集成運算放大器的非線性應(yīng)用課件

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用目錄*7.1.9精密整流電路7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用7.1.1比例運算電路7.1.2加法運算電路7.1.3減法運算電路7.1.4積分運算電路7.1.5微分運算電路7.1.6電壓—電流轉(zhuǎn)換電路7.1.7電流—電壓轉(zhuǎn)換電路7.1.8有源濾波器第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用目錄*7.1.9精密整1第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用

7.2集成運放的非線性應(yīng)用7.2.1單門限電壓比較器7.2.2滯回電壓比較器7.3集成運放的使用常識7.3.1合理選用集成運放型號7.3.2集成運放的引腳功能7.3.3消振和調(diào)零7.3.4保護第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)2第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用本章重點:

1.集成運算放大器的線性應(yīng)用：比例運算電路、加減法運算電路、積分微分運算電路、一階有源濾波器、二階有源濾波器2.集成運算放大器的非線性應(yīng)用：單門限電壓比較器、滯回比較器第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用本章重點:1.3第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用本章難點:3.集成運算放大器的組成與調(diào)試1.虛斷和虛短概念的靈活應(yīng)用2.集成運算放大器的非線性應(yīng)用集成運算放大器(簡稱集成運放)在科技領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，形成了各種各樣的應(yīng)用電路。從其功能上來分，可分為信號運算電路、信號處理電路和信號產(chǎn)生電路。從本章開始和以后的相關(guān)章節(jié)分別介紹它們的應(yīng)用。第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用本章難點:3.集成運算放4第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

比例運算電路集成運算放大器的線性應(yīng)用

精密整流電路加法運算電路減法運算電路積分運算電路微分運算電路電壓-電流轉(zhuǎn)換電路電流-電壓轉(zhuǎn)換電路有源濾波器第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性5第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用虛短:虛斷:因為有負反饋，利用虛短和虛斷反饋方式：電壓串聯(lián)負反饋7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

1.同相比例運算電路

7.1.1比例運算電路i1=ifu-=u+uoRfR1ifi1uii-i-=i+=0R2=R1//Rf++_uoRfR2R1uiAifi1i-i+圖7-1同相比例運算電路RifRof第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用虛短:虛斷:因為有負反饋，利6第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用2.反相比例運算i-=i+=0（虛斷）因為有負反饋，利用虛短和虛斷u+

=0

u－=u+=0（虛地）電壓放大倍數(shù):反饋方式：電壓并聯(lián)負反饋7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

RfuoRPR1uii-i+ifi1虛地點i1=if(7-2)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用2.反相比例運算i-=i+7第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用【例7-1】兩級運放放大電路如圖7-3所示，求該電路的閉環(huán)電壓增益。7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

解:

R3++_R2R1uii-i+9.1KΩ10KΩ100KΩ-++10KΩR4A1A2圖7-3例7-1圖

uoR3++_R2R1uii-i+9.1KΩ10KΩ100KΩA1uo110KΩuo++_R4A2ui2uoui2R3R2R1uii-i+9.1KΩ10KΩ100KΩuo1第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用【例7-1】兩級運放8第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

第一級放大電路的放大倍數(shù):第二級放大電路的放大倍數(shù):總增益:因為Rf=0，R1=∞所以Ａ２為電壓跟隨器第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性9第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1.2加法運算電路7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

若R1=R2=R’++_uiR1RfRPi1u0i1+i2=ifi-=i+=0（虛斷）u-=u+=0（虛地）取R’=R1//R2//Rf++_R’R1ui2i-i+ui1R2Rfifi1uoi2A圖7-4反相求和電路虛地

(7-3)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1.2加法運算電路7.10第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

【例7-2】在圖7-4電路中，設(shè)R1=220kΩ，運放的最大輸出電壓UOPP=12V，電路的輸出電壓為uo=-(10ui1+22ui2)。(1)確定R1、R2和R’的阻值；(2)若ui2=0.5V，求ui1的允許變化范圍。解:

(1)由得

++_R’R1ui2i-i+ui1R2i2Rfifi1虛地uoA圖7-4反相求和電路第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性11第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

(2) 由于該運放的Vopp=12V，因此必須滿足第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性12第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.3減法運算電路

疊加定理ui1作用ui2作用疊加：++_R3R1i-i+ui2R2Rfifi1uo++_R3R1i-i+ui1R2Rfifi1uo++_R3R1ui1i-i+ui2R2Rfifi1uoi2圖7-5減法運算電路A當(dāng)R1=R2=R3=Rf=R時（7-4）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性13第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

【例7-3】圖7-6是由三級集成運放組成的儀用放大器，試分析該電路的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式。解:

RpR2ui1uo-++++_++_ui2R2R3R3R4R4A1A2A3uo1uo2圖7-6例7-3圖第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性14第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用uo++_R3R3R4R4A3uo1uo2減法運算電路

