G電子技術(shù)基礎(chǔ)-第5章_集成運(yùn)放電路

1、第第5章章集成運(yùn)放電路集成運(yùn)放電路成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動化工程系自動化工程系 雷永鋒雷永鋒2013第第5 5章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器5.1 5.1 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器5.2 5.2 反饋放大電路反饋放大電路5.3 5.3 信號的運(yùn)算與處理電路信號的運(yùn)算與處理電路 5.3.1 5.3.1 運(yùn)算電路運(yùn)算電路5.3.2 5.3.2 模擬計算模擬計算5.3.3 5.3.3 有源濾波器有源濾波器5.3.4 5.3.4 電流電流- -電壓變換器電壓變換器5.3.5 5.3.5 電壓比較器電壓比較器5.1 5.1 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器集成電路：應(yīng)用半

2、導(dǎo)體工藝,將管 子電阻,導(dǎo)線制造在一塊硅片上 的固體器件5.1.1 5.1.1 集成運(yùn)算放大器的概述集成運(yùn)算放大器的概述 集成電路模擬數(shù)字集成電路線性非線性穩(wěn)壓器運(yùn)算放大器寬頻帶放大器功率放大器模擬乘法器模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器模擬鎖相環(huán)特點：特點： 電阻幾十電阻幾十 幾十幾十K , 高阻用晶體管代替高阻用晶體管代替 電容電容,電感制作困難電感制作困難, 來用直接耦合來用直接耦合 二極管用三極管集基短接二極管用三極管集基短接, 用發(fā)射結(jié)代替用發(fā)射結(jié)代替 對稱性要求高對稱性要求高差放差放退出退出集成電路的發(fā)展集成電路的發(fā)展1952年，Darmil提出制造IC的設(shè)想，英國1957年，Si晶體觸發(fā)器，英

3、國1958年，第一塊IC， TI公司德州儀器 (Texas Instruments) ，美國1961年，商業(yè)化，美國集成電路的規(guī)模、最新進(jìn)展及我國的現(xiàn)狀集成電路的規(guī)模、最新進(jìn)展及我國的現(xiàn)狀1 1 通用型集成電路運(yùn)算放大器通用型集成電路運(yùn)算放大器 2. 2. 專用型集成電路運(yùn)算放大器專用型集成電路運(yùn)算放大器一、高輸入阻抗型：一、高輸入阻抗型：1、特點：差模輸入電阻、特點：差模輸入電阻rid(1091012) ,輸入偏置電流輸入偏置電流IIB為幾個為幾個PA幾十個幾十個PA。2、構(gòu)成：利用、構(gòu)成：利用FET輸入阻抗高、輸入阻抗高、BJT電壓增益高的優(yōu)點，相結(jié)合而構(gòu)成差分輸入級電路電壓增益高的優(yōu)點，

4、相結(jié)合而構(gòu)成差分輸入級電路3、應(yīng)用：生物醫(yī)學(xué)電信號測量和精密放大電路、有源濾波器、取樣、應(yīng)用：生物醫(yī)學(xué)電信號測量和精密放大電路、有源濾波器、取樣-保持放大器，對保持放大器，對 數(shù)和反對數(shù)放大器和模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等。數(shù)和反對數(shù)放大器和模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等。二、二、高精密、低漂移型：高精密、低漂移型：2、構(gòu)成：采用超、構(gòu)成：采用超 BJT管、低噪聲差分式輸入級和減小溫漂的自動控溫電路及低溫度管、低噪聲差分式輸入級和減小溫漂的自動控溫電路及低溫度 系數(shù)的精密電阻組成電路。系數(shù)的精密電阻組成電路。3、應(yīng)用：用于毫伏量級或更低的微弱信號的精密檢測、精密模擬計算、高精度穩(wěn)壓電、應(yīng)用：用于毫伏量級或更低的微弱

