運(yùn)放基礎(chǔ)知識(shí).ppt

由前面介紹可知：集成運(yùn)放原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而應(yīng)用時(shí)常采用閉環(huán)應(yīng)用線(xiàn)性應(yīng)用，集成運(yùn)放可用理想模型來(lái)代替。,第一節(jié)理想運(yùn)放模型及閉環(huán)分析,運(yùn)放模型分類(lèi),1.按精度分類(lèi)：,理想模型：,非理想模型：,運(yùn)放宏模型：,2.按功能分類(lèi)：,直流模型：,交流小信號(hào)模型：,大信號(hào)模型：,噪聲模型：,1、集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)移特性:,輸入差模電壓的線(xiàn)性工作范圍很?。ㄒ话銉H十幾毫伏），所以常將特性理想化,2、運(yùn)放線(xiàn)性工作的保障:,兩輸入端的電壓必須非常接近，才能保障運(yùn)放工作在線(xiàn)性范圍內(nèi)，否則，運(yùn)放將進(jìn)入飽和狀態(tài)。運(yùn)放應(yīng)用電路中，負(fù)反饋是判斷是否線(xiàn)性應(yīng)用的主要電路標(biāo)志。,集成運(yùn)算放大器的線(xiàn)性應(yīng)用,線(xiàn)性應(yīng)用運(yùn)放電路的一般分析方法,求輸出電壓的方法可分步驟進(jìn)行：,1、利用i+=0，由電路求出同相輸入端電壓u+；,2、利用u+=u-，確定反相輸入端電壓u-=u+；,3、利用已知電壓u-，由A電路求出電流i1；,4、利用i-=0，求出電流if=i1；,5、由電路F的特性和u-確定輸出電壓：uo=u-F(if)；,6*、檢驗(yàn)輸出電壓是否在線(xiàn)性范圍內(nèi)。,一、理想運(yùn)放模型：,理想運(yùn)放具有如下性能：,1、開(kāi)環(huán)電壓增益AUd;,2、輸入電阻Rid;,3、輸出電阻Ro=0;,4、頻帶寬度BW;,5、共模抑制比CMRR;,6、失調(diào)、漂移和內(nèi)部噪聲為零;,對(duì)功能電路非常重要,運(yùn)放的主要特點(diǎn),根據(jù)以上特點(diǎn)推出理想運(yùn)放線(xiàn)性應(yīng)用時(shí)的重要特性,二、線(xiàn)性應(yīng)用情況下理想運(yùn)算放大器具有如下特征：,1、u+=u-(虛短),2、i+=i-=0(虛斷),3、輸出端呈電壓源特性：,同相和反向輸入端電流近似為零；,兩輸入端電壓近似相等；,Ui=U+=U-=Uo/AU,Ui=Uo/AU0;Ui=IiRi0;Ii0;,反相比例運(yùn)算,同相比例運(yùn)算,一、比例運(yùn)算電路,三、積分微分電路,四、對(duì)數(shù)指數(shù)電路,基本反相積分,基本反相微分,對(duì)數(shù)電路,二、加、減法運(yùn)算電路,反相加法運(yùn)算,同相加法運(yùn)算,減法運(yùn)算,第二節(jié)基本運(yùn)算電路,指數(shù)電路,(1)、I+=0U+0V,(2)、U-=U+=0V(虛地),(3)、I1=Ui/R1,(4)、I-=0，If=I1=Ui/R1,(5)、,Rp=R1/Rf,1.電路,2.分析,3.構(gòu)成要求,（R+=R-）,（一）、反相比例運(yùn)算電路,結(jié)論：(1).閉環(huán)增益AUf只取決于Rf和R1；(2).負(fù)號(hào)表示Ui與Uo反相；,（二）、同相比例運(yùn)算電路,R2=R1/Rf,(1)、I+=0,(2)、,(3)、,(4)、I-=0，If=I1,(5)、,1.電路,3.構(gòu)成要求,2.分析,（R+=R-）,結(jié)論：閉環(huán)增益AUf只取決于Rf和R1；而與運(yùn)放本身無(wú)關(guān)。