工学模拟电子技术基础运算放大电路课件.pptx
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1、电子技术基础精品课程模拟电子技术基础1/858.1 概述概述1.集成电路运算放大器的内部组成单元图集成运算放大器的内部结构框图第1页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础2/85集成运算放大器集成运算放大器1.集成运算放大器的内部组成单元集成运算放大器的内部组成单元图运算放大器的代表符号图运算放大器的代表符号(a)国家标准规定的符号)国家标准规定的符号 (b)国内外常用符号)国内外常用符号第2页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础3/852.运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型图运算放大器的电路模型通常:通常:开环电压增益开环电压增益 Avo的的105(很高)(很高)输入
2、电阻输入电阻 ri 106(很大)(很大)输出电阻输出电阻 ro 100(很小)(很小)vOAvo(vPvN)(V vO V)注意输入输出的相位关系注意输入输出的相位关系集成运算放大器集成运算放大器第3页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础4/852.运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型当当Avo(vPvN)V 时时 vO V 当当Avo(vPvN)V-时时 vO V-电压传输特性电压传输特性 vO f(vPvN)线性范围内线性范围内 vOAvo(vPvN)Avo斜率斜率集成电路运算放大器集成电路运算放大器第4页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础5/85理想运算放大器
3、理想运算放大器1.vO的饱和极限值等于运放的饱和极限值等于运放的电源电压的电源电压V和和V 2.运放的开环电压增益很高运放的开环电压增益很高3.若若V vO R3时,时,(1)试证明)试证明VS(R3R1/R2)IM 解解:(1)根据虚断有)根据虚断有 II=0所以所以 I2=IS=VS/R1 例直流毫伏表电路例直流毫伏表电路(2)R1R2150k,R31k,输入信号电压输入信号电压VS100mV时,通过时,通过毫伏表的最大电流毫伏表的最大电流IM(max)?又又根据虚短有根据虚短有 VP=VN=0R2和和R3相当于并联,相当于并联,所以所以当当R2 R3时,时,VS(R3R1/R2)IM(2
4、)代入数据计算即可)代入数据计算即可所以所以 I2R2=R3(I2-IM)2 反相放大电路反相放大电路第17页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础18/853 求差电路求差电路 从从结结构构上上看看,它它是是反反相相输输入入和同相输入相结合的放大电路。和同相输入相结合的放大电路。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 n、p p点点的的KCLKCL得:得:第18页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础19/853 求差电路求差电路从放大器角度看从放大器角度看时,时,增益为增益为(该电路也称为差分电路或减法电路)(该电路也称为差分电路或减法电路)第19页
5、/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础20/853 求差电路求差电路例一种高输入电阻的差分电路例一种高输入电阻的差分电路解解:第一级同相放大第一级同相放大:第二级差分减法放大第二级差分减法放大:第20页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础21/854 仪用放大器(仪用放大器(P250)对共模信号:uO1=uO2 则 uO=0对差模信号:R1 中点为交流地电路对称据虚短、虚断第21页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础22/855 加法器加法器 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和n n点点的的KCLKCL得:得:若若则有则有(也称为反相加法电路)(也称为反相加法电路)若若
6、输输出出再再接接一一级级反反相相电电路,路,vo=?第22页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础23/85 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和N点点的的KCL得:得:若若(加法运算)(加法运算)则则例:同相加法电路同相加法电路 在在同同相相比比例例运运算算器器的的同同相相端端再增加一个信号输入端再增加一个信号输入端5 加法器加法器第23页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础24/85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例:例: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 时得得(减法运算)(减法运算)5 加法器加法器第24页/共84页电
7、子技术基础精品课程模拟电子技术基础25/85式中,负号表示式中,负号表示vO与与vI在相位上是相反的。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)6 积分器积分器第25页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础26/85或利用复变量或利用复变量s,列,列KCL方程:方程:1/s为积分因子为积分因子6 积分器积分器第26页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础27/85当当vI I为阶跃电压时,有为阶跃电压时,有vO与与