5、信號的精密檢測、精密模擬計算、高精度穩(wěn)壓電 源及自動控制儀表中。源及自動控制儀表中。三、三、高速型高速型：1、特點：轉(zhuǎn)換速率、特點：轉(zhuǎn)換速率SR30V/us最高可達(dá)幾百伏最高可達(dá)幾百伏/us，單位增益帶寬，單位增益帶寬BWG10MHZ。2、構(gòu)成：盡量采用構(gòu)成：盡量采用NPN型管，采用型管，采用FET和和BJT相兼容的相兼容的BiFET或用全或用全MosFET結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。3、應(yīng)用：應(yīng)用于快速、應(yīng)用：應(yīng)用于快速A/D和和D/A轉(zhuǎn)換器、有源濾波器、高速取樣轉(zhuǎn)換器、有源濾波器、高速取樣-保持電路、鎖相環(huán)、保持電路、鎖相環(huán)、 精密比較器和視頻放大器中。精密比較器和視頻放大器中。四、四、低功耗型低功耗型：

6、1、特點：電源電壓、特點：電源電壓 15V時，時，Pmax 6mW，或低電源電壓（如，或低電源電壓（如1.54V）時，具有低的）時，具有低的 靜態(tài)功耗和保持良好的電氣性能靜態(tài)功耗和保持良好的電氣性能2、結(jié)構(gòu)：采用外接偏置電阻和用有源負(fù)載代替高阻值的電阻電路。、結(jié)構(gòu)：采用外接偏置電阻和用有源負(fù)載代替高阻值的電阻電路。3、應(yīng)用：對能源有嚴(yán)格限制的遙測、遙感、生物醫(yī)學(xué)和空間技術(shù)研究設(shè)備中。、應(yīng)用：對能源有嚴(yán)格限制的遙測、遙感、生物醫(yī)學(xué)和空間技術(shù)研究設(shè)備中。五、五、高壓型高壓型：1、特點：具有高輸出電壓或大的輸出功率。、特點：具有高輸出電壓或大的輸出功率。2、結(jié)構(gòu)：利用、結(jié)構(gòu)：利用BJT的的cb結(jié)和單

7、管的半接方式來提高耐壓，或用結(jié)和單管的半接方式來提高耐壓，或用FET的輸入級。的輸入級。4. 4. 集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù) （） 開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益 103107（60140dB） （） 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓 當(dāng)輸入電壓ui=0時，u00 （） 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流 IOS=|IB1-IB2| （） 輸入偏置電流輸入偏置電流 (IB1+IB2)/2 （） 最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓 一般為5V；F007型的則為30V （） 靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗 一般為幾十到幾百毫瓦 F007型集成電路的主要參數(shù) 參數(shù)符號和數(shù)值參數(shù)符號和數(shù)值開環(huán)電壓增益Ao=2105最

8、大輸出電壓UP-P=14V共模輸入電阻ri=1M最大差模輸入電壓30V輸出電阻ro=0.6k最大共模輸入電壓13V共模抑制比KCMR=90dB輸入失調(diào)電壓Uos=1mV靜態(tài)功耗Pco=50mW輸入失調(diào)電壓溫漂Uos/T電源電壓15V =4.5uV/基極輸入電流IiB=0.2uA輸入失調(diào)電流Ios=20nA5.1.2. 5.1.2. 電壓傳輸特性和線性區(qū)的等效電路模型電壓傳輸特性和線性區(qū)的等效電路模型+uu+uoAo+uu+uo2.2. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 放大器的輸出信號和輸入信號的關(guān)系曲線為傳輸特性傳輸特性，運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性如圖所示。 Ouo+UomUomui=uu+3 3.

9、線性區(qū)的等效電路模型線性區(qū)的等效電路模型 uu+A0rid+uouii12i21roA0ui1. 圖形符號 開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益或開環(huán)電壓放大倍數(shù) i.-.)(uAuuAuooo輸入端u_稍高于u+; 輸出端uo就達(dá)到負(fù)飽和值-Uom(接近負(fù)電源電壓-UEE)；輸入端u_稍低于u+，輸出端uo就達(dá)到正飽和值+Uom（接近正電源電壓+UCC） “電壓控制電壓”的受控制源，rid是運(yùn)算放大器的輸入電阻，ro是運(yùn)算放大器的輸出電阻。 5.1.35.1.3、集成運(yùn)放電路的基本分析方法、集成運(yùn)放電路的基本分析方法 理想運(yùn)放的條件理想運(yùn)放的條件1. 開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益 AVO=;2. 輸入電阻輸

