第4章 集成运算放大器的应用课件.ppt

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1、电子技术第4章集成运算放大器的应用模拟电路部分14.1信号运算电路:比例、加法、减法、积分、微分4.2信号测量电路:采用运放以提高测量精度和扩大测量功能。4.3信号处理电路:有源滤波、信号比较、信号采样保持等4.4信号产生电路:方波、三角波、锯齿波等非正弦信号;正弦波(见第五章正弦振荡电路)4.5集成串联型稳压电路第4章集成运算放大器的应用理想运放的条件虚短路放大倍数与负载无关。虚开路运放工作在线性区的特点电路分析时,理想运放的处理方法2虚拟短路虚拟断路放大倍数与负载无关,可以分开分析。u+uo_++u–Ii信号的放大、

2、运算有源滤波电路运放线性应用4.1信号运算电路会分析分析什么?输入和输出的关系参数确定3ii=ifuo_++RFR1R2uiiiif结构特点:负反馈引到反相输入端,信号也从反相端输入。4.1.1比例运算电路作用:将信号按比例放大。类型:同相比例放大和反相比例放大。方法:引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关,与输入电压和反馈系数有关。1、反相比例运算电路虚短路虚断路R2=R1//RF平衡电阻,使运放的两个输入端对地的静态电阻相等,保证静态时输入级的对称性。电压并联负反馈4反馈方式反相

3、器反相比例电路的特点当RF=R1时为反相器电位为0,虚地输出电阻很小!uo_++RFR1R2uiiiif电压并联负反馈1)共模输入电压为0,因此对运放的共模抑制比要求低。2)由于电压负反馈的作用,输出电阻小,可认为是0,因此带负载能力强。接近恒压源。3)由于并联负反馈的作用,输入电阻小,因此从信号源取的电流较大。对信号源要求较高。5)在放大倍数较大时,该电路结构不再适用。4)输入和输出反相。5u-=u+=ui反馈方式:电压串联负反馈。输入电阻高。结构特点:负反馈引到反相输入端,信号从同相端输入。2、同相比例运算电路iii

4、f虚短路虚断路_++uiuo电压跟随器结构特点:输出电压全部引到反相输入端,信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。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。ii=if同相比例运算电路的特点:3)共模输入电压为ui,因此对运放的共模抑制比要求高。1)由于电压负反馈的作用,输出电阻小,可认为是0,因此带负载能力强。2)由于串联负反馈的作用,输入电阻大。4)输入与输出同相,放大倍数大于等于1。_++RFR1R2uiuo6i12i11uoR12_++RFR11ui2R2ui1ui3R13

5、iFi13作用:将若干个输入信号之和按比例放大。类型:同相求和和反相求和。方法:引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关,与输入电压和反馈系数有关。4.1.2加法运算1、反相求和运算输入个数可变2、同相求和运算输入个数可变_R1RF++ui1uoR21R22ui2叠加法7_++RFR1R2ui2uoR3ui1解出:4.1.2减法运算电路:双端输入差动放大器当R1=R2,RF=R3时当R1=R2,RF=R3,且,R1=RF时该电路的特点:由于采用双端差动输入,故具有高共模抑制比;但由于有

6、并联负反馈存在,故它的输入电阻不高。差动放大器放大了两个信号的差,可实现减法运算。实际应用时可适当增加或减少输入端的个数,以适应不同的需要。8R2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6减法运算电路:多输入信号虚短路虚断路虚断路由节点电压法实际应用时可适当增加或减少输入端的个数,以适应不同的需要。9优点:元件少,成本低。缺点:要求R1//R2//R5=R3//R4//R6。阻值的调整计算不方便。单运放的加减运算电路改进:采用双运放电路。R2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R64.双运放的加

7、减运算电路双运放的加减运算电路-RF1++ui1uo1R1ui2R2R3-RF2++uoR4ui3R5R610A/D变换器要求其输入电压的幅度为0~+5V,现有信号变化范围为-5V~+5V。试设计一电平抬高电路,将其变化范围变为0~+5V。+5V-5V+5V+2.5V电平抬高电路A/D计算机uiuouo=0.5ui+2.5(V)实现此功能的方法很多例_++10k20k+5V5kui20kuo1uo_++20k20k10kuo=0.5ui+2.5V=0.5(ui+5)V11设计一个加减运算电路,RF=24

8、0k,使uo=10ui1+8ui2-20ui3解:系数为负的信号从反相端输入,系数为正的信号从同相端输入。-R3RF++ui1uoR2R1ui2R4ui3例分析:(1)画电路。(2)求元件参数,即各电阻值。(1)画电路。(2)求各电阻值。用节点电压法uo=10ui1+8ui2-20ui3

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