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用uo++_R3R3R4R15第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用RpR2ui1uo++_ui2R2R3R3R4R4A1A2A3uo1uo2第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用RpR2ui1uo++_16第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用RpR2ui1uo-++++_++_ui2R2R3R3R4R4A1A2A3uo1uo2第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用RpR2ui1uo-++17第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.4積分運算電路反相積分器：如果ui=直流電壓U，輸出將反相積分，經(jīng)過一定的時間后輸出飽和。icuiRi1Cucuoi-=0ic++_R2uiR1i1CucuoA圖7-7反相積分電路=(7-6)(7-7)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性18第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.4積分運算電路式(7-6)表明輸出電壓與積分時間t近似成線性關(guān)系，且是一條起始電壓為零，終點電壓為的斜率為的直線，波形如下圖(a)所示。

當(dāng)輸入為方波信號時，輸出則為三角波；當(dāng)輸入為正弦信號時，輸出則為余弦波信號，輸出波形分別如下圖(b)、(c)所示。為限制電路的低頻電壓增高，通常將反饋電容C與電阻并聯(lián)(見圖7-9)，當(dāng)電路輸入信號頻率大于時，電路為積分器。若輸入信號的頻率遠低于fo，則電路近似為一個反相器，低頻電壓增益為

(7-8)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性19第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用tui0Utuo0圖7-8波形圖7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

積分時限-UomTM設(shè)Uom=15V,U=+3V,R1=10k,C=1F=0.05(s)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用tui0Utuo0圖7-820第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

【例7-4】用集成運放741組成如圖7-9(a)所示的積分電路，設(shè)R=R’=10KΩ，Rf=510KΩ

，C=0.05μF，電路把Uom=10V，f=1KHZ的對稱方波變換為三角波，如圖7-9(b)所示。(1)求輸出三角波電壓的幅值和積分誤差δ=t/(2RiC)；(2)在無輸入信號電壓的情況下，運放輸入端的失調(diào)電壓為U’io，求積分漂移電壓U’o。圖7-9例7-4圖0.022μF510KΩ++_R2uiR1CRf10KΩ10KΩ

μA741uo236方波-三角波變換電路t(ms)ui/V0+Uom-Uomt(ms)uo/V0波形圖(a)(b)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性21sdx第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

解:(1)

輸出電壓為

即

(2)

積分漂移電壓為

sdx第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器22第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.5微分運算電路u-=u+=0uoifuiRi-=0Cuoif++_R2uiRfi1CA圖7-10基本微分運算電路(虛短)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性23第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

阻塞現(xiàn)象：

對于基本的微分運算電路，當(dāng)輸入電壓呈階躍變化，或有大幅值脈沖干擾時，便會使集成運放內(nèi)的放大管進入飽和或截止狀態(tài)。當(dāng)管子尚不能脫離上述兩個狀態(tài)而已到放大狀態(tài)，便出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象。此外基本微分運算電路易于產(chǎn)生自激振蕩。

解決辦法：

解決的辦法是在輸入端串聯(lián)一個小阻值的電阻，以限制流過Rs、Rf上的電流，在反饋電阻Rf上并聯(lián)穩(wěn)壓二級管以限制輸出電壓，以保證集成運放中的放大管始終工作在放大區(qū)，不至于出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象；在Rf上并聯(lián)小容量電容Cp起到相位補償作用，提高電路的穩(wěn)定性。第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性24第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

tui0t0uo++_uouiDzRsCCpRfA實用的微分運算電路

圖7-11實用微分電路及波形(a)(b)RsC>>T/2(微分條件)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性25第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

由于電容C的容抗與頻率成反比關(guān)系，結(jié)果是，輸出電壓隨頻率升高而增加。為限制電路的高頻增益，在輸入端與電容C之間接入一小電阻Rs。當(dāng)輸入頻率低于

電路起微分作用如果輸入頻率遠高于上式，則電路近似于一個反相放大器，高頻電壓增益為

μA741++_uouiRsCRf100Ω0.01μF263圖7-12微分器的應(yīng)用（7-10）（7-9）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性26第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用若微分電路輸入電壓為對稱三角波，則輸出電壓為對稱方波。上圖為三角波—方波變換電路，右圖為三角波—方波變換波形。μA741++_uouiRsCRf100Ω0.01μF263tui0+2RfCUm/t1tuo0-2RfCUm/t2t1t2第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用若微分電路輸入電壓為27第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.6電壓—電流轉(zhuǎn)換電路能將輸入電壓變換為輸出電流的電路，稱為電壓—電流轉(zhuǎn)換器，這種電路在自動控制系統(tǒng)，用它來驅(qū)動繼電器、儀表等。(1)負載懸浮(負載未接地)

RLuoR1uii-i+iLi1RL++_uoR1uii-i+iLi1RLuoR2R1uii-=0i+iLi1平衡電阻(使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等):R2=R1//RLRL++_uoR2R1uii-i+iLi1A圖7-13電壓—電流轉(zhuǎn)換電路（７-11）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性28第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