10、入電阻 Ri =;3. 輸出電阻輸出電阻 Ro=0;4. 頻帶寬度頻帶寬度 BW=;5. 共模抑制比共模抑制比 KCMR=;6. 失調(diào)、漂移和內(nèi)部噪聲為零。失調(diào)、漂移和內(nèi)部噪聲為零。運(yùn)算放大器具有很高的Au,并帶深度負(fù)反饋 的直耦差放集成電路。 具有負(fù)反饋電路的各種優(yōu)點, 可實現(xiàn)比例,加減,乘除,微積分等運(yùn)算 uu+A0rid+uouii12i21roA0ui1.理想集成運(yùn)放算放大器 2. 2. 分析原則分析原則(1) 線性應(yīng)用線性應(yīng)用 (引進(jìn)負(fù)反饋引進(jìn)負(fù)反饋)1. U+ = U- Uo= - Ao (U- - U+) (U- - U+) = Uo / Ao = 0 Ao 2、 I =0 輸入

11、電流近似為輸入電流近似為0 rid 3、 虛地虛地 U- = U+ = 0 同相端接地，反相端也近似接地虛地(2) 非線性應(yīng)用非線性應(yīng)用 (開環(huán)，引進(jìn)正反饋開環(huán)，引進(jìn)正反饋) 輸出飽和輸出飽和 Uo = Uom= Us A 例5.2.1. 電路如圖所示，試寫出輸出電流io與輸入電流is之間關(guān)系的表達(dá)式。 R1R2R2iSiOuOiR2uS+0iI2ROii 1RSii SuuuO2SO2O2RRRiuuuuiS1OS1O-1RRRiuuuuiORiiRRRuuRiiS212SS1S2S21OiRRi解：由于圖5.2.8引進(jìn)了負(fù)反饋,根據(jù)運(yùn)算放大器線性應(yīng)用分析原則,運(yùn)放輸入電流為零則又因運(yùn)放同相

12、端的電位等于反相端的電位則有得5.1.4 5.1.4 集成電路封裝和應(yīng)用知識集成電路封裝和應(yīng)用知識雙列直插式塑料封裝雙列直插式塑料封裝管腳數(shù)有管腳數(shù)有8 8、1010、1212、1414、1616等種類等種類金屬殼封裝金屬殼封裝管腳數(shù)有管腳數(shù)有8 8、1010、1212等種類等種類213 4 5 6 7 8910111213141516VDDVSSIR(A B)IR(C D)C14578C14578外引線排列圖外引線排列圖四個運(yùn)放共用四個運(yùn)放共用V VDDDD、V VSSSS端端每兩個運(yùn)放共用一個偏置電阻每兩個運(yùn)放共用一個偏置電阻 半導(dǎo)體集成電路封裝主要有玻璃或陶瓷封裝、塑料封裝、金屬外殼封裝

13、等。玻璃或陶瓷封裝主要用于小功率集成電路；塑料封裝用于小功率和中大功率的集成電路；金屬封裝用于各種功率等級的集成電路。 表面貼裝元器件表面貼裝元器件SMTSMT 目前集成電路的封裝主要采用表面貼裝元器件SMT, 圖示為表面貼裝SMT和通孔插裝THT的比較。 SMTSMT集成電路種類集成電路種類 CHIP片式阻容器件SOIC: Small Outline Integrated Circuit小外形集成電路PLCC: Plastic Leaded Chip Carrier 塑封有引線芯片載體QFP Quad Flat Package 方形扁平封裝BGA: Ball Grid Arrange 球柵列

14、封裝COB: Chip on Board 板載芯片 SMTSMT應(yīng)用應(yīng)用電路電路 線性集成電路應(yīng)用知識線性集成電路應(yīng)用知識 （1）對線性集成電路的參數(shù)進(jìn)行測試制造廠家在線性集成電路出廠前都進(jìn)行過測試。各種參數(shù)列于產(chǎn)品樣本中。根據(jù)需要可查閱這些資料，了解線性集成電路的性能和指標(biāo)，但是這些參數(shù)只是典型數(shù)據(jù)。為了縮短所設(shè)計的裝置調(diào)試裝置，在集成電路安裝使用之前，常對其主要參數(shù)進(jìn)行測試。測試電路和方法可參閱有關(guān)資料。因篇幅所限，故在此不作介紹。（2）調(diào)零線性集成電路存在著失調(diào)電壓和電流。當(dāng)輸入信號為零，而輸出不為零時，應(yīng)調(diào)節(jié)外加的調(diào)零電位器，使輸出也為零。（3）消除自激振蕩線性集成電路是一個高增益、多

