电工电子学 教学课件 作者 林小玲 第4章 集成运算放大器（应用）.ppt

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1、第4章集成运算放大器（应用）上海大学自动化系林小玲§4.3集成运算放大器的应用集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和除法等运算。运算放大器工作在线性区时，通常要引入深度负反馈。所以，它的输出电压和输入电压的关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数，而与运算放大器本身的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构形式，就可以实现不同的运算。运放线性运用信号的放大和运算恒压源、恒流源电路有源滤波电路在运放的线性应用中，运放的输出与输

2、入之间加负反馈，使运放工作于线性状态。§4.3.1集成运算放大器的线性应用uo=Ao(u+–u－)Aou+–u－0u+u－uo－＋＋u－u+ib-ib+u+=u－ib-=ib+=0riib-0ib+0集成运算放大器的分析方法输出电压变化范围:最大+VCC~-VEE(1)反相比例运算放大器_++RFR1RPuiuoi1iFi-i+虚地点平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1//RFF电压放大倍数:i§4.3.1.1基本运算电路1.比例运算_++RFR1RPuiuoi1iFi-i+例1.

3、R1=10k,RF=20k,ui=-1V。求:uo，RP应为多大？反相比例运算放大器输入电阻及反馈方式：ri=R1输入电阻(小):uo_++RFR1RPuii1iFi-i+反馈电阻反馈方式：电压并联负反馈i1=iF+i-i-=i1-iF(2)同相比例运算放大器u+=uii+=0i-=0_++RFRfRPuiuoiFifRP=Rf//RF_++RFRfRPuiuoiFif例题2.Rf=10k,RF=20k,ui=-1V。求:uo，RP应为多大？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：_++

4、RFRfRPuiuo输入电阻(高):判断反馈方式输入电压_++RFRfRPuiuoAu=1+RFRf当RF=0时,Au=1uo=ui(3)电压跟随器此电路是电压串联负反馈，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。测量电阻的电路如图所示。已知：ui=U=10V，输出端接有满量程为5V的电压表，被测电阻为Rx。(1)试找出Rx与电压表读数的关系；(2)若所用运放为F007型，为了扩大测量电阻的范围，将电压表的量程选为50V是否有意义？uo∞－++△R11MΩuiRx+U－V－

5、+0~5V例：解：(1)uo=－ＲxＲ1uiＲx=－Ｒ1uiuo=－105uouo/VＲx/Ω－1－2－3－4－51052×1053×1054×1055×105减法（差分）放大器_++R2R1R1ui2uoR2ui1i+=0i-=0u-=u+2.减法运算电路输出与两个输入信号的差值成正比。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

6、，ui2=1V。求:uouo_++R2R1R1R2ui1_++ui2_++R2R1RPuo=(uo2-uo1)=(20/10)[3-(-1)]=8VR2R1uo1=ui1=-1Vuo2=ui2(1+R2/R1)=3V例题3.若ui1=sintV，ui2=1V，求:uo(1)反相加法运算：_++RFR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虚地uo=-(ui1R1RF+ui2R2RF)若R1=R2=R,uo=-(ui1RRF+ui2)取RP=R1//R2//RFuo_++RFR1RPuii+=0i-=0,

7、i1+i2=iFui1R1=ui2R2+-uoRF3.加法运算电路(2)同相加法运算：Au=RFRf1+uo=Auu+=()(+)RFRf1+R2R1+R2ui1R1R1+R2ui2取R1//R2=RF//Rf当R1=R2时,uo=()(ui1+ui2)RFRf1+12RfRF++ui1uoR1R2ui2-u+_++RFRfRPuiuo反相积分运算uc=-uoi+=0i-=0,u-=u+=0如果i1iCui-++RRPCuouc+平衡电阻RP=R4.积分运算电路反相积分器：如果ui=直流电压U,输出将反相积分，经过一

8、定的时间后输出饱和。tuiOUtuoO-UomTM积分时限设Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1F=0.05秒反相积分器：如果ui=-U=-3V，画出uo的波形图。tuiOtuoO+Uom-Uò-=t0o(-U)dtRC1u=tURC0.05秒设Uom=15V,U=3V,R=10k,C=