(2)負載未懸浮(負載接地)

iLRLR1uii+i-=0R2Rfifi1uoR3若滿足關(guān)系

，則iL++_RLR1uii+i-R2Rfifi1uoR3A（因為）滿足直流平衡條件R1//Rf=R2//RL，因此R1=Rf=R2=RL（7-12）圖7-13電壓—電流轉(zhuǎn)換器(a)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性29第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.7電流—電壓轉(zhuǎn)換電路iLRuii+i-=0Rfifi1uo在光電檢測裝置中，需要把光電池輸出的微弱電流轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓，這時就需要用到電流—電壓轉(zhuǎn)換電路。Uo=-if·Rf=-i1RfiL++_Ruii+i-Rfifi1uoA圖7-14電流—電壓轉(zhuǎn)換器（7-13）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性30第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.8有源濾波器有源濾波器實際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。但其工作頻率較低，一般在幾千赫以下。在頻率由較高的場合，常采用ＬC無源濾波器或固態(tài)濾波器。濾波器的功能：對頻率進行選擇,過濾掉噪聲和干擾信號，而保留其有用信號。

濾波器的分類：低通濾波器（LPF）高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性31第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

圖7-15各種濾波器的理想幅頻特性第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性32第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

1.一階有源低通濾波器(LPF)傳遞函數(shù)中出現(xiàn)的一次項,故稱為一階濾波器傳遞函數(shù):++_uoRfRR1uiCA圖7-16帶有同相放大的一階有源低通濾波器(7-14)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性33第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

幅頻特性：相頻特性：幅頻特性及幅頻特性曲線傳遞函數(shù):圖7-17一階低通濾波器的幅頻特性01+RF/R10.707(1+RF/R1)0Uo/Ui++_uoRfRR1uiCA截止頻率：（7-15）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性34第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

1、時：有放大作用3、時：運放輸出，帶負載能力強。2、時：幅頻特性與一階無源低通濾波器類似電路特點:圖7-17一階低通濾波器的幅頻特性第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性35第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

2.一階有源高通濾波器(HPF)傳遞函數(shù):++_uoRfRR1uiCA圖7-18一階有源高通濾波器(7-16)（7-17）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性36第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

幅頻特性及幅頻特性曲線幅頻特性：傳遞函數(shù):01+RF/R10.707(1+RF/R1)0圖7-19一階高通濾波器的幅頻特性圖7-19一階高通濾波器的對數(shù)幅頻特性其中第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性37第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

3.二階有源低通濾波器(LPF)

Aup=1+Rf/R1傳遞函數(shù)中出現(xiàn)的二次項,故稱為二階濾波器++_uoRfRR1uiCRCA圖7-20二階壓控電壓源低通濾波器（7-18）式中:第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性38第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用

以上兩式表明，當(dāng)2<Aup<3時，Q>1，在f=f0處的電壓增益將大于Aup，幅頻特性在f=f0處將抬高。

當(dāng)Aup≥3時，Q=∞，有源濾波器自激。由于將C1接到輸出端，等于在高頻端給LPF加了一點正反饋，所以在高頻端的放大倍數(shù)有所抬高，甚至可能引起自激。幅頻特性曲線7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

圖7-21二階有源低通濾波器的對數(shù)幅頻特性第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用以上兩式表明，當(dāng)2<39第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用4.二階有源高通濾波器(HPF)由此繪出頻率響應(yīng)特性曲線

(1)通帶增益(2)頻率響應(yīng)，7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

其中：++_uoRfRR1uiCRCA圖7-22二階有源高通濾波器（7-19）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用4.二階有源高通濾波器(H40第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用結(jié)論：當(dāng)f＜＜f0時，幅頻特性曲線的斜為+40dB/dec；當(dāng)Aup≥3時，電路自激。頻率響應(yīng)特性曲線

7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

圖7-23二階有源高通濾波特性第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用結(jié)論：當(dāng)f＜＜f0時41第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用帶通濾波器的作用是只允許某一頻帶內(nèi)的信號通過，而將此頻帶以外的信號阻止通過。在各種抗干擾設(shè)備中，就是利用帶通濾波器的這種作用來接收某一頻帶范圍內(nèi)的有用信號，而消除高、低頻段的干擾和噪聲。帶通濾波器是由低通和高通濾波器串聯(lián)而成的。兩者同時被覆蓋的頻帶即等于fH-fL形成一個通頻帶。其原理示意圖見圖7-24。，圖7-25(a)是二階壓控電壓源帶通濾波器電路。其中R、C1構(gòu)成低通網(wǎng)絡(luò)，R2、C2組成高通網(wǎng)絡(luò)。二者串聯(lián)后接在集成運放的同相輸入端?？汕蟮枚A壓控電壓源帶通濾波器的頻率特性為5.有源帶通濾波器(BPF)7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用帶通濾波器的42第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用

可由低通和高通串聯(lián)得到必須滿足低通特征角頻率高通特征角頻率5.有源帶通濾波器(BPF)7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