15、級直耦放大電路。在應(yīng)用中若引入較深的負(fù)反饋，往往容易引起自激，使電路不能正常工作。為此在應(yīng)用中要對電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)念l率補(bǔ)償和相位補(bǔ)償，以便消除自激，使電路閉環(huán)時能穩(wěn)定工作。補(bǔ)償元件做在集成塊中的稱為內(nèi)補(bǔ)償型集成電路，而外加補(bǔ)償元件的稱為補(bǔ)償型集成電路。（4）保護(hù)措施輸入保護(hù)在一些應(yīng)用電路中，如比較器、方波發(fā)生器等電路，會使集成電路輸入端承受過高的差模輸入電壓，為此在輸入端應(yīng)加入限幅電路加以限制。輸出保護(hù)由于負(fù)載變化或其它原因使集成電路的輸出電流過大時，常引起集成塊的損壞，因此輸出要采用保護(hù)措施。保護(hù)電路可查閱有關(guān)資料，根據(jù)所學(xué)知識可以進(jìn)行分析。 5.2 5.2 反饋放大電路反饋放大電路科學(xué)技術(shù)：

16、控制，通信，生物技術(shù)科學(xué)技術(shù)：控制，通信，生物技術(shù)人類社會：社會政治，管理，生活人類社會：社會政治，管理，生活，愛情愛情5.2.1 5.2.1 反饋概念反饋概念1. 反饋: 從輸出端取出部分或全部信號，經(jīng)某種(反饋)電路 以一定方式引回到輸入端， 與原輸入信號疊加后再作用到放大電路, 構(gòu)成閉合回路反饋類型反饋類型 正反饋：反饋信號削弱輸入信號正反饋：反饋信號削弱輸入信號, 使使AU降低降低 負(fù)反饋：反饋信號增強(qiáng)輸入信號負(fù)反饋：反饋信號增強(qiáng)輸入信號, 使使AU提高提高 輸出端：輸出端：電壓負(fù)反饋，電流負(fù)反饋電壓負(fù)反饋，電流負(fù)反饋 輸入端：輸入端：串聯(lián)負(fù)反饋，并聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋，并聯(lián)負(fù)反饋 直流

17、反饋直流反饋 交流反饋交流反饋反饋應(yīng)用反饋應(yīng)用開環(huán)開環(huán)閉環(huán)閉環(huán)退出退出閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達(dá)式閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達(dá)式 開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)ioXXA反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)反饋系數(shù) ofXXF放大電路的放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)fiiXXXFAAXXXAXXA1)(fiiof2. 2. 反饋的基本方程反饋的基本方程 反饋深度 它反映了反饋對放大電路影響的程度。可分為下列三種情況:.1FA 環(huán)路增益環(huán)路增益 是指放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)所形成環(huán)路的增益,當(dāng)當(dāng) 11時稱為時稱為深度負(fù)反饋深度負(fù)反饋，.FA.FA.f.11FFAAA (1)當(dāng)當(dāng) 1時，時， ，相當(dāng)負(fù)反饋，相當(dāng)負(fù)反饋 (2

18、)當(dāng)當(dāng) 1時，時， ，相當(dāng)正反饋，相當(dāng)正反饋 (3)當(dāng)當(dāng) =0 時，時， = ，相當(dāng)于輸入為零時仍有輸出，相當(dāng)于輸入為零時仍有輸出，“自激狀態(tài)自激狀態(tài)” 1 AF.1 AF.1 AF.A.fA.fA.fA.A.在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)近似等于反饋系數(shù)的倒數(shù)在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)近似等于反饋系數(shù)的倒數(shù)5.2.2 5.2.2 負(fù)反饋對放大電路性能的影響負(fù)反饋對放大電路性能的影響串聯(lián)反饋Ri 并聯(lián)反饋Ri電壓反饋Ro 電流反饋Ro增益與通頻帶之積為常數(shù)HmHmmmfHmf)1 ()1 (AFAFAAA退出退出1、降低放大倍數(shù)、降低放大倍數(shù).f.11FFAAA2、提高放大倍數(shù)穩(wěn)定性、