8、 t 成线性关系成线性关系6 积分器积分器第27页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础28/85当当vI I为阶跃电压时,有为阶跃电压时,有vO与与 t 成线性关系成线性关系tuIOtuOO应用:扫描电路、模拟运算、应用:扫描电路、模拟运算、输入方波输入方波输出三角波输出三角波6 积分器积分器第28页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础29/8510 k 10 nF 时间常数 =R1Cf=0.1 ms设 uC(0)=0=5 VuI/Vt/ms0.10.30.55 5uO/Vt/ms=5 V5 5 应用:输入方波 输出三角波6 积分器积分器第29页/共84页电子技术基础精品课
9、程模拟电子技术基础30/85虚地虚地据据“虚虚 短短”,据据“虚断虚断”,或利用复变量或利用复变量s,列,列KCL方程:方程:s为微分因子为微分因子7 微分器微分器第30页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础31/85uItOuOtO应用:应用:波形变换波形变换7 微分器微分器第31页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础32/85图1R1RRfvovi1vi2例2-1:如图电路是由理想集成运算放大器构成的放大电路试写出VO与Vi或Vi1,Vi2及Vi3之间关系式。解:解:方法一:方法一:根据根据“两虚两虚“列列KCL方程方程图一:图一:v vP P=v=vN N,i ii
10、i=0,v=0,vP P=v=vi1i1,i,iR1R1=i=iRfRf,图2R4R9R7R6vi1vi2R2R8vo1vo2R1R5R3vovi3R10第32页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础33/85例2-1:如图电路是由理想集成运算放大器构成的放大电路试写出VO与Vi或Vi1,Vi2及Vi3之间关系式。图1RR1Rfvovi1vi2解:解:方法一:方法一:根据根据“两虚两虚“列列KCL方程方程图2R4R9R7R6vi1vi2R2R8vo1vo2R1R5R3vovi3R10图二:图二:vP=vN,ii=0,vP1=vi1,iR1=iR2,vP2=vi2,iR5=iR6,vP3
11、=vN3第33页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础34/85例2-1:如图电路是由理想集成运算放大器构成的放大电路试写出VO与Vi或Vi1,Vi2及Vi3之间关系式。图1RR1Rfvovi1vi2图2R4R9R7R6vi1vi2R2R8vo1vo2R1R5R3vovi3R10解:解:方法二:方法二:熟悉基本运算单元电路,熟悉基本运算单元电路,结合叠加法直接写出单级关系式结合叠加法直接写出单级关系式图一:图一:当当v vi1=0=0时,为反相比例运算;时,为反相比例运算;v vi2=0=0时,是同相比例运算时,是同相比例运算第34页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础35/
12、85例2-1:如图电路是由理想集成运算放大器构成的放大电路试写出VO与Vi或Vi1,Vi2及Vi3之间关系式。图1RR1Rfvovi1vi2图2R4R9R7R6vi1vi2R2R8vo1vo2R1R5R3vovi3R10解:解:方法二:方法二:熟悉基本运算单元电路,熟悉基本运算单元电路,结合叠加法直接写出单级关系式结合叠加法直接写出单级关系式图二:图二:A1A1、A A2为同相比例运算为同相比例运算当当v vi3=0=0时为同相加法运算,当时为同相加法运算,当v vo2=0=0,v vo1=0=0时为反相比例运算时为反相比例运算第35页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础36/85例
13、2-1:如图电路是由理想集成运算放大器构成的放大电路试写出VO与Vi或Vi1,Vi2及Vi3之间关系式。图1RR1Rfvovi1vi2图2R4R9R7R6vi1vi2R2R8vo1vo2R1R5R3vovi3R10解:解:方法二:方法二:熟悉基本运算单元电路,熟悉基本运算单元电路,结合叠加法直接写出单级关系式结合叠加法直接写出单级关系式图二:图二:A1A1、A A2为同相比例运算为同相比例运算当当v vi3=0=0时为同相加法运算,当时为同相加法运算,当v vo2=0=0,v vo1=0=0时为反相比例运算时为反相比例运算第36页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础37/85作业P2
14、87:第37页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础38/858.5 有源滤波器有源滤波器基本概念及初步定义一阶有源滤波电路 高通滤波高通滤波 低通滤波低通滤波 基本概念基本概念 分类分类二阶有源滤波电路 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 带通滤波带通滤波第38页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础39/85有源滤波电路的分析方法:1.电路图 电路的传递函数Av(s)频率特性Av(j)2.根据定义求出主要参数3.画出电路的幅频特性性能分析第39页/共84页电子技术基础精品课程模拟电子技术基础40/85滤波器的用途 滤波器
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