++_uoRfRR1uiCRCARR3=RLPFHPFNu+圖7-25帶通濾波器電路圖7-24帶通濾波器的原理示意圖

(7-20)(7-21)(7-22)(7-23)(7-24)(7-25)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用可由低通和高通串聯(lián)得43第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用帶阻濾波器的作用是在規(guī)定的頻帶內(nèi)，信號被阻止通過，而在此頻帶之外的信號能夠順利通過。帶阻濾波器(又名陷波器)和帶通濾波器一樣常用于各種抗干擾設(shè)備電路中。如抑制50Hz交流電源引起的工頻干擾信號，在工業(yè)控制中常常用到它。將低通濾波器和高通濾波器并接在一起，就形成了帶阻濾波器。兩者同時被阻斷的頻帶即為該濾波器的阻帶。其原理示意圖見圖7-26。由圖可知，凡是f<fL的信號均可從低通濾波器通過，凡是f>fH的信號則可從高通濾波器通過，惟有fL<f<fH的信號被阻斷。fL為低通濾波器的通帶截止頻率，fH為高通濾波器通帶截止頻率。

6.有源帶阻濾波器(BEF)7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用帶阻濾波器的44第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用圖7-27(a)所示為典型的雙T帶阻濾波器，信號經(jīng)并聯(lián)而成的雙T網(wǎng)絡(luò)加到運放的同相輸入端。

6.有源帶阻濾波器(BEF)7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

(7-26)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用圖7-27(45第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用6.有源帶阻濾波器(BEF)可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

++_uoRfRR1uiC2CACR/2Au+RB圖7-27雙T帶阻濾波器圖7-26帶阻濾波器原理示意圖第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用6.有源帶阻濾波器(BEF46第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用【例7-5】為消除50Hz的工頻干擾，在工業(yè)檢測儀表電路中，常使用如圖7-27所示的陷波器。要求Q＝10，試求電路中各個電阻的阻值和電容值。7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

解：已知該陷波器的中心頻率fo=50Hz，假設(shè)C=4700pF，求得++_uoRfRR1uiC2CACR/2Au+RB圖7-27雙T帶阻濾波器（陷波器）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用【例7-5】為消除547第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

由，則

而

，則由電路的直流平衡要求可得

解得

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性48第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用*7.1.9精密整流電路

7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

精密整流電路是由于硅二極管的起始導(dǎo)通電壓約為0.5V，用它來進行整流，會產(chǎn)生很大的誤差的緣故而提出對小信號電壓進行整流，若采用由集成運放組件和二極管組成的如圖所示整流電路就可完成對微弱信號進行半波精密整流。

++_uoRfRR1uiD1D2u’o∑A圖7-28半波精密整流電路第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用*7.1.9精密整流電路49第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

tui0tuo0tuo0(1)當(dāng)ui>0時，集成運放輸出電壓u’o為負，于是二極管D1導(dǎo)通，深度的電壓并聯(lián)負反饋使運放的反相輸入端∑點為“虛地”，即u∑≈0。因此，u’o≈-0.7V，此時二極管D2截止，電路輸出電壓uo=0。（２）當(dāng)ui<0時，集成運放輸出電壓u’o為正，于是二極管D2導(dǎo)通，深度的電壓并聯(lián)復(fù)反饋通過D2和Rf加在虛地點∑，使u∑≈0。此時電路輸出電壓為圖７-２８半波精密整流波形第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性50第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

由分析可知，即使ui<0.5V(硅二極管的起始電壓)，輸出電壓uo仍為|-ui|，該二極管具有較高精度。假設(shè)運放的開環(huán)電壓增益Auo=5×104，二極管的導(dǎo)通電壓Uon=0.5V，那么只要輸入電壓ui>10μV，就會使D1導(dǎo)通，而當(dāng)ui<-10μV，則又會使D2導(dǎo)通。也就是說，只要輸入電壓的幅度超過10μV，電路就能正常工作，最小整流電壓峰值僅為10μV。++_Rf1R3R1uiD1D2u’o∑++_Rf2Rf3R2R4A1A2圖7-29全波精密整流電路

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性51第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用功能：特性：電壓比較器將一個模擬電壓信號與一參考電壓相比較，輸出一定的高低電平。運放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。uoui++_Auoui0+Uom-Uom理想實際圖7-30單門限電壓比較器及傳輸特性第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用52第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用1.運放工作在非線性狀態(tài)的判定：運放工作在非線性狀態(tài)基本分析方法2.運放工作在非線性狀態(tài)的分析方法：

若U+＞U-則UO=+Uom；若U+＜U-則UO=-Uom。虛斷（運放輸入端電流=0）

注意：此時不能用虛短！電路開環(huán)或引入正反饋。uoui0+Uom-Uomuoui++_A第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用53第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用7.2.1單門限電壓比較器1.過零比較器:（門限電平=0）uoui++_uoui0+Uom-UomA+Uom-Uomui0uouo++_uiA第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用54第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲ā?+_uouiAtui0+Uom-Uomtuo0圖7-31過零比較器波形變換

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用55第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用2.單門限比較器（與參考電壓比較）UREF為參考電壓當(dāng)ui>UREF時,uo=+Uom當(dāng)ui<UREF時,uo=-Uom

運放處于開環(huán)狀態(tài)ui0+Uom-UomUREF++_uouiUREFA第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用56第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用當(dāng)ui<UREF時,uo=+Uom當(dāng)ui>UREF時,uo=-Uom

