运算放大器介绍.ppt
第二章 运算放大器,概述,实际运放的电压传输特性(了解)：,设：电源电压VCC=10V。运放的AVO=104,Ui1mV时，运放处于线性区。,AVO越大，线性区越小，当AVO时，线性区0,概述,1.理想运算放大器：,开环电压放大倍数 AV0=差摸输入电阻 Rid=输出电阻 R0=0,第二章 运算放大器,为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：,理想运放工作在线性区条件 电路中有负反馈！,运放工作在线性区分析方法虚短（UP=UN）虚断（iP=iN=0）,2.线性区,1.理想运算放大器：,第二章 运算放大器,3.非线性区（正、负饱和输出状态）,运放工作在非线性区的条件：电路开环工作或引入正反馈！,运放工作在非线性区的分析方法在第九章讨论,2.线性区,1.理想运算放大器：,第二章 运算放大器,2.3 基本线性运放电路,三种基本组态,1.反相比例运算电路,输出与输入反相,虚短,虚断,平衡电阻,Rf=R1,特例,R2,反号器,Vo=-Vi,三种基本组态,1.反相比例运算电路,例1.R1=10k,Rf=20k,Vi=-1V。求:Vo,AV=-（Rf/R1）=-20/10=-2,Vo=AV Vi=(-2)(-1)=2V,特点：反相端虚地，故共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低 输出电阻小，带负载能力强 要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M,2.3 基本线性运放电路,2.同相比例运算电路,输出与输入同相,虚短,虚断,特例,R1=,Vo=Vi,电压跟随器,2.3 基本线性运放电路,2.同相比例运算电路,例2.R1=10k,Rf=20k,Vi=-1V。求:,Vo=Av Vi=(3)(-1)=-3V,特点：输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强（P30 图2.3.3）V-=V+=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模 抑制比要求高,2.3 基本线性运放电路,3.差分式放大电路,虚短,虚断,2.3 基本线性运放电路,3.差分式放大电路,叠加定理,特例,减法器,当,则,若继续有,则,Vi1单独,Vi2单独,2.3 基本线性运放电路,(VS VK)/R1=(VK 0)/R2+(VK VN)/R3,(VK VN)/R3=(VN VO)/Rf,VO=-2.5Vs,2.3 基本线性运放电路,例1：求电路的电压放大倍数Avf,例2：求电路的电压放大倍数Avf,2.3 基本线性运放电路,(VN1 VN2)=(V3 V4)*(R1/(2*R2+R1),VO=-V3*(R3/R4)+V4*(R4/(R3+R4)*(R4/R3+1),2.3 基本线性运放电路,运算电路,根据虚短、虚断得：,若,则有,4.加法电路,叠加定理,反相放大器派生,同相放大器派生？,2.3 基本线性运放电路,例:设计一加减运算电路,设计一加减运算电路，使 Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3,解：用双运放实现,如果选Rf1=Rf2=100K，且R4=100K,则：R1=50K R2=20K R5=10K,平衡电阻 R3=R1/R2/Rf1=12.5K,R6=R4/R5/Rf2=8.3K,2.3 基本线性运放电路,T型网络反相比例运算电路,当R3=时,0,1.积分电路,式中，负号表示vO与vS在相位上是相反的。,“虚短”,“虚断”,设电容器C的初始电压为零，则,（积分运算）,2.4 基本线性运放电路,应用举例：,输入方波，输出是三角波。,2.4 基本线性运放电路,2.4 基本运算电路,了解,了解,2.4 基本线性运放电路,例 已知：vc(0)=0,解:(1)t:0t1,vo(t1)=8V,(2)t:t1t2,vo(t2)=0V,4.微分运算电路,若输入：,则：,应用举例：,输入方波，输出是尖顶波,应用举例2：,输入正弦波,输出余弦波滞后90,实用微分运算电路(与习题P51 2.4.12大致相同),限制输入电流,限制输出电压,补偿电容，提高稳定性,逆函数型微分运算电路,利用积分运算电路来实现微分运算电路,同相积分运算电路,同相积分运算电路,调节器电路,2.4 基本运算电路,其中，IES 是发射结反向饱和电流，vO是vS的对数运算。,BJT的发射结有,利用虚短和虚断，电路有,当 时，,3.对数运算电路,利用PN结的指数特性实现对数运算,2.4 基本运算电路,vO是vS的反对数运算（指数运算）,4.反对数运算电路,利用虚短和虚断，电路有,要求,2.4 基本运算电路,5.乘法电路,根据两数相乘的对数等于两数的对数之和，,2.4 基本运算电路,设计思考题讨论,1、vo=-10vS1且Ri=10K,2、vo=2 vS1 5 vS2,由同相求和电路及反号器构成：,由反相求和电路及反号器构成：,由一个运放构成：,vo=2 vS1 5 vS2,3、vo=6vS1 5 vS2 3 vS3,由一个运放实现：,由二个运放实现：,对于差放有：,1.基本原理,2.5 模拟乘法器电路P295,2.5 模拟乘法器电路,2、模拟乘法器符号,K为比例因子，一般为正。,3、乘法运算,2.5 模拟乘法器电路,4、乘方和立方运算,2.5 模拟乘法器电路,5、除法运算,根据虚端虚断有：,Vo与vx1、vx2之商成比例，实现了除法运算,只有当vx2为正极性时，才能保证运放处于负反馈状态,vx1则可正可负,2.5 模拟乘法器电路,6、开平方运算电路,根据虚端虚断有：,只有当vX为负值时才能开平方,图中的二极管即为保证这一点而接入的,2.5 模拟乘法器电路,7、开立方运算电路,根据虚端虚断有：,当vX为正值时，vO为负值,当vX为负值时，vO为正值。,本章小结,1集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析，“虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工具。2对于精度要求高的运放电路，需要考虑实际运放参数的影响。由于运放的开环电压增益、输入电阻、输出电阻、共模抑制比及各种失调量等都不是理想值，它们必然要给电路带来误差。对这种电路的误差分析，应根据电路的具体情况，选择适当的运放模型。3集成模拟乘法器是一种重要的模拟集成电路，在信号处理和频率变换方面得到了广泛的应用。乘法器内部电路较为复杂，对生产工艺的要求也较高。熟练掌握这种器件在各种运算电路中的使用方法，是要求的重点。,习题,8.1 基本运算电路,8.1 基本运算电路,8.1 基本运算电路,8.1 基本运算电路,8.1 基本运算电路,8.1 基本运算电路,2.1 基本运算电路,
