(精品)唐介电工学第10章.ppt

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1、第十章第十章 集成运算放大器集成运算放大器重点：重点：1.了解集成运放的基本组成及主要参数的意义了解集成运放的基本组成及主要参数的意义;2.理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法算放大器并掌握其基本分析方法;3.理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理分运算电路的工作原理;4.理解电压比较器的工作原理和应用理解电压比较器的工作原理和应用,了解有源了解有源滤波器的工作原理。滤波器的工作原理。110.1集成运算放器概述集成运算放器概述一一.管脚简介管脚简介F007123

2、45678F007-15V4152376输出端输出端uo+15V反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端uu+2uo_+Aou+u二二.图形符号图形符号1.实际运放的符号实际运放的符号2.理想运放的符号理想运放的符号u+uo_+uF007-15V4152376输出端输出端uo+15V反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端uu+三三.参数参数(自己看自己看)310.4理想算运放大器与实际运算放大器理想算运放大器与实际运算放大器一一.运放的模型运放的模型 从净输入端从净输入端ud=(u+-u)看进去运放等效为看进去运放等效为ri，从输从输出出(uo)看进去运放等效为一个恒压源和一个内阻看进去运放

3、等效为一个恒压源和一个内阻ro相相串联。串联。roAo(u+-u)+-ri-+Ao+uo-u+u-ud+4很大很大很大很大很小很小二、实际运算放大器二、实际运算放大器1.实际运放的特点实际运放的特点Ao=106108 uo(u+-u-)ud+Uom Uom-其中其中:|Uom|Us|ri=1061011ro=101002.实际运放的实际运放的开环开环传输特性传输特性正向饱和区：正向饱和区：ud 时时 uo=Uom反向饱和区：反向饱和区：ud-时时 uo=-Uom线性工作区：线性工作区：|ud|时时,则则 uo=Aoud Uom/Ao，很小。很小。电源电压电源电压_+Aoriro+uo-Ao(u

4、+-u)u+u+-ud+5三理想运算放大器三理想运算放大器1.理想运放的特点理想运放的特点A=，ri=，ro=02.理想运放的开环传输特性理想运放的开环传输特性uo(u+-u-)ud+UomUom实际运算放大器实际运算放大器理想运算放大器理想运算放大器分析实际运算放大器分析实际运算放大器分析理想分析理想运算放大器运算放大器2.理想运放的图形符号理想运放的图形符号u-u+uo+_ud+_+Aoriro+uo-Ao(u+-u)u+u+-ud+6四四.运算放大电路的分析依据运算放大电路的分析依据1.闭环闭环(负反馈负反馈)使用使用(1)uo 恒定恒定,与负载无关与负载无关ro0uoAo(u+-u-)

5、(2)虚短虚短u+u-uoAo(u+-u-),Ao反馈网络反馈网络roAo(u+-u)+-ri-+Ao+uo-u+uii+(3)虚虚断断u+u-,ri i+i-072.开环使用开环使用u+u-无虚短无虚短(2)当当|u+-u-|时时,uo=+uom正饱和值正饱和值,略低于正电源值略低于正电源值当当(u+-u-)-时时,uo=uom负饱和值负饱和值 Uom/Ao，很小。很小。(1)虚虚断断ri i+i-0roAo(u+-u)+-ri-+Ao+uo-u+uii+8结构特点：结构特点：负反馈引到反相负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。输入端，信号从反相端输入。虚地虚地i+=i-0u-u+i+RP

6、0i1 i2+i i210.5 基本运算电路基本运算电路一、反相比例器一、反相比例器uo_+RFR1RP=R1/RFuii1i2u-u+i-i+9uoui+Uom Uom二、运算放大器闭环使用时的传输特性二、运算放大器闭环使用时的传输特性例如例如反相比例器反相比例器：传输特性传输特性uim-uimuo 变化范围：变化范围：Uom +Uom线性工作区线性工作区可见：加入负反馈可见：加入负反馈(闭环使用时闭环使用时)使使线性工作区线性工作区变宽。变宽。ui获得线性放大的输入范围获得线性放大的输入范围当当uo=Uom时：时：uim=-+UomR1/Rf10二、同相比例器二、同相比例器结构特点：结构特

7、点：负反馈引到反负反馈引到反相输入端，信号从同相端相输入端，信号从同相端输入。输入。i+=i-0u-u+uii2i1_+RFR1RP=R1/RFuiuou-u+i2i1i-i+11_+uiuo此电路输入电阻大，输出电阻小，放大倍数此电路输入电阻大，输出电阻小，放大倍数为为1，与射极输出器相同。，与射极输出器相同。电压跟随器电压跟随器uou-u+ui12三、反相加法器三、反相加法器i12i11R12_+RFR11ui2uoRPui1iiuuRPR11/R12/RF若：若：R11R12R，则则:i+=i-0u-u+=i+RP 0i11+i12iFiF13_+RFR1R2ui2uoR3ui1i-i+

8、uu解出：解出：四、减法运算电路四、减法运算电路iFi1i2i3i+=i-0u-u+14_+RFR1R2ui2uoR3ui1若：若：R1=R2RF=R3 3则：则：15i=i+0uu+=0五、微分运算器五、微分运算器i1=iFuo_+RR2=Ruii1iFCi-i+uu16六、积分运算六、积分运算i=i+0uu+=0i1=iFi1iFui-+RR2Cuo1810.6 电压比较器电压比较器使用运算放大器的开环状态使用运算放大器的开环状态一、一、单限电压比较器单限电压比较器当当ui 变化时变化时,uo 只变化一次只变化一次1.电路组成电路组成uoui0+Uom-UomUR2.传输特性传输特性:uo

9、ui关系关系URuouiR2-+R1+参考电压参考电压可见，在可见，在 ui=UR 处输出电压处输出电压 uo 发生跃变。发生跃变。阈值电压阈值电压(门限电平门限电平)输出跃变所对应的输入电压。输出跃变所对应的输入电压。饱和电压饱和电压21URuouiR2-+R1+3、波形、波形uitOUROuot+Uom Uom 若若ui与与uR 对调，上述曲线如何变化？对调，上述曲线如何变化？uoui0+Uom-UomUR22二、过零比较器二、过零比较器1、电路组成、电路组成tuituo+Uom-UomuouiR2-+R1+参考电压为参考电压为0uoui0+Uom-Uom2、传输特性、传输特性3、波形、波

10、形若若ui接到接到“-”,上述曲线如何变化上述曲线如何变化?23三、输出带限幅的电压比较器三、输出带限幅的电压比较器1、电路组成、电路组成uoRDZURuouiR2+R1+UZ UZuiuoOUR2、传输特性、传输特性设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为U UZ Z，忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降则则则则 u ui i U UR R，u uo o=U UZ Z3、波形、波形请各位自己画请各位自己画请各位自己画请各位自己画24设计一个加减运算电路，设计一个加减运算电路，RF=240k，使使uo=10ui1+8ui2-20ui3解解:(1)画电路。画电路。系数为负的信号从反系数为负的信号从反相端输入，系数为正的信相端输入，系数为正的信号从同相端输入。号从同相端输入。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3例例3(2)求各电阻值。求各电阻值。求出：求出：27根据根据:uo=10ui1+8ui2-20ui3RF=240k 得得:R3=12k R1=24k R2=30k R4=80k 要求要求:R1/R2/R4=R3/RF,代入上式得：代入上式得：-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui328第十章第十章 结束结束32