若ui從反相端輸入ui0-UomUREF++_uouiUREFA第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用57第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓3.限幅電路——使輸出電壓穩(wěn)定ui0+UZ-UZui0+Uom-Uom忽略了UD++_uouiA++_uouiUZAＲ第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用58第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用穩(wěn)幅電路的另一種形式：將雙向穩(wěn)壓管接在負反饋回路上uoui0+UZ-UZR′=R++_uouiUZRR’A第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用59第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用1.滯回比較器特點:電路中使用正反饋。1)因為有正反饋，所以輸出飽和。2)當(dāng)uo正飽和時(uo=+Uom)：3)當(dāng)uo負飽和時(uo=-Uom)++_uouiR1R2RfU+A圖7-32滯回電壓比較器7.2.2滯回電壓比較器(7-27)(7-28)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用60第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用2.滯回比較器設(shè)ui

,當(dāng)ui<UTH2,uo從-Uom+Uom這時,uo=-Uom,U+=UTH2設(shè)初始值:

uo=+Uom,U+=UTH1設(shè)ui,當(dāng)ui>UTH1,uo從+Uom-Uomui0+Uom-UomUTH2uoUTH1++_uouiR1R2RFU+A這時,uo=Uom,U+=UTH1第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用61第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用3.傳輸特性UTH1上門限電壓UTH2下門限電壓UTH1-UTH2為回差△UTHui0+Uom-UomUTH2uoUTH1圖7-34滯回電壓比較器輸出特性第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用62第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用例:設(shè)輸入為正弦波,畫出輸出的波形。++_uouiR1R2RFU+AUT+UT-Uom-Uomtui0tuo0圖7-33滯回比較器波形變換第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用63第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用加上參考電壓后的遲滯比較器：上、下門限：DZ++_uouiR1R2RFU+UREFA圖7-34滯回電壓比較器ui+Uom-UomUTH10uoUTH2圖7-35滯回曲線形成過程（7－２7）

（7－２８）Ｒ３第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用64第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用例題：R1=10k，R2=10k，UZ=6V，UR=10V。當(dāng)輸入ui為如圖所示的波形時，畫出輸出uo的波形。上下限：DZ++_uouiR1R2RFU+UREFAui+6V-6V8V0uo3VＲ３第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用65第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用3V8V+UZ-UZui0tuo0tui+6V-6V8V0uo3VDZ++_uoUiR1R2RFU+UREFAR3圖7-24（a）滯回電壓比較器第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)用66第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識

7.3.1合理選用集成運放型號按照集成運放指標、性能不同分類，集成運放可分為高放大倍數(shù)的通用型、高輸入阻抗、低漂移、低功能、高速、寬帶、高壓、大功率和電壓比較器等專用集成運放。在結(jié)構(gòu)上還有單片多運放型功放。在選用集成運放時，要遵循經(jīng)濟適用原則，選用性價比較高的運放，一般指標性能高的運放、專用集成運放，價格也相應(yīng)較高，在無特別要求的場合應(yīng)盡量選用通用型、多運放型運放。第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識67第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識

7.3.2集成運放的引腳功能集成運放的種類、門類很多，管腳數(shù)、管腳的功能和作用也不相同。如果不充分了解管腳的功能，盲目使用，就會造成使用失當(dāng)，引來麻煩。因此在使用前必須認真查閱該型號器件的技術(shù)資料，從中了解其指標參數(shù)和使用方法第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識68第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識

7.3.3消振和調(diào)零

相位補償?shù)脑恚菏窃诰哂懈叻糯蟊稊?shù)的集成運放內(nèi)部的中間級利用電容CB(幾十皮法～幾百皮法)構(gòu)成電壓并聯(lián)負反饋電路。

目前大多數(shù)集成運放內(nèi)部電路已設(shè)置消振補償網(wǎng)絡(luò)，如5G6234。但有些運放，如5G24、寬帶運放5G1520等需外接消振補償電容后，才能使用，如圖7-36的5G24的8－9腳間跨接30pF小電容CB就是利用相位補償來消振的。30pRf5G24++_uo+UCC-UEERRp3547982CBR1110KΩ1KΩ6圖7-365G24相位補償消振1.產(chǎn)生高頻自激振動原因：極間電容和其他寄生參數(shù)2.消除高頻自激振動方法：相位補償?shù)?章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識69第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識

調(diào)零原理：在運放的輸入端外加一個補償電壓，以抵消運放本身的失調(diào)電壓，達到調(diào)整的目的。調(diào)零方法：（1）靜態(tài)調(diào)零法即將兩個輸入端接地，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器Rp，使輸出為零；（2）動態(tài)調(diào)零法，即加入信號前將示波器的掃描線調(diào)到熒光屏的中心位置，加入信號后掃描線的位置若發(fā)生偏移，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使波形回到熒光屏中心的對稱位置，這樣運放的動態(tài)零點就被調(diào)好。調(diào)零電路有內(nèi)部調(diào)零和外部調(diào)零兩種電路。

