第7講 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用

電子技術(shù)

Electronical

Techonalogy

計算機(jī)與信息學(xué)院畢春躍

bcy0622@QQ:82315956回顧：集成運(yùn)放的理想模型（傳輸特性）第七講集成運(yùn)算在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用對于工作在線性狀態(tài)的理想集成運(yùn)放，具有兩個重要特性。1.理想集成運(yùn)放兩輸入端間的電壓為0，但又不是短路，故常稱為“虛短”。u+≈u-

2.理想運(yùn)放的兩個輸入端不取電流，但又不是開路，一般稱為“虛斷”。i+=i-=07.1比例運(yùn)算電路1、反相輸入比例運(yùn)算電路練習(xí)：根據(jù)運(yùn)放工作在線性區(qū)的虛短和虛斷兩條分析依據(jù)，可以推出圖所示電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：B2、同相輸入比例運(yùn)算電路電壓跟隨器例在圖示電路中，已知R1=100kΩ，Rf=200kΩ，ui=1V，求輸出電壓uo，并說明輸入級的作用。例在圖示電路中，已知R1=100kΩ，Rf=200kΩ，R2=100kΩ，R3=200kΩ，

ui=1V，求輸出電壓uo。7.2加法和減法運(yùn)算電路1、加法運(yùn)算電路2、減法運(yùn)算電路例：求圖示電路中uo與ui1、ui2的關(guān)系。解：電路由第一級的反相器和第二級的加法運(yùn)算電路級聯(lián)而成。例：求圖示電路中uo與ui1、ui2的關(guān)系。解：電路由第一級的同相比例運(yùn)算電路和第二級的減法運(yùn)算電路級聯(lián)而成。例試用兩級運(yùn)算放大器設(shè)計一個加減運(yùn)算電路，實現(xiàn)以下運(yùn)算關(guān)系：解

由題中給出的運(yùn)算關(guān)系可知ui3與uo反相，而ui1和ui2與uo同相，故可用反相加法運(yùn)算電路將ui1和ui2相加后，其和再與ui3反相相加，從而可使ui3反相一次，而ui1和ui2反相兩次。根據(jù)以上分析，可畫出實現(xiàn)加減運(yùn)算的電路圖，如圖所示。由圖可得：例：求圖示電路中uo與ui的關(guān)系。U1-U2-4.1.3積分和微分運(yùn)算電路1、積分運(yùn)算電路積分電路波形積分電路用于方波－三角波轉(zhuǎn)換例在圖示的電路中。（1）寫出輸出電壓uo與輸入電壓ui的運(yùn)算關(guān)系。（2）若輸入電壓ui=1V，電容器兩端的初始電壓uC=0V，求輸出電壓uo變?yōu)?V所需要的時間。2、微分運(yùn)算電路非正弦波產(chǎn)生電路電壓比較器方波發(fā)生器三角波發(fā)生器7.4電壓比較器運(yùn)算放大器處在開環(huán)狀態(tài)，由于電壓放大倍數(shù)極高，因而輸入端之間只要有微小電壓，運(yùn)算放大器便進(jìn)入非線性工作區(qū)域，輸出電壓uo達(dá)到最大值UOM。1、簡單比較器基準(zhǔn)電壓UR=0時，輸入電壓ui與零電位比較，稱為過零比較器。輸出端接穩(wěn)壓管限幅。設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略正向?qū)妷?，則ui<UR時，穩(wěn)壓管正向?qū)?，uo=0；ui>UR時，穩(wěn)壓管反向擊穿，uo=UZ時。輸出端接雙向穩(wěn)壓管進(jìn)行雙向限幅。設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略正向?qū)妷海瑒tui>UR時，uo=－UZ；ui<UR時，uo=＋UZ時。電壓比較器廣泛應(yīng)用在模-數(shù)接口、電平檢測及波形變換等領(lǐng)域。如圖所示為用過零比較器把正弦波變換為矩形波的例子。簡單電壓比較器，靈敏度高，但抗干擾能力較差；遲滯電壓比較器具有抗干擾能力。2、遲滯電壓比較器限幅電路，使輸出電壓鉗制在+/-UZ門限電壓UTHUTH的值隨輸出電壓而變化輸出為高電平時，uo=+UZ，同相輸入端的電壓稱為上限門限電壓UTH+輸出為低電平時，uo=-UZ，同相輸入端的電壓稱為下限門限電壓UTH-遲滯電壓比較器傳輸特性上下門限電壓可以通過調(diào)節(jié)參考電壓UREF來控制，兩門限電壓的差值稱為：遲滯寬度。遲滯寬度表示抗干擾能力的強(qiáng)弱，越寬，抗干擾能力越強(qiáng)，同時靈敏度降低。輸入電壓的峰值必須大于遲滯寬度，否則輸出電壓不可能跳變。舉例：見P267電路及工作原理7.5方波發(fā)生器在遲滯比較器中增加一條由R1和C組成的負(fù)反饋支路，就組成了一個簡單的方波發(fā)生器原理：將輸出電壓uo經(jīng)C、R1支路反饋回比較器的反相端，利用電容C的充放電電壓uc代替遲滯比較器的外輸入電壓ui，與同相輸入端電壓進(jìn)行比較，使比較器的輸出不斷發(fā)生翻轉(zhuǎn)，形成自激振蕩。方波發(fā)生器的波形圖

分析：振蕩周期T

根據(jù)電路分析中的三要素法可以求得方波的周期T方波的頻率為根據(jù)以上分析，由于電容充放電時間常數(shù)均為R1C，且幅值也相等，所以uo為方波。