哈尔滨工程大学模拟电子技术基础第七章课件.ppt

《哈尔滨工程大学模拟电子技术基础第七章课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章集成运算放大器的应用本章中的基本运算电路及其分析方法是课程的重点。本章重点是掌握比例、加减、积分运算电路的工作原理和运算关系，利用“虚短”和“虚断”的概念分析各种运算电路输出电压和输入电压运算关系的方法，根据需要选择运算电路；滤波的有关概念，有源滤波电路的识别，各种滤波电路的用途及它们幅频特性的定性分析。17.1基本运算电路一、比例放大电路根据输入信号所加到运放端口的不同，可划分为反相输入、同相输入和差动输入等三种比例电路。图7-1反相比例电路(一)反相比例放大电路21.电压放大倍数Au(

2、7-1)图7-3基本同相比例电路3(二)同相比例放大电路1.电压放大倍数Au(7-7)图7-4一般同相比例电路4电压跟随器电路通常用作阻抗转换或隔离缓冲级。图7-5电压跟随器电路5(三)差动比例放大电路当集成运放的两个输入端同时加输入信号时，输出电压将与此两个输入信号之差成比例。故称为差动比例放大电路或差动比例电路。1.基本型差动比例电路该电路结构简单，缺点是输入电阻低，对元件的对称性要求比较高。图7-7基本差动比例电路6二、加法运算电路输出电压与若干个输入电压之和成比例关系的电路称为加法运算电

3、路也称求和电路。它有反相输入和同相两种接法。(一)反相加法电路反相加法电路是指多个输入电压同时加到集成运放的反相输入端。反相加法电路的实质是将各输入电压彼此独立地通过自身的电阻转换成电流，在反相输入端相加后流向电阻Rf,由Rf转换成输出电压。因而，反相端又称“相加点”或“Σ”点。反相加法电路的特点是，调节反相求和电路某一路信号的输入电阻(R1或R2、R3)的阻值，不影响其他输入电压和输出电压的比例关系。7(二)同相加法电路如果将各输入电压同时加到集成运放的同相输入端，称为同相加法电路。图7-12

4、同相加法电路8三、加减运算电路能够实现输出电压与多个输入电压间代数加减关系的电路称为加减运算电路。主要有单运放加减和双运放加减两种结构形式。［例7-4］设计一个由集成运放构成的运算电路，以实现如下的运算关系式Uo=5Ui1+2Ui2−0.3Ui3且电路级数最多不超过两级。图7-13例7-4选用的电路9四、积分电路积分电路的输出电压与输入电压成积分关系。根据输入电压加到集成运放的反相输入端或同相输入端，有反相积分电路和同相积分电路两种基本形式。图7-14无源RC积分电路及输入输出波形10(一)反相

5、积分电路图7-15反相积分电路反相比例电路中的反馈元件Rf用电容C代替，输入回路电阻R1仍是电阻R，便可构成图7-15所示的反相积分电路。11积分电路在实际应用时要注意两点。①因为集成运放和积分电容器并非理想元器件，会产生积分误差，情况严重时甚至不能正常工作。因此，应选择输入失调电压、失调电流及温漂小的集成运放；选用泄漏电阻大的电容器以及吸附效应小的电容器。②应用积分电路时，动态运用范围也要考虑。集成运放的输出电压和输出电流不允许超过它的额定值Uom和Iom。因而对输入信号的大小或积分时间应有一

6、定的限制。图7-16阶跃电压作用时的uo波形12(二)反相求和积分电路如果在基本反相积分电路的反相端加入多个输入信号，便构成如图7-18所示的反相求和积分电路(图中有两个输入信号)。图7-18反相求和积分电路137.2集成模拟乘法器一、概述模拟乘法器是两个互不相关的模拟信号实现相乘作用的有源网络。集成模拟乘法器一般有两个输入端和一个输出端，是一个三端口的非线性有源器件。有同相模拟乘法器和反相模拟乘法器两种。它们的输出电压与输入电压的函数关系为同相乘法器uo=KuXuY反相乘法器uo=−KuXuY

7、其中，K为正数，称为增益系数，常数K=0.1V−1。集成模拟乘法器功能符号如图7-31所示。图7-31模拟乘法器功能符号(a)同相乘法器；(b)反相乘法器14三、乘除运算电路(一)乘法运算电路1.乘方电路乘方运算是一个模拟量的自乘运算。如图7-36所示。输入电压的极性任意，自乘后的输出电压uo恒为正值，呈平方律特性，即。图7-36乘方电路15图7-37是三次方及四次方运算电路。串联式的高次方运算会积累较大的运算误差。一般，串联相乘数量不超过2～3个。图7-37三次方和四次方运算电路162.正弦波

8、倍频电路电路如图7-38所示。设ui=UImsinωt,则3.压控增益电路如图7-39所示。设uX为一直流控制电压E，uY为输入电压，则uo=KEuY。改变直流电压E的大小，就可调节电路的增益。除上述乘法运算外，乘法器可以做鉴相、调制、解调及电功率测量等应用。图7-38倍频电路图7-39压控增益电路17(二)除法运算电路除法运算电路的功能是输出电压与两个输入电压之商成正比。下面介绍应用乘法器和运放组合的除法运算电路。1.反相输入除法运算电路除法运算是乘法运算的逆运算，其输出与输入的关系应该是又可