,同相比例運(yùn)算電路（特例）,電路：,當(dāng)Rf=0;R1=時(shí)：上式中的電壓增益為：,是一個(gè)理想的電壓跟隨器。,（一）、反相加法電路,在反相比例電路的基礎(chǔ)上加一輸入支路，構(gòu)成反相加法電路。兩輸入電壓產(chǎn)生的電流都流向Rf。所以輸出是兩輸入信號(hào)的比例和。,圖07.01反相求和運(yùn)算電路,Rp,（二）同相加法電路,在同相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)輸入支路，就構(gòu)成了同相輸入求和電路，如圖所示。,圖07.02同相加法電路,因運(yùn)放具有虛斷的特性；對(duì)運(yùn)放同相輸入端的電位可用疊加原理。,求得：,結(jié)論：(1).同相加法器的輸出電壓與輸入電壓U1Un之和成正比。(2).缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)某一支路的Rn會(huì)影響比例放大倍數(shù)。(3).優(yōu)點(diǎn)：輸入阻抗高。,二、減法電路,減法器為同、反相放大器的組合，利用疊加原理求解：,圖07.02減法電路,1.只考慮U1作用時(shí)：,2.只考慮U2作用時(shí)：同相端輸入電壓為：,P,3.總輸出電壓為：,三、積分電路,積分運(yùn)算電路的分析方法與加法電路類(lèi)似，反相積分運(yùn)算電路如圖所示：,圖12.05積分運(yùn)算電路,i(t)=if(t),i(t)=ui(t)/R,1.利用運(yùn)放虛地的概念：,2.電容兩端的電壓：,四、微分電路,微分運(yùn)算電路如圖所示:,圖07.07微分電路,反映了輸入輸出的微分關(guān)系。,五、對(duì)數(shù)電路,圖07.09對(duì)數(shù)運(yùn)算電路,對(duì)數(shù)運(yùn)算電路見(jiàn)圖12.08。,圖中二極管可用三極管發(fā)射接代替。,六、指數(shù)運(yùn)算電路,指數(shù)運(yùn)算電路如圖07.10所示。,指數(shù)運(yùn)算電路相當(dāng)反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路。,圖07.10指數(shù)運(yùn)算電路,圖中二極管可用三極管發(fā)射接代替。,第二節(jié)、電壓比較器,一、單門(mén)限比較器二、遲滯比較器三、單片集成電壓比較器*四、窗口比較器*五、比較器的應(yīng)用,比較器是將一個(gè)模擬電壓信號(hào)與一個(gè)基準(zhǔn)電壓相比較的電路。常用的幅度比較電路有電壓幅度比較器、窗口比較器，具有遲滯特性的比較器。這些比較器的閾值是固定的，有的只有一個(gè)閾值，有的具有兩個(gè)閾值。,一、單門(mén)限比較器,(1)過(guò)零比較器和單門(mén)限電壓比較器,過(guò)零電壓比較器是典型的幅度比較電路。其電路圖和傳輸特性曲線(xiàn)如圖所示。,只有一個(gè)門(mén)限的比較器,將過(guò)零電壓比較器的一個(gè)輸入端從接地改接到一個(gè)電壓值VREF上,就得到單門(mén)限比較器。電路圖和傳輸特性曲線(xiàn)如圖所示。,(2)比較器的基本特點(diǎn),工作在開(kāi)環(huán)或正反饋狀態(tài)。開(kāi)關(guān)特性，因開(kāi)環(huán)增益很大，比較器的輸出只有高電平和低電平兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。非線(xiàn)性，因大幅度工作，輸出和輸入不成線(xiàn)性關(guān)系。,二、遲滯比較器,U稱(chēng)為上限閾值(觸發(fā))電平。,由輸出引一電阻分壓支路到同相端，電路如圖所示。當(dāng)輸入電壓Ui從零逐漸增大