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时间：2020-01-22
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1、第三章集成运算放大器一集成运放的两种工作状态二比例电路三集成运放在模拟运算方面的应用理想运算放大器：开环电压放大倍数Aod=∞差摸输入电阻Rid=∞输出电阻Ro=0共模抑制比KCMRR=∞运算放大器中的反馈：1.由于开环电压放大倍数Aod非常大，一般不可以直接应用于信号放大。在实际应用中，常使用反馈技术来稳定放大电路的放大倍数。2.具有反馈的放大电路中，包括两个部分：基本放大电路和反馈网络，相应地信号也有两种传播途径：正向传播途径：反向传播路径：反馈的几个基本概念1.开环与闭环电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。正向传输——信号从输入端到输出端的传输反向传
2、输——信号从输出端到输入端的传输既有正向传输，又有反馈称为闭环状态。信号的正向传输信号的正向传输反馈传输(通路)（反馈网络）例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：2.负反馈与正反馈负反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。引入反馈后，净输入量ube=ui-uf，电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。一、集成运放的两种工作状态1.运放的电压传输特性：设：电源电压±VCC=±10V。运放的Aod=104│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。
3、Aod越大，线性区越小，当Aod→∞时，线性区→00uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV线性区非线性区非线性区+10V-10V+Uom-Uom0uoui为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈！运放工作在线性区的分析方法：虚短（u+=u-）虚断（ii+=ii-=0）虚地（u+=u-=0）2.线性区3.非线性区（正、负饱和状态）运放工作在非线性区的条件：电路开环工作或引入正反馈！运放工作在非线性区的分析方法（1）虚短不适用，虚断仍然适用。（2）u+>u-时，uo=uopp;u+4、+10V-10V+Uom-Uom0uouiUopp为最大输出电压二、比例运算电路一.反相比例运算虚地点i1=if（虚断）因为有负反馈，利用虚地和虚断u+=0u－=u+=0（虚地）反馈方式：电压并联负反馈电压放大倍数:uo与ui为线性比例关系，相位相反反相器Rf=R1例题1.R1=10k,Rf=20k,ui=-1V。求:uo、Ri。说明R0的作用，R0应为多大？特点：共模输入电压=0（u－=u+=0），因而对运放的共模抑制比要求低缺点：输入电阻小（Ri=R1），R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R0=R1//Rf二.同相比例运算电路u-=u+=uii1=5、if（虚断）平衡电阻R=Rf//R1因为有负反馈，利用虚短和虚断反馈方式：电压串联负反馈特点：输入电阻高缺点：共模输入电压≠0（u－=u+=ui），因而对集成运放的共模抑制比要求高电压放大倍数:如果将R1开路，或Rf=0，会怎样？Au=1+Rf/R1=1三.电压跟随器此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。ui=u+=u-=uo因为有负反馈，利用虚短和虚断：将R1开路，或Rf=0，1.反相加法器：若R1=R2=R,平衡电阻R0=R1//R2//Rfi1+i2=if三、基本运算电路一.加法运算电6、路虚地2.同相求和运算：当R1=R2=Rf=R时,同相比例运算:二.减法运算电路1、利用加法器和反相比例器叠加原理2、差动减法器ui1作用ui2作用综合：则有：1.积分电路三.积分和微分电路反相积分器：如果ui=直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。tui0tuo0-UomTM积分时间设Uom=15V,ui=+3V,R=10k,C=1F求积到饱和值的时间：EWB演示——积分器练习:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。tui0212345tuo0-2-4-6应用举例：输入方波，输出是三角波。tui0tuo02.微分电路：u-=u+=0tui0tu7、o0例：,求uo。90°本章小结1．集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析，“虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工具。2.运算放大器产生“虚短”的原因是电路中引入了负反馈，因此，在运用“虚短”、“虚段”、“虚地”的概念分析电路之前，应注意电路是否满足负反馈的条件。3.反相、同相、差动比例运算这三种电路时构成各种运放电路的基础，它们均满足负反馈的条件。当用这三种电路构成其他应用电路时，可直接运用“虚短”、“虚段”、“虚地
4、+10V-10V+Uom-Uom0uouiUopp为最大输出电压二、比例运算电路一.反相比例运算虚地点i1=if（虚断）因为有负反馈，利用虚地和虚断u+=0u－=u+=0（虚地）反馈方式：电压并联负反馈电压放大倍数:uo与ui为线性比例关系，相位相反反相器Rf=R1例题1.R1=10k,Rf=20k,ui=-1V。求:uo、Ri。说明R0的作用，R0应为多大？特点：共模输入电压=0（u－=u+=0），因而对运放的共模抑制比要求低缺点：输入电阻小（Ri=R1），R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R0=R1//Rf二.同相比例运算电路u-=u+=uii1=
5、if（虚断）平衡电阻R=Rf//R1因为有负反馈，利用虚短和虚断反馈方式：电压串联负反馈特点：输入电阻高缺点：共模输入电压≠0（u－=u+=ui），因而对集成运放的共模抑制比要求高电压放大倍数:如果将R1开路，或Rf=0，会怎样？Au=1+Rf/R1=1三.电压跟随器此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。ui=u+=u-=uo因为有负反馈，利用虚短和虚断：将R1开路，或Rf=0，1.反相加法器：若R1=R2=R,平衡电阻R0=R1//R2//Rfi1+i2=if三、基本运算电路一.加法运算电
6、路虚地2.同相求和运算：当R1=R2=Rf=R时,同相比例运算:二.减法运算电路1、利用加法器和反相比例器叠加原理2、差动减法器ui1作用ui2作用综合：则有：1.积分电路三.积分和微分电路反相积分器：如果ui=直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。tui0tuo0-UomTM积分时间设Uom=15V,ui=+3V,R=10k,C=1F求积到饱和值的时间：EWB演示——积分器练习:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。tui0212345tuo0-2-4-6应用举例：输入方波，输出是三角波。tui0tuo02.微分电路：u-=u+=0tui0tu
7、o0例：,求uo。90°本章小结1．集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析，“虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工具。2.运算放大器产生“虚短”的原因是电路中引入了负反馈，因此，在运用“虚短”、“虚段”、“虚地”的概念分析电路之前，应注意电路是否满足负反馈的条件。3.反相、同相、差动比例运算这三种电路时构成各种运放电路的基础，它们均满足负反馈的条件。当用这三种电路构成其他应用电路时，可直接运用“虚短”、“虚段”、“虚地
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