7章集成电路运算放大器的线性运用.ppt

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1、集成运算组成的运算电路,第 7章,小结,7.1 一般问题,7.2 基本运算电路,7.3 对数和指数运算电路,7.4集成模拟乘法器,运算放大器的两个工作区域（状态）,1.运放的电压传输特性：,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0,7.1一般问题,2.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,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的条件：电路中有负反馈！,运放工作在线性区的分析方法：虚短（U+=U-）虚断（ii+=ii-=0）,3.线性应

2、用,4.非线性应用,运放工作在非线性区的特点：正、负饱和输出状态电路中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下一章讨论,7.2基本运算电路,7.2.1 比例运算,7.2.2 加法与减法运算,7.2.3 微分与积分运算,7.2.4 基本运算电路应用举例,7.2.1 比例运算,一、反相比例运算,运算放大器在线性应用时同时存在虚短和虚断,虚断,虚地,为使两输入端对地直流电阻相等：,R2=R1/R f,平衡电阻,特点：,1.为深度电压并联负反馈，,Auf=Rf/R 1,2.输入电阻较小,Rif=R1,3.uIC=0，对 KCMR 的要求低,u+=u-=0,虚地,二、同相比例运算,Auf

3、=1,跟随器,当 R1=，Rf=0 时，,特点：,1.为深度电压串联负反馈，,Auf=1+Rf/R1,2.输入电阻大,Rif=,7.2.2 加法与减法运算,一、加法运算,1.反相加法运算,R3=R1/R2/Rf,iF i1+i2,若 Rf=R1=R2,则 uO=(uI1+uI2),R2/R3/R4=R1/Rf,若 R2=R3=R4，,则 uO=uI1+uI2,Rf=2R1,2.同相加法运算,法 1：利用叠加定理,uI2=0,uI1 使：,uI1=0,uI2 使：,一般,R1=R1；Rf=Rf,uO=uO1+uO2,=Rf/R1(uI2 uI1),法 2：利用虚短、虚断,uo=Rf/R1(uI2

4、 uI1),减法运算实际是差分电路,二、减法运算,7.2.3 反相输入运算电路的组成规律,1.正函数型的反相运算电路,输入回路采用函数元件1,使反馈回路采用电阻元件2,2.反函数型的反相运算电路,输入回路采用电阻元件1反馈回路采用函数元件2,使得,7.2.4 微分与积分运算,R2=Rf,虚地,虚断,RfC1=,时间常数,微分电路输出电压:,一、微分运算,二、积分运算,=,当 uI=UI 时，,设 uC(0)=0,时间常数=R1Cf,积分电路输出电压：,7.2.5 基本运算电路应用举例,例 7.2.1 测量放大器(仪用放大器),同相输入,同相输入,差分输入,uo1,uo2,对共模信号：,uO1=

5、uO2 则 uO=0,对差模信号：,R1 中点为交流地,为保证测量精度需元件对称性好,u+=u-=us,io=i1=us/R1,1.输出电流与负载大小无关,2.恒压源转换成为恒流源,特点：,例 7.2.2 电压电流转换器,例 6.2.3 利用积分电路将方波变成三角波,10 k,10 nF,时间常数=R1Cf,=0.1 ms,设 uC(0)=0,=5 V,=5 V,例 7.2.4 差分运算电路的设计,条件：,Rf=10 k,要求：,uo=uI1 2uI2,R1=5 k,R2=2R3,=5/10,R2=10 k,R3=5 k,课堂练习,7.3 对数和指数运算电路,7.3.1 对数电路,7.3.2

6、指数电路,7.3.1 对数电路,利用PN结的指数特性实现对数运算,7.3.2 反对数（指数）电路,输入与输出的关系式为:,7.4 集成模拟乘法器,7.4.1 集成模拟乘法器的 基本工作原理,6.2集成模拟乘法器 的应用电路,7.4.2集成模拟乘法器的 应用电路,7.4.1 模拟乘法器的基本工作原理,一、模拟乘法器的基本特性,符号,uO=Kuxuy,K 增益系数,类型,单象限乘法器 ux、uy 皆为固定极性,二象限乘法器 一个为固定极性，另一个为可正可负,四象限乘法器 ux、uy 皆为可正可负,二、利用对数和指数电路的乘法电路,三、可变跨导乘法器的工作原理,7.4.2.1 基本运算电路,一、平方

7、运算,7.4.2集成模拟乘法器的应用电路,二、立方运算,三、平方根运算,(uI 0),四、函数发生电路,7.4.4除法运算电路,1.对数和指数运算电路组成的除法电路,2.用乘法器组成的除法电路,当 u1 0，为使 u3 0，则 u2 0,当 u1 0 时，uO 0,条件：u3 与 u1 必须反相(保证负反馈),u2 0,u1,uo,小 结,第 7 章,一、基本运算电路,1.运算电路的两种基本形式,同相输入,反相输入,2.运算电路的分析方法,运用“虚短”和“虚断”的概念分析电路中各电量 间关系。运放在线性工作时，“虚短”和“虚断”总是同时存在。虚地只存在于同相输入端接地的电 路中。,2)运用叠加定理解决多个输入端的问题。,