集成运算放大器的线性应用ppt课件.ppt
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1、中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识第第5 5章章 集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用endv运放线性应用的条件和分析特点运放线性应用的条件和分析特点v基本运算电路基本运算电路v其他线性应用举例其他线性应用举例中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识第第5 5章章 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用5.1 5.1 运放线性应用的条件和分析特点运放线性应用的条件和分析特点一、运放的传输特性一、运放的传输特性二、线性
2、应用的条件二、线性应用的条件三、线性应用的特点三、线性应用的特点end运放线性应用的条件与特点运放线性应用的条件与特点(1)运放的传输特性运放的传输特性uo=f(ui)0ui(mV)uo(V)+-ui1ui2uo A A+U-U在图示运放电路中,有在图示运放电路中,有 uo=Aod(ui2-ui1)=Aodui 设电源电压为设电源电压为12V,则运放最大输出电压则运放最大输出电压 UOM=10V 设运放设运放Aod=104,则其传输特性如图所示,则其传输特性如图所示-0.10.1-1010线性区线性区非线性区非线性区非线性区非线性区 结论结论:运放在开环状态下线性运放在开环状态下线性区很窄,只
3、能工作在非线性区。区很窄,只能工作在非线性区。理想运放理想运放则无线性则无线性区区如何使运放如何使运放工作在线性工作在线性区呢区呢?降低电压降低电压放大倍数放大倍数如何降低如何降低电压放大电压放大倍数呢倍数呢?引入负反馈引入负反馈 结论结论:运放工作在线性区的条运放工作在线性区的条件是在电路中件是在电路中加入负反馈加入负反馈。中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识运放线性应用的条件与特点(运放线性应用的条件与特点(2 2)运放工作在线性状态下的运放工作在线性状态下的两个特点两个特点RF引入负引入负反馈反馈设设U+
4、与与U-为运放同相与反相端的电位为运放同相与反相端的电位 ,有,有 uo=Aod(U+-U-)即即:U+-U-=uo/Aod因为对于理想运放有因为对于理想运放有Aod=,所以所以U+=U-虚接虚接+-ui1ui2uoA Aododu uididridro-uid+-U-U+uo A ARFI-I+I-I+设设I+与与I-为运放同相与反相端的输入为运放同相与反相端的输入电流电流 ,因为对于理想运放有因为对于理想运放有r ridid=,所所以以I+=I-=0虚断虚断end中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识 分析运
5、放组成的线性电路的出发点分析运放组成的线性电路的出发点虚接虚接虚断虚断放大倍数与负载无关,放大倍数与负载无关,可以分开分析可以分开分析。u+uo_+uIi信号的放大、运算信号的放大、运算有源滤波电路有源滤波电路运放线运放线性应用性应用中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识第第5 5章章 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用5.2 5.2 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路end二、加减运算电路二、加减运算电路反相加法运算电路反相加法运算电路同相加法
6、运算电路同相加法运算电路减法运算电路减法运算电路一、比例运算电路一、比例运算电路三、积分与微分运算电路三、积分与微分运算电路积分运算电路积分运算电路微分运算电路微分运算电路比例运算电路(比例运算电路(1 1)实现将输入信号按比实现将输入信号按比例放大的电路,称为例放大的电路,称为比例运算比例运算电路电路反相反相比例运算比例运算同相同相比例运算比例运算-实现运算实现运算uo=-kui-实现运算实现运算uo=+kui1、反相比例运算电路反相比例运算电路(Inverting Amplifier)+-R1Rfui+-R-u0+u电路结电路结构特点构特点Rf引入深度负反馈引入深度负反馈该反馈为何该反馈为
7、何种组态?种组态?输入信号加入反相端输入信号加入反相端平衡电阻平衡电阻R=R1/RF 实现将信号放大并进行运算的电路实现将信号放大并进行运算的电路,称为称为运算运算电路。电路。中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识比例运算电路(比例运算电路(2 2)u参数计算参数计算因为因为I-=0,所以,所以 i1=if即即,又因为又因为U-=U+=RI+=0所以,所以,即即电压放大倍数电压放大倍数输入电阻输入电阻因为电路引入电压负反馈,因为电路引入电压负反馈,输出电阻输出电阻 ro=0若输出端加若输出端加负载,负载,uo改改
8、变吗?变吗?则实现运算:则实现运算:虚虚地地+-R1Rfui+-R-u0+i1ifI-中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识_+RFR1RPuiuoi1i2i-i+例例.R1=10k ,RF=20k ,ui=-1V=-1V。求。求:uo,RP应为应为多大?多大?Auf=-(RF/R1)=-20/10=-2uo=Aufui=(-2)(-1)=2VRP=R1/RF=10/20=6.7 k 反相比例运算电路举例反相比例运算电路举例中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民