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識70第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識

圖7-37運放調(diào)零電路RfuA741++_uoR1+UCC-ＶEERRp1547(a)內(nèi)部調(diào)零RfA++_uoR1+ＶCC-ＶEERp47KΩ100KΩuiR=R1//Rf(b)外部調(diào)零

uoRfA++_-ＶEE+ＶCCR1Rp470KΩ100Ω200KΩ（c）外部調(diào)零第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識71第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識

7.3.4保護1.輸入端保護為防止輸入信號電壓過高，損壞輸入端的晶體管，為此，在輸入端接入反向并聯(lián)的二極管。++_uouiR1R2RfAD1D2圖7-38輸入端保護電路第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識72第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識

2.輸出端保護DZ++_uouiR1R2RfAR3圖7-39輸出端保護為防止輸出電壓過大，可利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性來保護，如圖所示，將兩個穩(wěn)壓管反向串聯(lián)，將輸出電壓限制在(UZ+UD)的范圍內(nèi)。第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識73第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識

3.電源保護為防止正、負電源極性接反，可用二極管來保護，如圖所示。++_uoＶＣＣ-ＶEEAD1D2圖7-40電源保護

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識74第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識75第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.3集成運放的使用常識76第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用目錄*7.1.9精密整流電路7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用7.1.1比例運算電路7.1.2加法運算電路7.1.3減法運算電路7.1.4積分運算電路7.1.5微分運算電路7.1.6電壓—電流轉(zhuǎn)換電路7.1.7電流—電壓轉(zhuǎn)換電路7.1.8有源濾波器第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用目錄*7.1.9精密整77第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用

7.2集成運放的非線性應(yīng)用7.2.1單門限電壓比較器7.2.2滯回電壓比較器7.3集成運放的使用常識7.3.1合理選用集成運放型號7.3.2集成運放的引腳功能7.3.3消振和調(diào)零7.3.4保護第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.2集成運放的非線性應(yīng)78第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用本章重點:

1.集成運算放大器的線性應(yīng)用：比例運算電路、加減法運算電路、積分微分運算電路、一階有源濾波器、二階有源濾波器2.集成運算放大器的非線性應(yīng)用：單門限電壓比較器、滯回比較器第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用本章重點:1.79第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用本章難點:3.集成運算放大器的組成與調(diào)試1.虛斷和虛短概念的靈活應(yīng)用2.集成運算放大器的非線性應(yīng)用集成運算放大器(簡稱集成運放)在科技領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，形成了各種各樣的應(yīng)用電路。從其功能上來分，可分為信號運算電路、信號處理電路和信號產(chǎn)生電路。從本章開始和以后的相關(guān)章節(jié)分別介紹它們的應(yīng)用。第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用本章難點:3.集成運算放80第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

比例運算電路集成運算放大器的線性應(yīng)用

精密整流電路加法運算電路減法運算電路積分運算電路微分運算電路電壓-電流轉(zhuǎn)換電路電流-電壓轉(zhuǎn)換電路有源濾波器第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性81第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用虛短:虛斷:因為有負反饋，利用虛短和虛斷反饋方式：電壓串聯(lián)負反饋7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

1.同相比例運算電路

7.1.1比例運算電路i1=ifu-=u+uoRfR1ifi1uii-i-=i+=0R2=R1//Rf++_uoRfR2R1uiAifi1i-i+圖7-1同相比例運算電路RifRof第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用虛短:虛斷:因為有負反饋，利82第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用2.反相比例運算i-=i+=0（虛斷）因為有負反饋，利用虛短和虛斷u+

=0

u－=u+=0（虛地）電壓放大倍數(shù):反饋方式：電壓并聯(lián)負反饋7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

RfuoRPR1uii-i+ifi1虛地點i1=if(7-2)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用2.反相比例運算i-=i+83第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用【例7-1】兩級運放放大電路如圖7-3所示，求該電路的閉環(huán)電壓增益。7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

解:

R3++_R2R1uii-i+9.1KΩ10KΩ100KΩ-++10KΩR4A1A2圖7-3例7-1圖

uoR3++_R2R1uii-i+9.1KΩ10KΩ100KΩA1uo110KΩuo++_R4A2ui2uoui2R3R2R1uii-i+9.1KΩ10KΩ100KΩuo1第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用【例7-1】兩級運放84第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

第一級放大電路的放大倍數(shù):第二級放大電路的放大倍數(shù):總增益:因為Rf=0，R1=∞所以Ａ２為電壓跟隨器第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性85第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1.2加法運算電路7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

若R1=R2=R’++_uiR1RfRPi1u0i1+i2=ifi-=i+=0（虛斷）u-=u+=0（虛地）取R’=R1//R2//Rf++_R’R1ui2i-i+ui1R2Rfifi1uoi2A圖7-4反相求和電路虛地

(7-3)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1.2加法運算電路7.86第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

【例7-2】在圖7-4電路中，設(shè)R1=220kΩ，運放的最大輸出電壓UOPP=12V，電路的輸出電壓為uo=-(10ui1+22ui2)。(1)確定R1、R2和R’的阻值；(2)若ui2=0.5V，求ui1的允許變化范圍。解:

