集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用

1、集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用第1頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四5.1.1 集成運(yùn)放的理想特性 反相輸入端unup 同相輸入端信號傳輸方向ui輸出端理想運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)ouAO集成放的符號、管腳5.1 集成運(yùn)放的理想化及基本電路第2頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四1. 理想運(yùn)放的概念理想化的條件：開環(huán)電壓放大倍數(shù) Aod ;差模輸入電阻 rid開環(huán)輸出電阻 rod共模抑制比 KCMRR ;0 ; ;uuou上限截止頻率fH。理想運(yùn)放的符號 第3頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四2理想運(yùn)放在線性區(qū)的特點(diǎn)（1）虛短：由于兩輸入端之間

2、的電壓差為0，相當(dāng)于兩輸入端短路，但又不是真正的短路，故稱為“虛短”。虛短實(shí)際上指的是兩輸入端的電壓相同，也就是up=un。（2）虛斷：由于ii=0，相當(dāng)于兩輸入端開路，但又不是真正的斷開，故稱為“虛斷”。虛斷表明兩輸入端沒有電流。 集成運(yùn)放的電壓、電流，以及“虛短”、“虛斷”示意圖第4頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四5.1.2 集成運(yùn)放的兩種基本電路1. 反相輸入放大電路虛地點(diǎn)i1=if （虛斷）因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷u+ =0 u=u+=0（虛地）反饋方式：電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓放大倍數(shù):第5頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四例題. R1=1

3、0k , Rf=20k , ui =-1V。求:uo 、Ri。說明R的作用， R應(yīng)為多大？特點(diǎn)：共模輸入電壓=0（u=u+=0）缺點(diǎn)：輸入電阻?。?Ri=R1） R為平衡電阻(使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等):R=R1/Rf第6頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四采用T型反饋網(wǎng)絡(luò)的反相比例電路目的：在高比例系數(shù)時(shí)，避免R1阻值太小，使輸入電阻太小。分析：u+=u-=0（虛短） i1=i2 （虛斷）第7頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四2. 同相輸入放大電路u-= u+= uii1=if （虛斷）平衡電阻R=Rf/R1因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷反饋方式：電

4、壓串聯(lián)負(fù)反饋特點(diǎn)：輸入電阻高缺點(diǎn)：共模輸入電壓0（u=u+=ui）電壓放大倍數(shù):第8頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四Auf=1電壓跟隨器此電路是同相比例運(yùn)算的特殊情況，輸入電阻大，輸出電阻小。在電路中作用與分立元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。ui=u+= u-= uo因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷：第9頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四5.2.1 比例運(yùn)算電路 數(shù)學(xué)上y=kx（k為比例常數(shù)）稱為比例運(yùn)算，在電路中則可通過uo=kui來模擬這種運(yùn)算，比例常數(shù)k為電路的電壓放大倍數(shù)。顯然，前述的反相輸入放大電路和同相輸入放大電路都可實(shí)現(xiàn)比例運(yùn)算

5、，前者k=Rf /R10，因此分別稱為反相比例電路和同相比例電路。5.2 運(yùn)算電路第10頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四若R1 =R2 =R, 平衡電阻R0= R1/ R2/Rfi1 + i2= if虛地5.2.2 加法運(yùn)算電路第11頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四疊加原理 ui1作用 ui2作用 綜合：則有：5.2.3 減法運(yùn)算電路第12頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四5.3 電壓比較器 將一個(gè)模擬電壓信號與一參考電壓相比較，輸出一定的高低電平。功能：構(gòu)成：運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系uo=f(ui)是

6、非線性函數(shù)。uoui0+UOM-UOM第13頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四1. 運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的判定：電路開環(huán)或引入正反饋。運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法2. 運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的分析方法： 若U+U- 則UO=+UOM； 若U+U- 則UO=-UOM。 虛斷（運(yùn)放輸入端電流=0） 注意：此時(shí)不能用虛短！uoui0+UOM-UOM第14頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四uoui0+UOM-UOM1. 過零比較器: （門限電平=0）uoui0+UOM-UOM一.單門限電壓比較器第15頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四

7、tuituo+Uom-Uom例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲?。?6頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四2. 單門限比較器（與參考電壓比較）uoui0+Uom-UomUREFUREF為參考電壓當(dāng)ui UREF時(shí) , uo = +Uom當(dāng)ui UREF時(shí) , uo = -Uom 運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)第17頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四uoui0+Uom-UomUREF當(dāng)ui UREF時(shí) , uo = -Uom 若ui從反相端輸入第18頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四uoui0+UZ-UZ（1）用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓忽略了UD3.

