音音音频频频频信信信信号号号号，应应应应选选选选用用用用哪种类型的滤波电路？哪种类型的滤波电路？哪种类型的滤波电路？哪种类型的滤波电路？8.5.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路1.低通滤波电路低通滤波电路传递函数传递函数其中其中特征角频率特征角频率故，幅频相应为故，幅频相应为8.5.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路

10、2.高高通滤波电路通滤波电路 可可由由低低通通和和高高通串联得到通串联得到必须满足必须满足3.带带通滤波电路通滤波电路低通特征角频率低通特征角频率高通特征角频率高通特征角频率8.5.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路4.带阻带阻滤波电路滤波电路 可可由由低低通通和和高高通通并并联得到联得到必须满足必须满足 一一阶阶有有源源滤滤波波电电路路通通带带外外衰衰减减速速率率慢慢（-20dB/十十倍倍频频程程），与与理理想想情情况况相相差差较较远远。一一般般用用在在对对滤滤波波要求不高的场合。要求不高的场合。8.5.3 二阶二阶有源滤波电路有源滤波电路1.压控电压源低通滤波电路压控电压源低通滤波电路压

11、控电压源电路（压控电压源电路（VCVS）对于滤波电路，有对于滤波电路，有得滤波电路传递函数得滤波电路传递函数（二阶）（二阶）8.5.3 二阶二阶有源滤波电路有源滤波电路1.压控电压源低通滤波电路压控电压源低通滤波电路令令称为称为通带增益通带增益称为称为特征角频率特征角频率称为称为等效品质因数等效品质因数则则滤波电路才能稳定工作滤波电路才能稳定工作注意：注意：用用 代入，可得传递函数的频率响应：代入，可得传递函数的频率响应：8.5.3 二阶二阶有源滤波电路有源滤波电路1.压控电压源低通滤波电路压控电压源低通滤波电路归一化的幅频响应归一化的幅频响应相频响应相频响应8.5.3 二阶二阶有源滤波电路有源滤波电路1.压控电压源低通滤波电路压控电压源低通滤波电路归一化的幅频响应波特图归一化的幅频响应波特图8.5.3 二阶二阶有源滤波电路有源滤波电路2.压控电压源高通滤波电路压控电压源高通滤波电路 将将低低通通电电路路中中的的电电容容和和电电阻对换，便成为高通电路。阻对换，便成为高通电路。传递函数传递函数归一化的幅频响应归一化的幅频响应滤波电路才能稳滤波电路才能稳定工作定工作