(1)由得

++_R’R1ui2i-i+ui1R2i2Rfifi1虛地uoA圖7-4反相求和電路第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性87第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

(2) 由于該運放的Vopp=12V，因此必須滿足第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性88第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.3減法運算電路

疊加定理ui1作用ui2作用疊加：++_R3R1i-i+ui2R2Rfifi1uo++_R3R1i-i+ui1R2Rfifi1uo++_R3R1ui1i-i+ui2R2Rfifi1uoi2圖7-5減法運算電路A當(dāng)R1=R2=R3=Rf=R時（7-4）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性89第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

【例7-3】圖7-6是由三級集成運放組成的儀用放大器，試分析該電路的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式。解:

RpR2ui1uo-++++_++_ui2R2R3R3R4R4A1A2A3uo1uo2圖7-6例7-3圖第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性90第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用uo++_R3R3R4R4A3uo1uo2減法運算電路

第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用uo++_R3R3R4R91第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用RpR2ui1uo++_ui2R2R3R3R4R4A1A2A3uo1uo2第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用RpR2ui1uo++_92第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用RpR2ui1uo-++++_++_ui2R2R3R3R4R4A1A2A3uo1uo2第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用RpR2ui1uo-++93第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.4積分運算電路反相積分器：如果ui=直流電壓U，輸出將反相積分，經(jīng)過一定的時間后輸出飽和。icuiRi1Cucuoi-=0ic++_R2uiR1i1CucuoA圖7-7反相積分電路=(7-6)(7-7)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性94第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.4積分運算電路式(7-6)表明輸出電壓與積分時間t近似成線性關(guān)系，且是一條起始電壓為零，終點電壓為的斜率為的直線，波形如下圖(a)所示。

當(dāng)輸入為方波信號時，輸出則為三角波；當(dāng)輸入為正弦信號時，輸出則為余弦波信號，輸出波形分別如下圖(b)、(c)所示。為限制電路的低頻電壓增高，通常將反饋電容C與電阻并聯(lián)(見圖7-9)，當(dāng)電路輸入信號頻率大于時，電路為積分器。若輸入信號的頻率遠低于fo，則電路近似為一個反相器，低頻電壓增益為

(7-8)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性95第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用tui0Utuo0圖7-8波形圖7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

積分時限-UomTM設(shè)Uom=15V,U=+3V,R1=10k,C=1F=0.05(s)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用tui0Utuo0圖7-896第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

【例7-4】用集成運放741組成如圖7-9(a)所示的積分電路，設(shè)R=R’=10KΩ，Rf=510KΩ

，C=0.05μF，電路把Uom=10V，f=1KHZ的對稱方波變換為三角波，如圖7-9(b)所示。(1)求輸出三角波電壓的幅值和積分誤差δ=t/(2RiC)；(2)在無輸入信號電壓的情況下，運放輸入端的失調(diào)電壓為U’io，求積分漂移電壓U’o。圖7-9例7-4圖0.022μF510KΩ++_R2uiR1CRf10KΩ10KΩ

μA741uo236方波-三角波變換電路t(ms)ui/V0+Uom-Uomt(ms)uo/V0波形圖(a)(b)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性97sdx第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

解:(1)

輸出電壓為

即

(2)

積分漂移電壓為

sdx第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器98第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.5微分運算電路u-=u+=0uoifuiRi-=0Cuoif++_R2uiRfi1CA圖7-10基本微分運算電路(虛短)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性99第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

阻塞現(xiàn)象：

對于基本的微分運算電路，當(dāng)輸入電壓呈階躍變化，或有大幅值脈沖干擾時，便會使集成運放內(nèi)的放大管進入飽和或截止狀態(tài)。當(dāng)管子尚不能脫離上述兩個狀態(tài)而已到放大狀態(tài)，便出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象。此外基本微分運算電路易于產(chǎn)生自激振蕩。

解決辦法：

解決的辦法是在輸入端串聯(lián)一個小阻值的電阻，以限制流過Rs、Rf上的電流，在反饋電阻Rf上并聯(lián)穩(wěn)壓二級管以限制輸出電壓，以保證集成運放中的放大管始終工作在放大區(qū)，不至于出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象；在Rf上并聯(lián)小容量電容Cp起到相位補償作用，提高電路的穩(wěn)定性。第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性100第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

tui0t0uo++_uouiDzRsCCpRfA實用的微分運算電路

圖7-11實用微分電路及波形(a)(b)RsC>>T/2(微分條件)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性101第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

由于電容C的容抗與頻率成反比關(guān)系，結(jié)果是，輸出電壓隨頻率升高而增加。為限制電路的高頻增益，在輸入端與電容C之間接入一小電阻Rs。當(dāng)輸入頻率低于