8、 限幅電路使輸出電壓為一穩(wěn)定的確定值當(dāng)ui 0時(shí) , uo = +UZ當(dāng)ui 0時(shí) , uo = -UZ當(dāng)ui 0時(shí) , uo = +UZ 第20頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四二. 遲滯比較器1.工作原理兩個(gè)門限電壓。特點(diǎn):電路中使用正反饋運(yùn)放工作在非線性區(qū)。（1）當(dāng)uo =+UZ時(shí)，（2）當(dāng)uo =-UZ時(shí)，UT+稱上門限電壓UT-稱下門限電壓UT+- UT-稱為回差電壓第21頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四遲滯比較器的電壓傳輸特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-設(shè)ui , 當(dāng)ui = UT+時(shí), uo從+UZ -UZ第22頁，共32頁，

9、2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四例題：Rf=10k，R2=10k ，UZ=6V， UREF=10V。當(dāng)輸入ui為如圖所示的波形時(shí)，畫 出輸出uo的波形。上下限：uoui08V3V傳輸特性+6V-6V第23頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四3V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V3V傳輸特性+6V-6V第24頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四5.4 集成運(yùn)放的應(yīng)用常識5.4.1 運(yùn)算放大器的選擇 運(yùn)算放大器的種類很多，在工作中需要按系統(tǒng)對電路的要求進(jìn)行選用。一般均選用通用型，其售價(jià)較低，且容易購買。只有在有特殊需要時(shí)，才選用某種特殊型運(yùn)放。

10、但并不是價(jià)格貴的就好，因?yàn)樘厥庑偷囊仓皇悄硯讉€(gè)技術(shù)指標(biāo)比較突出，但是這些指標(biāo)是以犧性另一些指標(biāo)為代價(jià)的。 另外在選用時(shí)，需注意可靠性。如果工作中經(jīng)常有沖擊電壓或電流，則應(yīng)選用有過載保護(hù)型的，而且在容量方面要留有充分的余地。第25頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四5.4.2 運(yùn)算放大器使用注意事項(xiàng)1. 引腳排列第26頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四2. 零點(diǎn)調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整的常用方法是：將兩輸入端短路接地，利用外接調(diào)零電位器調(diào)整，使輸出電壓為0，具體的調(diào)零方法可參閱有關(guān)說明書。第27頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四3. 消除寄生振

11、蕩 集成運(yùn)算放大器開環(huán)電壓放大倍數(shù)很大，容易引起振蕩，寄生振蕩頻率在幾十到幾百kHz范圍。為此，常要加阻容補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，具體參數(shù)和接法可查閱使用說明書。合適的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)數(shù)值應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。第28頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四4. 保護(hù)電路（1）電源極性的保護(hù) 電源極性保護(hù) （2）輸入保護(hù)： 輸入保護(hù)電路 第29頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四（3）輸出保護(hù) 輸出端過壓保護(hù)電路第30頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四本章小結(jié) （1）集成運(yùn)放有線性和非線性兩種工作狀態(tài)，相應(yīng)地就有兩類應(yīng)用：線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用。（2）運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩大特點(diǎn)，即un=up，ii=0是分析工作在線性區(qū)運(yùn)放電路的重要依據(jù)。（3）集成運(yùn)放的線性應(yīng)用有：組成放大電路、運(yùn)算電路等。為了工作在線性放大狀態(tài)，作為線性應(yīng)用的運(yùn)放必須引入深度負(fù)反饋，此時(shí)應(yīng)用虛短、虛斷和虛地等概念可使電路的分析大為簡化。第31頁，共32頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四（4）運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)是：unup，則uo=+UOM；unup，則uo=UOM，