集成运算放大器ppt.ppt

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第16章集成运算放大器,16.1集成运算放大器的简单介绍,16.2运算放大器在信号运算方面的应用,16.3运算放大器在信号处理方面的应用,16.4运算放大器在波形产生方面的应用,目录,集成运算放大器：

是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路,输出级主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io，输出阻抗ro小。

中间级应有足够大的电压放大倍数,尽量减小零点漂移,尽量提高KCMRR,输入阻抗ri尽可能大,16.1集成运算放大器的简单介绍,输出级主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io，输出阻抗ro小。

中间级应有足够大的电压放大倍数,输出级主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io，输出阻抗ro小。

F007（5G24）外引线图,接线图,顶视图,运放的特点和符号,运算放大器的传输特性,线性区很窄,所以运放在线性区工作,通常引入深度电压负反馈,16.2运算放大器在信号运算方面的应用,

（1）反相比例运算放大器,虚地点,i1=iF+ib-=iF,ib-=0,ib+=0,u+=0,u=u+=0,平衡电阻（使输入端对地的静态电阻相等）:

RP=R1/RF,F,动画,例题1.R1=10k,RF=20k,ui=-1V。

求:

uo，RP应为多大？

Au=-（RF/R1）=-20/10=-2uo=Auui=（-2）（-1）=2VRP=R1/RF=10/20=6.7k,反相比例运算放大器输入电阻及反馈方式：

反馈电阻,动画,

（2）同相比例运算放大器,u-=u+=ui,ib+=0,ib-=0,iF=i1,RP=R1/RF,动画,例题2.Rf=10k,RF=20k,ui=-1V。

求:

uo，RP应为多大？

uo=Auui=（3）（-1）=-3VRP=R1/RF=10/20=6.7k,电压串联负反馈,同相比例运算放大器输入电阻及反馈方式：

输入电阻（高）,当RF=0时,Au=1,uo=ui,（3）电压跟随器,此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。

（4）差动放大器,ib+=0,ib-=0,u-=u+,动画,以上电路的比较归纳：

1.它们都引入电压负反馈，因此输出电阻都比较小。

2.关于输入电阻反相输入的输入电阻小，同相输入的输入电阻高。

3.以上放大器均可级联,级联时放大倍数分别独立计算。

例题3.R1=10k,R2=20k,ui1=-1V，ui2=1V。

求:

uo,例题3.若ui1=sintV，ui2=1V，求:

uo,uo1=ui1=sintV,uo2=ui2（1+R2/R1）=3V,（5）反相求和算：

虚地,若R1=R2=R,取RP=R1/R2/RF,i1+i2=iF,动画,（6）同相求和运算：

取R1/R2=RF/Rf,（7）微分运算：

u-=u+=0,ib-=0,（8）反相积分运算,uc=-uo,u-=u+=0,反相积分器：

如果ui=直流电压U,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。

积分时限,设Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1F,=0.05秒,反相积分器：

如果ui=-U=-3V，画出uo的波形图。

设Uom=15V,U=3V,R=10k,C=1F,应用举例：

输入方波，输出是三角波。

运算电路要求,1.熟记前8种基本运算电路的电路图及放大倍数公式。

2.以上基本运算电路级联后输出的计算。

3.会用ib-=0,ib+=0,u+=u-分析给定运算电路的放大倍数。

16.3运算放大器在信号处理方面的应用,滤波电路的种类:

低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器,16.3.1、概述,传递函数：

幅频特性,相频特性,传递函数、幅频特性,滤波器分类（按频率特性进行分类）：

低通,高通,带通,带阻,一阶RC低通滤波器（无源）,幅频特性、幅频特性曲线,通频带宽度（带宽）,带宽:

0-0,设R=10k,C为下列各值时的带宽:

Cfo1F16Hz0.047F340Hz0.01F1600Hz,16.3.2有源滤波器,1.一阶有源低通滤波器,传递函数中出现的一次项,故称为一阶滤波器,相频特性：

