模拟电路运放测试课件.ppt

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1、模拟电路测试辅导材料运算放大器的讲课课件卢庆利编写2008年4月18日EDA室卢庆莉编写集成运算放大器，有三级：输入级、中间级和输出级。是一种直接耦合的高增益的放大器，Aud可以达到上千。如果在其外围加上负反馈，可以实现信号的运算，处理，波形的产生和信号的变换等功能，应用十分广泛。为了分析方便，把实际运算放大器简化成理想运算放大器。运算放大器一、理想运算放大器概念1.开环差模电压增益Aud→∞；2.差模输入电阻Rid→∞3.差模输出电阻Rod→04.KCMR→∞5.输入失调电流IIO、失调电压UIO和它们的温漂均为零；6.

2、输入偏置电流IIB=07.3dB带宽BW=∞运算放大器的两种基本反馈组态1、运算放大器的开环传输特性(a)运算符号；(b)开环传输特性(1)“+”表示同相输入端，表明从该端输入的信号输出为同相放大。(2)“−”表示反相输入端，表明从该端输入的信号输出为反相放大。(3)集成运放是高增益的直接耦合放大器。其开环放大倍数非常大。说明二、理想运算放大器特性1.“虚短”特性当运放工作在线性状态时，由于所以：2.“虚断”特性当集成运放工作在线性状态时，所以：三、反相比例放大器判断反馈类型：并联电压负反馈虚地1．Auf根据深负反馈的条件

3、（或理想运放的虚断概念）可知：因此：2、闭环传输特性2．闭环输入电阻Rif根据虚地的概念得到：3．闭环输出电阻Rof理想运放Ro≈0，所以Rof=0判断反馈类型：串联电压负反馈四、同相比例放大器1．Auf根据深负反馈的条件（或理想运放的虚短概念）可知：2、闭环传输特性增加负反馈使线性范围增大若R1开路（或R1→∞）、R2=0，则Auf=1，称为电压跟随器。在实验室里，经常用电压跟随器来检测运放的好坏。因为串联电压负反馈使输入电阻增大，输出电阻减小，所以闭环Rif=∞，Rof=0。五、反相加法器又因为if=i1+i2+i3，

4、则六、同相相加器七、减法运算电路－＋R3ui2uoui1R1R2R4－＋R3ui2uo2R1R2R4－＋R3ui1uo1R1R4R2(分解)－＋R3ui1uo1R1R4R2－＋R3ui2uo2R1R2R4八、运算放大器线性应用电路1、设计一个反相比例放大器（一）设计技术指标1）Au=202)Ri=1KΩ3)Uopp≥1V（二）设计条件1）Ec=±9V2)RL=5.1KΩ（三）设计已知：（四）测量1)ui=0.1V(直流)2)ui=0.1V(交流有效值)3)Ui波形如图所示2、设计一个反相加法电路一、设计技术指标1）运算关系

5、UO=-（5Ui1+2Ui2)2)Ri1≥5KΩ,Ri2≥5KΩ。二、设计条件1）Ec=±9V2)RL=5.1KΩ三、设计UO=-（5Ui1+2Ui2)已知：四、测量3、双运放减法运算电路在理想条件下，电路的输出电压与输入电压之间的关系式为：平衡电阻：九、运算放大器非线性应用电路1、双向限幅器当输入信号Ui较小，Uo未达到稳压管的击穿电压时，其传输系数为：当Ui正向增大，Uo达到VZ1的击穿电压时，VZ2正向导通，此时，输出电压为:与UOL对应的输入电压UTH为：Ui＞UTH后，输出电压始终为UOL值，故图5(b)中Ui＞

6、UTH以后的范围称为上限幅区。上限幅区内的传输系数为Auf+，即当Ui负向增大，Uo达到VZ2的击穿电压时，VZ2反向击穿，VZ1正向导通，此时，输出电压为:与UOH对应的输入电压UTL为：UTL为下限幅门限电压。传输系数Auf-为：特点：在比较器中引入正反馈Aud鉴别灵敏度转换速度改善了输出波形的边缘，同时具有较强的抗干扰能力。2、反向输入的迟滞比较器正反馈系数参考电平上门限电压下门限电压回差迟滞比较器输出波形1、电压比较器的特点(1)比较器中的运放工作于开环或正反馈状态（非线性状态），输入端的虚短特征不再

7、存在；(2)输出与输入之间呈现非线性特性，输出不是高电平就是低电平；(3)由于运放的输入电阻高，输入电流一般非常小，可以忽略，即仍可认为运放的输入电流为零（虚断成立）。总结(1)输出高、低电平。它取决于集成运放输出电压的最大幅度或输出端的限幅电路；(2)阈值电压。它是使集成运放同相输入端和反相输入端电位相等时所对应的输入电压；(3)输入电压超过阈值电压时输出电压的跃变方向，它决定于输入电压是作用于集成运放反相输入端，还是同相输入端。电压比较器的三个要素：3、设计一个文氏桥正弦波振荡器技术指标要求：1、电路结构要求2、电路指

8、标(1)f=1KHZ(2)UO=1V3、设计条件（1）电源电压为：±9V（2）负载电阻RL=10KΩ4、原理分析首先讨论正反馈网络：RC串并联网络令：幅频特性和相频特性表达式为其中根据相位平衡条件，当ω=ωO时，为正反馈。因此振荡频率为：当ω=ωO时，F=1/3。根据相位起振条件求振荡频率ωOSC由振幅