電路起微分作用如果輸入頻率遠高于上式，則電路近似于一個反相放大器，高頻電壓增益為

μA741++_uouiRsCRf100Ω0.01μF263圖7-12微分器的應(yīng)用（7-10）（7-9）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性102第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用若微分電路輸入電壓為對稱三角波，則輸出電壓為對稱方波。上圖為三角波—方波變換電路，右圖為三角波—方波變換波形。μA741++_uouiRsCRf100Ω0.01μF263tui0+2RfCUm/t1tuo0-2RfCUm/t2t1t2第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用若微分電路輸入電壓為103第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.6電壓—電流轉(zhuǎn)換電路能將輸入電壓變換為輸出電流的電路，稱為電壓—電流轉(zhuǎn)換器，這種電路在自動控制系統(tǒng)，用它來驅(qū)動繼電器、儀表等。(1)負載懸浮(負載未接地)

RLuoR1uii-i+iLi1RL++_uoR1uii-i+iLi1RLuoR2R1uii-=0i+iLi1平衡電阻(使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等):R2=R1//RLRL++_uoR2R1uii-i+iLi1A圖7-13電壓—電流轉(zhuǎn)換電路（７-11）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性104第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

(2)負載未懸浮(負載接地)

iLRLR1uii+i-=0R2Rfifi1uoR3若滿足關(guān)系

，則iL++_RLR1uii+i-R2Rfifi1uoR3A（因為）滿足直流平衡條件R1//Rf=R2//RL，因此R1=Rf=R2=RL（7-12）圖7-13電壓—電流轉(zhuǎn)換器(a)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性105第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.7電流—電壓轉(zhuǎn)換電路iLRuii+i-=0Rfifi1uo在光電檢測裝置中，需要把光電池輸出的微弱電流轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓，這時就需要用到電流—電壓轉(zhuǎn)換電路。Uo=-if·Rf=-i1RfiL++_Ruii+i-Rfifi1uoA圖7-14電流—電壓轉(zhuǎn)換器（7-13）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性106第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

7.1.8有源濾波器有源濾波器實際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。但其工作頻率較低，一般在幾千赫以下。在頻率由較高的場合，常采用ＬC無源濾波器或固態(tài)濾波器。濾波器的功能：對頻率進行選擇,過濾掉噪聲和干擾信號，而保留其有用信號。

濾波器的分類：低通濾波器（LPF）高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性107第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

圖7-15各種濾波器的理想幅頻特性第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性108第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

1.一階有源低通濾波器(LPF)傳遞函數(shù)中出現(xiàn)的一次項,故稱為一階濾波器傳遞函數(shù):++_uoRfRR1uiCA圖7-16帶有同相放大的一階有源低通濾波器(7-14)第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性109第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

幅頻特性：相頻特性：幅頻特性及幅頻特性曲線傳遞函數(shù):圖7-17一階低通濾波器的幅頻特性01+RF/R10.707(1+RF/R1)0Uo/Ui++_uoRfRR1uiCA截止頻率：（7-15）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性110第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

1、時：有放大作用3、時：運放輸出，帶負載能力強。2、時：幅頻特性與一階無源低通濾波器類似電路特點:圖7-17一階低通濾波器的幅頻特性第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性111第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

2.一階有源高通濾波器(HPF)傳遞函數(shù):++_uoRfRR1uiCA圖7-18一階有源高通濾波器(7-16)（7-17）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性112第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

幅頻特性及幅頻特性曲線幅頻特性：傳遞函數(shù):01+RF/R10.707(1+RF/R1)0圖7-19一階高通濾波器的幅頻特性圖7-19一階高通濾波器的對數(shù)幅頻特性其中第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性113第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

3.二階有源低通濾波器(LPF)

Aup=1+Rf/R1傳遞函數(shù)中出現(xiàn)的二次項,故稱為二階濾波器++_uoRfRR1uiCRCA圖7-20二階壓控電壓源低通濾波器（7-18）式中:第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用7.1集成運算放大器的線性114第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用

以上兩式表明，當(dāng)2<Aup<3時，Q>1，在f=f0處的電壓增益將大于Aup，幅頻特性在f=f0處將抬高。

當(dāng)Aup≥3時，Q=∞，有源濾波器自激。由于將C1接到輸出端，等于在高頻端給LPF加了一點正反饋，所以在高頻端的放大倍數(shù)有所抬高，甚至可能引起自激。幅頻特性曲線7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

圖7-21二階有源低通濾波器的對數(shù)幅頻特性第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用以上兩式表明，當(dāng)2<115第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用4.二階有源高通濾波器(HPF)由此繪出頻率響應(yīng)特性曲線

(1)通帶增益(2)頻率響應(yīng)，7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

其中：++_uoRfRR1uiCRCA圖7-22二階有源高通濾波器（7-19）第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用4.二階有源高通濾波器(H116第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用結(jié)論：當(dāng)f＜＜f0時，幅頻特性曲線的斜為+40dB/dec；當(dāng)Aup≥3時，電路自激。頻率響應(yīng)特性曲線

7.1集成運算放大器的線性應(yīng)用

圖7-23二階有源高通濾波特性第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用結(jié)論：當(dāng)f＜＜f0時117第7章集成運算放大器的基本應(yīng)用