19、提高放大倍數(shù)穩(wěn)定性AdAAFAdA11ff3、改善波形失真、改善波形失真4、展寬通頻帶、展寬通頻帶5、輸入、輸入 / 輸出電阻影響輸出電阻影響FXiAXd-XfXo+電壓反饋與電流反饋的判斷：電壓反饋與電流反饋的判斷：電壓反饋: 將輸出電壓短路，若反饋回來的反饋信號為零，電流反饋: 若反饋信號仍然存在，串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋: 反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一個電極 此時反饋信號與輸入信號是電流相加減的關(guān)系；串聯(lián)反饋: 反之，加在放大電路輸入回路的兩個電極 此時反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關(guān)系。 5.2.3 5.2.3 反饋類型的分析反饋類型的分析正正/ /負(fù)負(fù)反饋的判斷反

20、饋的判斷瞬時極性法瞬時極性法電壓電壓/ /電流電流反饋的判斷反饋的判斷v vo o短路法短路法串聯(lián)串聯(lián)/ /并聯(lián)并聯(lián)反饋的判斷反饋的判斷輸入節(jié)點法輸入節(jié)點法負(fù)反饋：反饋支路接到負(fù)反饋：反饋支路接到 “ - ”端端 正反饋：反饋支路接到正反饋：反饋支路接到 “+”端端輸入：串輸入：串/并聯(lián)并聯(lián) 同相同相/反相輸入反相輸入 輸出：電壓輸出：電壓/電流電流 直接反饋直接反饋, 電壓電壓/從輸出分流支路取出從輸出分流支路取出退出退出交流反饋和直流反饋交流反饋和直流反饋交流反饋: 反饋信號只有交流交流成分時，直流反饋: 反饋信號只有直流直流成分時，交直流反饋:既有交流成分又有直流成分時。正反饋和負(fù)反饋的

21、判斷瞬時極性法：正反饋和負(fù)反饋的判斷瞬時極性法：正反饋:反饋信號和輸入信號加于輸入回路一點時，瞬時極性相同相同的 反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時，瞬時極性相反相反的，負(fù)反饋:反饋信號和輸入信號加于輸入回路一點時，瞬時極性相反相反的 反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時，瞬時極性相同相同的I.iX.iX.fI.iI.f 并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋+-X.iX.fI.iI.fI.i.XfX.iU.i.UfU.i+-X.fX.i.UfU.iU.i 串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋例例5.3.1 試判斷圖所示電路的反饋組態(tài)。試判斷圖所示電路的反饋組態(tài)。解解: 根據(jù)瞬時極性根據(jù)瞬時極性法，見圖中的紅色法，見圖中的紅色“+”

22、、“- -” 號，號，可知是負(fù)反饋。可知是負(fù)反饋。 因反饋信號和因反饋信號和輸入信號加在運(yùn)放輸入信號加在運(yùn)放A1的兩個輸入端，的兩個輸入端，故為串聯(lián)反饋。故為串聯(lián)反饋。 因反饋信號與輸出電壓成比例，故為電壓反因反饋信號與輸出電壓成比例，故為電壓反饋。饋。結(jié)論：交直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋。結(jié)論：交直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋。R3R2A1A2R4R5R6R1iUoUfU5.3 5.3 信號的運(yùn)算與處理電路信號的運(yùn)算與處理電路 U+ = U-U+ = U- I = 0I = 05.3.1 運(yùn)算電路運(yùn)算電路5.3.2 模擬計算模擬計算5.3.3 有源濾波器有源濾波器5.3.4 電流電流-電壓變換器電壓變換器5.3.