9、健康的危害,提高师生的控烟意识反相比例电路的特点:反相比例电路的特点:1.1.共模输入电压为共模输入电压为0 0,因此对运放的,因此对运放的共模抑制比共模抑制比要求低要求低。2.2.由于电压负反馈的作用,由于电压负反馈的作用,输出电阻小输出电阻小,可认,可认为是为是0 0,因此,因此带负载能力强带负载能力强。1.1.由于并联负反馈的作用,由于并联负反馈的作用,输入电阻小输入电阻小,因此,因此对输入电流有一定的要求。对输入电流有一定的要求。2.2.在放大倍数较大时,该电路结构不再适用在放大倍数较大时,该电路结构不再适用 。优点优点缺点缺点输入电阻小、共模电压为输入电阻小、共模电压为 0 0 以及
10、以及“虚地虚地”是反相是反相输入的特点。输入的特点。中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识比例运算电路(比例运算电路(3 3)2、同相比例运算电路同相比例运算电路(Noninverting Amplifer)+-R1Rfui+-R-u0+u电路结构特点电路结构特点Rf引入深度负反馈引入深度负反馈输入信号加入同相端输入信号加入同相端平衡电阻平衡电阻R=R1/RF该反馈为何该反馈为何种组态?种组态?i1ifI-u参数计算参数计算因为因为I-=0,所以,所以 i1=if即即:,又因为,又因为U-=U+=ui所以,所以,
11、即即电压放大倍数电压放大倍数则实现运算:则实现运算:中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识比例运算电路(比例运算电路(4 4)+-R1Rfui+-R-u0+i1ifI-输入电阻输入电阻 因为电路引入电压负反馈,因为电路引入电压负反馈,输出电阻输出电阻 ro=0当当Auf=1时,称为时,称为电压跟随器电压跟随器(Voltage Follower)。ui+-RfRu0ui+-u0此电路是电压串联负此电路是电压串联负反馈,输入电阻大,输反馈,输入电阻大,输出电阻小,在电路中作出电阻小,在电路中作用与分离元件的射极输用与
12、分离元件的射极输出器相同,但是电压跟出器相同,但是电压跟随性能好。随性能好。中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识_+RFRfRPuiuoiFif例题例题.Rf=10k ,RF=20k ,ui=-1V=-1V。求求:uo,RP应为多大?应为多大?uo=Au ui=(3)(-1)=-3VRP=Rf/RF=10/20=6.7 k Auf=1+=1+20/10=3RFRf同相比例运算电路举例同相比例运算电路举例中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生
13、的控烟意识同相比例电路的特点:同相比例电路的特点:1.1.共模输入电压为共模输入电压为u ui i,因此对运放的,因此对运放的共模抑制共模抑制比要求高。比要求高。1.1.由于电压负反馈的作用,由于电压负反馈的作用,输出电阻小,输出电阻小,可认可认为是为是0 0,因此,因此带负载能力强。带负载能力强。2.2.由于串联负反馈的作用,由于串联负反馈的作用,输入电阻大输入电阻大。优点优点缺点缺点中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识比例运算电路(比例运算电路(5 5)u分析图示电路输出电压分析图示电路输出电压u0与输入电
14、压与输入电压ui的关系的关系+-R1Rfui+-R2-u0+R3i1ifI-因为因为I-=0,所以,所以 i1=if即即:又因为又因为U-=U+所以所以:则:则:U+=?I+因为因为I+=0,所,所以以R R2 2,R R3 3串联串联中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识比例运算电路(比例运算电路(6 6)endu分析图示电路输出电压分析图示电路输出电压u0与输入电压与输入电压ui的关系的关系+-R1Rfui1R2-u0+R3ui2U+=?叠加原理叠加原理节点电压节点电压R3R2ui2ui1+-+U+中国历史上
15、吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识uo_+R2R1RPuiR4R3i1i2i4i3Mi1=i2虚接虚接虚断虚断虚断虚断比例运算电路比例运算电路综合综合举例举例u例例3 3:求:求Auf=?=?R2uO1i1i2i3i4R1ui1u0R3ui2+-+-RRR4例:运放运算电路如图所示,导出 的表达式。中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识加加/减运算电路减运算电路 反相加法器反相加法器 同相加法器同相加法器 减法器减法器 加减器加减器 实现
16、将若干个输入信号之和或之差按比例实现将若干个输入信号之和或之差按比例放大的电路,称为放大的电路,称为加加/减运算电路。减运算电路。加法与减法运算电路(加法与减法运算电路(1 1)反相加法器反相加法器(Summing Amplifer)+-R1Rfui1Ru0R2R3ui2ui3i1i2i3ifu电路结电路结构特点构特点Rf引入深度负反馈引入深度负反馈输入信号输入信号均均加入加入反向端反向端平衡电阻平衡电阻R=R1/R2/R3/Rfu输入输出关系计算输入输出关系计算因为因为I-=0,所以,所以 i1+i2+i3=if即即:又因为又因为U-=U+=RI+=0若取若取R1=R2=R3=R,则,则则实
17、现运算:则实现运算:I-=0中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难,可以进一步了解吸烟对人民健康的危害,提高师生的控烟意识加法与减法运算电路(加法与减法运算电路(2 2)u 反相加法器的特点:反相加法器的特点:1.1.实际应用时可适当增加或减少输入端的个数,实际应用时可适当增加或减少输入端的个数,2.2.以适应不同的需要。以适应不同的需要。2.由于由于”虚地虚地”的特点的特点,调节反相求和电路的某一调节反相求和电路的某一路路 信号的输入电阻,不影响其他输入电压和输出电信号的输入电阻,不影响其他输入电压和输出电 压的比例关系压的比例关系,调节方便。调节方便。中国历史上吸
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