模電課件-7運算放大電路

8.1集成運算放大器應(yīng)用電路的基本知識8模擬信號的運算8.2典型運算電路8.3有源濾波電路8.4信號變換電路8.1集成運算放大器應(yīng)用電路

的基本知識1.集成運算放大器的內(nèi)部組成單元集成運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2.集成運算放大器的符號

運算放大器的代表符號（a）國家標準規(guī)定的符號（b）國內(nèi)外常用符號3.運算放大器的電路模型圖2.1.3運算放大器的電路模型通常：開環(huán)電壓增益

Auo的105（很高）輸入電阻

ri

106Ω（很大）輸出電阻

ro

100Ω（很小）

uO＝Auo(uP－uN)

（V－＜

uO

＜V＋）

注意輸入輸出的相位關(guān)系運放的電壓傳輸特性設(shè)：電源電壓±VCC=±10V。

Aod越大，線性區(qū)越小，當Aod→∞時，線性區(qū)→0vi+-vo+10V-10V+Uom-Uom0uoui2.理想運放的線性工作區(qū)理想運放工作在線性區(qū)的條件：

電路中有負反饋！運放工作在線性區(qū)的分析方法：虛短（u+=u-）虛斷（ii+=ii-=0）8.2典型運算電路8.2.1比例運算電路8.2.2加法和減法運算電路8.2.3對數(shù)和指數(shù)運算電路8.2.4模擬乘法器及其典型應(yīng)用電路8.2.5積分運算和微分運算電路根據(jù)虛短和虛斷的概念有

un≈

up＝

0

，ii＝0所以i1＝i2

即（可作為公式直接使用）8.2.1反相放大電路輸入電阻Ri

輸出電阻Ro

Ro→08.2.1反相放大電路T型網(wǎng)絡(luò)反相比例運算電路3344v42同相放大電路（a）電路圖（b）小信號電路模型圖2.3.1同相放大電路1.基本電路

2同相放大電路（1）電壓增益Av

根據(jù)虛短和虛斷的概念有

up≈vn，ip＝-in＝0所以（可作為公式直接使用）2同相放大電路2.幾項技術(shù)指標的近似計算（2）輸入電阻Ri

輸入電阻定義根據(jù)虛短和虛斷有

vi＝vp，ii＝ip≈0所以（3）輸出電阻Ro

Ro→02.3.1同相放大電路3.電壓跟隨器根據(jù)虛短和虛斷有uo＝un≈up＝ui（可作為公式直接使用）同相比例：當(開路)或時，vo=vI稱為電壓跟器。

此電路是同相比例運算的特殊情況，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。電壓跟隨器的作用無電壓跟隨器時負載上得到的電壓電壓跟隨器時ip≈0，up＝us根據(jù)虛短和虛斷有uo＝un≈up＝usA1構(gòu)成同相比例運算電路，A2構(gòu)成反相比例運算電路8.2.2加法和減法運算電路根據(jù)虛短、虛斷和N點的KCL得：若則有（該電路也稱為加法電路）方法2：應(yīng)用疊加原理電路可等效為兩個反相比例運算電路2同相求和運算電路應(yīng)用疊加原理求P點對地電壓求得輸出電壓3加減運算電路從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路。當則若繼續(xù)有則根據(jù)虛短、虛斷和N、P點的KCL得：（該電路也稱為差分電路或減法電路）增益為從放大器角度看時，加減運算電路+-R2RfR1vs1－＋voR3vs2+-R2RfR1vs1－＋voR3vs21.利用差分式電路以實現(xiàn)減法運算vi1作用vi2作用綜合：+-R2RfR1vs1－＋voR3vs2+-R2RfR1vs1－＋voR3vs2用疊加原理求解：則一種高輸入電阻的加減運算電路儀用放大器利用反相信號求和實現(xiàn)減法運算vs1R2R1RfR0RRR/2-+-+vs2vovo18.2.3對數(shù)和指數(shù)運算電路1.二極管組成的對數(shù)運算電路由二極管電流和端電壓近似滿足指數(shù)關(guān)系根據(jù)虛短和虛斷2.晶體管組成的對數(shù)運算電路忽略晶體管基區(qū)體電阻壓降設(shè)共基極放大系數(shù)為1，則有則輸出電壓為3.指數(shù)運算電路因為因此輸出電壓如果則如果則模擬乘法器

其中K為比例因子，量綱:V-1符號：

一、基本原理（略）vovXvYKvXvY模擬乘法器是實現(xiàn)兩個模擬量相乘的非線性電子器件，利用它可以方便地實現(xiàn)乘、除、乘方和開方運算電路。廣泛的應(yīng)用于廣播電視、通信、儀表和自動控制系統(tǒng)中，進行模擬信號的處理。類型：二象限乘法器：一個為固定極性，另一個為可正可負。四象限乘法器：uX、uY

皆為可正可負.二.模擬乘法器應(yīng)用1.乘方運算電路由乘法器的功能如果令K=R2/R1則:注意：為保證電路為負反饋，必須有：根據(jù)虛斷2.除法運算電路uX2>0vx1iiv2vvx2KvXvY為二象限模擬乘法器ui為負值！負反饋條件？3.開平方運算電路KuXuYRu2RpR+_uiuoi2i1或積分電路和微分電路1.積分電路式中，負號表示uO與uI在相位上是相反的。根據(jù)“虛短”，得根據(jù)“虛斷”，得因此電容器被充電，其充電電流為設(shè)電容器C的初始電壓為零，則（積分運算）積分電路和微分電路當vI為階躍電壓時，有uO與

t

成線性關(guān)系1.積分電路習題練習:畫出在給定輸入波形作用下積分器的輸出波形。tus021234