23、5 電壓比較器電壓比較器 運(yùn)算電路運(yùn)算電路R1 vivoRfRP-+i1if平衡電阻平衡電阻RP = RNeqR1/Rf電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋i1fovRRvi1fo)1 (vRRvR2vivo-+電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋RfR1AOUIU同相跟隨器(1)、反相輸入比例運(yùn)算電路、反相輸入比例運(yùn)算電路1 1 、比例運(yùn)算電路、比例運(yùn)算電路根據(jù)運(yùn)放分析原則 fiiuu1, 0,111RuRuuiiiFoFofRuRuui1RRuuAFiof閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)平衡電阻平衡電阻：Ui=0時，保持差放對稱結(jié)構(gòu) 反向瑞看進(jìn)去等效電阻 R1/RF 同向瑞看進(jìn)去等效電阻 R2 = R1 / RF

24、11RRuuAFiof反相器反相器 R1 = R2 = RF(2)、同相輸入比例運(yùn)算電路、同相輸入比例運(yùn)算電路111RuRuiiFoiFofRuuRuui11RRuuAFiof閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)平衡電阻平衡電阻 R2 = R1 / RF1iofuuA當(dāng)R1=(斷開)或RF=R2=0時，可得同號器同號器(電壓跟隨器電壓跟隨器)根據(jù)運(yùn)放分析原則 fiiuu1, 02 2、加法運(yùn)算電路、加法運(yùn)算電路(1)、反相輸入加法運(yùn)算電路、反相輸入加法運(yùn)算電路(2)、同相輸入加法運(yùn)算電路、同相輸入加法運(yùn)算電路R2RFifi12i11uoui3+ui2ui1i13R12R13R11R21R1RFuoui3u

25、i2ui1R22R23+11111Ruii12212Ruii13313Ruii,0uu131211iiiRuuiFof313212111iFiFiFouRRuRRuRRu平衡電阻 R2 = R11 / R12 / R13 / RF 當(dāng)R11 = R12= R13= R1時 )(3211iiiFouuuRRu輸出)(13322111iiiFouKuKuKRRu)/(/23222123221RRRRRK)/(/23212223212RRRRRK)/(/22212322213RRRRRK平衡電阻 R21 / R22 / R23 = R2 / RF3、減法、減法(差動輸入差動輸入)運(yùn)算電路運(yùn)算電路退出

26、退出FfiRuuiRuui01113232RRRuuui(1). 用運(yùn)放分析原則分析用運(yùn)放分析原則分析11232311iFiFouRRuRRRRRu)(121iiFouuRRu為RR和RR時11iFouRRu3232RRRuui232311)1 ()1 (iFFouRRRRRuRRu uRRuRRRRRuuuFiFooo1232311 (2).用疊加原理分析用疊加原理分析Ui1單獨作用：Ui2接地，反相比例運(yùn)算電路 Ui2單獨作用：Ui1接地，同相比例運(yùn)算電路 疊加例5-6 電路如圖所示，求電路中的輸出電壓uo VuRRuRRuiFiFo823060)4(20602121111VuRRuiFo

27、62)30601 ()1 (312+2V4V+20k60k30k60k60k30k30k20k20k30k2VuO1uO2uOVuuu6023060001uuuuVuuuo5)4-9(6030603010102 Vuuuo560306030101021. 運(yùn)放A1是反相加法運(yùn)算電路,2. 運(yùn)放A2是同相比例運(yùn)算電路3. 運(yùn)放A3是差動運(yùn)算電路, (1). 用運(yùn)放分析原則(2). 用疊加原理？4 4、微分和積分運(yùn)算電路、微分和積分運(yùn)算電路2、積分、積分 用途用途: 去除高頻干擾去除高頻干擾, 將方波變?yōu)槿遣▽⒎讲ㄗ優(yōu)槿遣? 移相移相, 在模數(shù)轉(zhuǎn)換中將電壓量變?yōu)闀r間量在模數(shù)轉(zhuǎn)換中將電壓量變?yōu)闀r

28、間量11RuiiifdtuCRdtiCuuiFfFco1111、微分、微分用途用途: 把三角波變?yōu)榉讲ò讶遣ㄗ優(yōu)榉讲╠tduCdtduCiic111FFfoRiRiu1dtduCRuiFo1退出退出ARR+_+_CCIuiiOuARRIO+_+_CCR+_uCuuii積分電路的用途積分電路的用途將方波變?yōu)槿遣ǎ▽⒎讲ㄗ優(yōu)槿遣ǎ╲i：方波，：方波，頻率頻率500Hz，幅度，幅度1V）將三角波變?yōu)檎也ǎ▽⑷遣ㄗ優(yōu)檎也ǎ╲i：三角波，：三角波，頻率頻率500Hz，幅度，幅度1V） 把三角波變?yōu)榉讲ò讶遣ㄗ優(yōu)榉讲ǎ╲i：三角波，頻率1KHz，幅度0.2V）微微分電路的用途分電路的用途（v