幅频特性及幅频特性曲线,电路特点:

2.一阶有源高通滤波器,幅频特性及幅频特性曲线,3.二阶有源低通滤波器,，AF=1+RF/R1,传递函数中出现的二次项,故称为二阶滤波器,，,幅频特性曲线,R1=时：

AF=1,时：

一阶低通和二阶低通幅频特性曲线的区别,阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器,16.4.3电压比较器,16.4.4迟滞比较器,16.4.1信号发生器16.4.2方波发生器,16.4运放在波形产生方面的应用,16.5运算放大器在波形产生方面的应用,即非线性应用，是指：

由运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f（ui）是非线性函数。

16.4.1限幅器,1.双向稳压管接于输出端,R限流电阻一般取100,特点：

电路中的运放处于线性放大状态，但外围电路有非线性元件（二极管、稳压二极管）。

DZ双向稳压管,UZ稳压值,UF正向压降,传输特性,2.双向稳压管接于负反馈回路上,16.4.2电压比较器,UR,UR为参考电压,当uiUR时,uo=+Uom当uiUR时,uo=-Uom,特点:

运放处于开环状态,UR,当uiUR时,uo=-Uom,若ui从反相端输入,电压比较器（续）,过零比较器:

当UR=0时,电压比较器（续）,例题：

利用电压比较器将正弦波变为方波。

用稳压管稳定输出电压,忽略了UF,电压比较器的另一种形式：

将双向稳压管接在负反馈回路上,R=R,16.4.3迟滞比较器,1.迟滞比较器（下行）,特点:

电路中使用正反馈,运放处于非线性状态,1、因为有正反馈，所以输出饱和。

2、当uo正饱和时（uo=+UOM）：

3、当uo负饱和时（uo=-UOM）：

迟滞比较器（下行）（续）,设ui,当ui=U+L,uo从-UOM+UOM,这时,uo=-UOM,U+=U+L,设初始值:

uo=+UOM,U+=U+H设ui,当ui=U+H,uo从+UOM-UOM,传输特性,U+H上门限电压U+L下门限电压U+H-U+L称为回差,例:

设输入为正弦波,画出输出的波形。

加上参考电压后的迟滞比较器（下行）：

上下限：

例题：

R1=10k，R2=20k，UOM=12V，UR=9V当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。

上下限：

=10V,=2V,迟滞比较器（下行）两种电路传输特性的比较:

2.迟滞比较器（上行）,u+=0时翻转，可以求出上下门限电压。

当u+u-=0时,uo=+UOM当u+u-=0时,uo=-UOM,当uo=-UOM,当uo=+UOM,ui=,ui=,传输特性曲线,迟滞比较器（上行）（续）,上下门限电压,加上参考电压后的迟滞比较器（上行）：

上下门限电压,加上参考电压后的迟滞比较器（上行）传输特性：

1.电路结构,16.4.4方波发生器,下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的输入端。

上下限:

2.工作原理：

（1）设uo=+UOM,此时，输出给C充电,uc,则：

u+=U+H,一旦ucU+H,就有u-u+,在ucU+H时，,u-u+,uo立即由UOM变成UOM,设uC初始值uC（0+）=0,方波发生器,uo保持+UOM不变,此时，C经输出端放电,再反向充电,

（2）当uo=-UOM时，,u+=U+L,uc达到U+L时，uo上翻,当uo重新回到UOM以后，电路又进入另一个周期性的变化。

周期与频率的计算：

f=1/T,此期间是分析问题时的假设,实际上用示波器观察波形时看不到这段波形.,周期与频率的计算：

T=T1+T2=2T2，因正反向充电条件一样T1=T2。

T2阶段uc（t）的过渡过程方程为:

UC（）=+UOM,周期与频率的计算：

思考题：

点b是电位器RW的中点，点a和点c是b的上方和下方的某点。

试定性画出点电位器可动端分别处于a、b、c三点时的uo-uc相对应的波形图。

设RwaRwc,