第二章集成运算放大器、电压比较器、乘法器(课堂PPT).ppt

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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第第2章章 运算放大器运算放大器2.1 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。一种模拟集成电路。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.1.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。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。2.2.理解运算放大器

2、的电压传输特性，理解理想理解运算放大器的电压传输特性，理解理想理解运算放大器的电压传输特性，理解理想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。运算放大器并掌握其基本分析方法。运算放大器并掌握其基本分析方法。运算放大器并掌握其基本分析方法。3.3.理解用集成运放组成的比例、加减、微分和理解用集成运放组成的比例、加减、微分和理解用集成运放组成的比例、加减、微分和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，了解有源滤波器积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器 的工作原理。的工

3、作原理。的工作原理。的工作原理。4.4.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。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。本章要求本章要求下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页+UCCUEEu uo ouu+2.1.1 集成电路的内部结构框图集成电路的内部结构框图输入级输入级中间级中间级 输出级输出级同相同相输入端输入端输出端输出端反相反相输入端输入端 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差放信号，都采用带恒流源的差放。中间级：中间级：要求电压放大倍数高。

4、常采用带恒流源的要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。共发射极放大电路构成。输出级：输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页运放举例：LM741 LM741 1 2 3 48 7 6 5 741761432582 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4 4正电源端正电源端7 7负电源端负电源端8 8闲置端闲置端（NC）1 1、5 5接调零电位器接调零电位器下一页下一

5、页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.1.1 集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸Auo 高高:80dB140dBrid 高高:105 1011 ro 低低:几十几十 几百几百 KCMR高高:70dB130dB集成运放的符号：集成运放的符号：集成运放的符号：集成运放的符号：uo+u+u。+UCCUEE uo-+uu+UCCUEE下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2 理想运算放大器及其分析依据理想运算

6、放大器及其分析依据1.理想运算放大器理想运算放大器Auo ，rid ，ro 0，KCMR 2.电压传输特性电压传输特性 uo=f(ui)线性区：线性区：uo=Auo(u+u)非线性区：非线性区：u+u 时，时，uo=+Uo(sat)u+u 时，时，uo=+Uo(sat)u+0 ui=Ui u u 时，时，时，时，u uo o=+=+U Uo o (sat)(sat)u u+uuu 时，时，时，时，u uo o=+=+U Uo o (sat)(sat)u u+uu 时，时，时，时，u uo o=U Uo o (sat)(sat)即即即即 u ui iUUUR R 时，时，时，时，u uo o=U

7、 Uo o (sat)(sat)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。参考电压参考电压下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页uitOUROuot+Uo(sat)Uo(sat)t1t2单限电压比较器：单限电压比较器：单限电压比较器：单限电压比较器：当当 ui 单方向变化时，单方向变化时，uo 只变化一次。只变化一次。URuouiR2+R1+电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)uiuoOUR下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ui UR，uo=+Uo(sat)u

8、i UR，uo=Uo(sat)URuouiR2+R1+uiuoURR2+R1+U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)uiuoOUR输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)uiuoOUR下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页URuouiR2+R1+uiuoURR2+R1+Ot+Uo(sat)Uo(sat)uo输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在

9、反相端输入信号接在反相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端uitOUROuot+Uo(sat)Uo(sat)t1t2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器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 ZUZ UZuoRDZURuouiR2+R1+电

10、压传输特性电压传输特性 Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURu ui iUUUR R 时，时，时，时，u uo o =U Uo o (sat)(sat)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页过零电压比较器过零电压比较器过零电压比较器过零电压比较器利用电压比较器利用电压比较器利用电压比较器利用电压比较器将正弦波变为方波将正弦波变为方波将正弦波变为方波将正弦波变为方波URuouiR2+R1+电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)u ui iu uo oO OU UR R=0=0tuiO Otu

11、o+Uo(sat)Uo(sat)O O下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页6.6变跨导式模拟乘法器 模拟乘法器的工作象限：一、二、四象限模拟乘法器的工作象限：一、二、四象限下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页模拟乘法器的应用模拟乘法器的应用n次方运算电路次方运算电路 1）乘方运算电路）乘方运算电路平方运算电路平方运算电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页令K=R2/R1则Vy0，保证运放工作于负反馈状态，保证运放工作于负反馈状态2）除法运算电路）除法运算电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页)(1X12

12、OvRRKv-=所以有 显然，vO是-vI平方根。因此只有当vI为负值时才能开平方，也就是说vI为负值电路才能实现负反馈的闭环。图中的二极管即为保证这一点而接入的。三三)平方根运算电路平方根运算电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页四四)开立方运算电路开立方运算电路当当vI为正值时，为正值时，vO为负值，为负值，当当vI为负值时，为负值时，vO为正值。为正值。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页幅度调制幅度调制使一个信号的幅度受另一个信号幅度的使一个信号的幅度受另一个信号幅度的控制控制,幅度调制也称幅度调制也称调幅调幅，用用AM表示表示。使一个信号

13、的频率受另一个信号幅度的使一个信号的频率受另一个信号幅度的控制；频率调制也称控制；频率调制也称调频，调频，用用FM表示表示。使一个信号的相位受另一个信号幅度的使一个信号的相位受另一个信号幅度的控制。相位调制也称控制。相位调制也称调相，调相，用用PM表示表示。调调 制制频率调制频率调制相位调制相位调制调制是由带有信息的电信号控制高频振荡信号的某一参调制是由带有信息的电信号控制高频振荡信号的某一参数，使该参数按电信号的规律变化，低频带有信息的信数，使该参数按电信号的规律变化，低频带有信息的信号称为号称为调制信号调制信号，高频振荡信号称为，高频振荡信号称为载波信号载波信号，经调制后，经调制后带有调制

14、信号信息的高频振荡信号称为带有调制信号信息的高频振荡信号称为调制波调制波。5）调制解调）调制解调下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 振幅调制器振幅调制器 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页振幅解调器振幅解调器解解 调调是调制的反过程，解调也是调制的反过程，解调也称为称为检波检波。如把调幅信号中。如把调幅信号中的载波去掉，把调制信号即的载波去掉，把调制信号即包络线取出，即为调幅波的包络线取出，即为调幅波的解调。还有鉴频、鉴相。解调。还有鉴频、鉴相。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(a)调幅波的时域波形 (b)调幅波的频域谱线 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页6）其他应用）其他应用可控增益放大器可控增益放大器