29、i：正弦波，頻率：正弦波，頻率1KHz，幅度，幅度0.2V）例5.3.2 求 輸 出 電 壓 Uo與 輸 入 電 壓 Ui 之 間 關(guān) 系 的表 達(dá) 式 。A1為 差 動 輸 入， RF R1 RFU01=- - UI + - (1+ - ) Uo R1 R1+RF R1 A2 為 電 壓 跟 隨 器 Uc=Uo RC dUc / dt + Uc =U01Uo =RF UI dt /(R1CR) uO 1RFR1R+-+uIRR1RFuOuC+-+A1A2C5. 對數(shù)對數(shù), 反對數(shù)反對數(shù), 指數(shù)指數(shù)和和 對數(shù)乘法對數(shù)乘法, 除法除法 RviiIIDODvvsITORIvVvln)1(TDVvs

30、DeIi時時TDVvRveIeIIVvsVvsTOTDRviiiIIECOBEvv(1). 對數(shù)電路對數(shù)電路退出退出vI-+ADRvOiDRiI_+vDidi1RPiCR1uiuo+T(3). (3). 指數(shù)電路指數(shù)電路RvieIiVvORVvsDTITI時時TIVvsOeRIv(2). (2). 反對數(shù)運(yùn)算電路反對數(shù)運(yùn)算電路 fUSCieIiiUTFofRuiiUTUFSFfoeRIRiuRFTRPifuiuo+vI-+ADRvOiDRiR0(4). 乘法電路乘法電路32313231332141410KKYKKXKKRYKKRXuKOvvVvVvKKvO 21212121213lglglg)

31、(KRYKRXKRYKRXOOOVvVvVvVvvvvvO2-+ARRvO3RvO1RvXvY對數(shù)電路1對數(shù)電路2指數(shù)電路vO22lgRYVvK11lgRXVvK331410OuKK)/(10323132313321414KKYKKXKKRYKKRXuKOvvVvVvKKvO (5). (5). 除法電路除法電路YXOvvKvKKK則則如如果果321vO2-+ARRvO3RvO1RvXvY對數(shù)電路1對數(shù)電路2指數(shù)電路vO22lgRYVvK11lgRXVvK331410OuKK5.3.2 模擬計算模擬計算系統(tǒng)描述：微分方程或代數(shù)方程求解： 構(gòu)成電子模擬結(jié)構(gòu)圖, 確定各器 件參數(shù) 構(gòu)成專用模擬計算

32、機(jī)運(yùn)行： 確定初始值, 啟動記錄退出退出系統(tǒng)測試：給初始電壓，測輸出電壓波形0005122udtdudtud二次積分dtudtdudtduo)51(00dtdtudtduuoo)51(000udtdtduuo二階微分方程05122xdtdxdtxd00dtdxt初始條件為, x（0）=1cm,模擬電路模擬電路 第一級: 求和積分電路第二級: 積分電路, 其輸出電壓為即為所求的解。dtuCRdtduCRuoFoF)(1)(11111121dtdudtudtduuooo)()(511dtdtduCRuoF22121sFMCRF111221取CF1=1F;R11=1k、R12=5k5.3.3 5.3

33、.3 有源濾波器有源濾波器濾波器的用途濾波器的用途: 濾波器主要用來濾除信號中無用濾波器主要用來濾除信號中無用的頻率成分，的頻率成分，例如例如，有一個較低頻率的信號，其中，有一個較低頻率的信號，其中包含一些較高頻率成分的干擾。包含一些較高頻率成分的干擾。理想有源濾波器的理想有源濾波器的頻響：頻響：濾波電路基礎(chǔ)知識濾波電路基礎(chǔ)知識按濾波電路按濾波電路的功能分的功能分低通濾波器低通濾波器LPFLPF帶阻濾波器帶阻濾波器BEFBEF高通濾波器高通濾波器HPFHPF帶通濾波器帶通濾波器BPFBPF1 1 有源低通濾波器有源低通濾波器R RR R1 1R RF Fu uo ou ui iu uc c設(shè)輸入為正弦波，可以用相量表示RCUUCRCUUCj1j1j