運(yùn)放基本作用

關(guān)于運(yùn)放基本作用第1頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．通用型運(yùn)算放大器通用型運(yùn)算放大器就是以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類(lèi)器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。例μA741（單運(yùn)放）、LM358（雙運(yùn)放）、LM324（四運(yùn)放）及以場(chǎng)效應(yīng)管為輸入級(jí)的LF356都屬于此種。它們是目前應(yīng)用最為廣泛的集成運(yùn)算放大器。2．高阻型運(yùn)算放大器這類(lèi)集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小，一般rid＞（109~1012）W，IIB為幾pA到幾十pA。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場(chǎng)效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn)，用場(chǎng)效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級(jí)。用FET作輸入級(jí)，不僅輸入阻抗高，輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，但輸入失調(diào)電壓較大。常見(jiàn)的集成器件有LF356、LF355、LF347（四運(yùn)放）及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。集成運(yùn)算放大器可分為如下幾類(lèi)：第2頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1.1.1集成運(yùn)算放大器的使用要點(diǎn)1．集成運(yùn)放的電源供給方式集成運(yùn)放有兩個(gè)電源接線端+VCC和-VEE，但有不同的電源供給方式。對(duì)于不同的電源供給方式，對(duì)輸入信號(hào)的要求是不同的。（1）對(duì)稱(chēng)雙電源供電方式運(yùn)算放大器多采用這種方式供電。相對(duì)于公共端（地）的正電源（+E）與負(fù)電源（-E）分別接于運(yùn)放的+VCC和-VEE管腳上。在這種方式下，可把信號(hào)源直接接到運(yùn)放的輸入腳上，而輸出電壓的振幅可達(dá)正負(fù)對(duì)稱(chēng)電源電壓。第3頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）單電源供電方式

單電源供電是將運(yùn)放的-VEE管腳連接到地上。此時(shí)為了保證運(yùn)放內(nèi)部單元電路具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，在運(yùn)放輸入端一定要加入一直流電位，如圖3.2.1所示。此時(shí)運(yùn)放的輸出是在某一直流電位基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)變化。對(duì)于圖3.2.1交流放大器，靜態(tài)時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓近似為VCC/2，為了隔離掉輸出中的直流成分接入電容C3。第4頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．集成運(yùn)放的調(diào)零問(wèn)題

由于集成運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的影響，當(dāng)運(yùn)算放大器組成的線性電路輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出往往不等于零。為了提高電路的運(yùn)算精度，要求對(duì)失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，這就是運(yùn)算放大器的調(diào)零。常用的調(diào)零方法有內(nèi)部調(diào)零和外部調(diào)零，而對(duì)于沒(méi)有內(nèi)部調(diào)零端子的集成運(yùn)放，要采用外部調(diào)零方法。下面以μA741為例，圖3.2.2給出了常用調(diào)零電路。圖3.2.2(a)所示的是內(nèi)部調(diào)零電路；圖（b）是外部調(diào)零電路。第5頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．集成運(yùn)放的自激振蕩問(wèn)題運(yùn)算放大器是一個(gè)高放大倍數(shù)的多級(jí)放大器，在接成深度負(fù)反饋條件下，很容易產(chǎn)生自激振蕩。為使放大器能穩(wěn)定的工作，就需外加一定的頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以消除自激振蕩。圖3.2.3是相位補(bǔ)償?shù)氖褂秒娐?。?頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月另外，防止通過(guò)電源內(nèi)阻造成低頻振蕩或高頻振蕩的措施是在集成運(yùn)放的正、負(fù)供電電源的輸入端對(duì)地一定要分別加入一電解電容（10mF）和一高頻濾波電容（0.01mF~0.1mF）。如圖3.2.3所示。第7頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.運(yùn)算放大器的應(yīng)用理想運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)AV0=∞差摸輸入電阻Rid=∞輸出電阻R0=0

運(yùn)算放大器的兩個(gè)工作區(qū)域（狀態(tài)）

線性區(qū)和非線性區(qū)第8頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線性應(yīng)用條件：運(yùn)放與外圍電路構(gòu)成負(fù)反饋。非線性應(yīng)用條件：a.運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)或與外圍電路構(gòu)成正反饋。

b.輸出端有穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓或通過(guò)穩(wěn)壓二極管與反相輸入端相連。特點(diǎn)：a.

若U+＞U-，則UO=+UOM；若U+＜U-，則UO=-UOM。

b.i+＝i－＝0

（虛斷）注：不能使用虛短！第9頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月兩個(gè)重要的概念：1.集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間的電壓通常接近于零，即vI＝v＋－v-≈0。若把它理想化，則有vI＝0，但又不是短路，故稱(chēng)為虛短。2.集成運(yùn)放兩輸入端幾乎不取用電流，即

iI≈0，若把它理想化，則有iI

＝0，但不是斷開(kāi)，故稱(chēng)為虛斷。

線性應(yīng)用第10頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.1比例運(yùn)算電路_++RfR1RPuiuoi1iFii-ii+虛地點(diǎn)i1=iF

（虛斷）因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷u+

=0

u－=u+=0（虛地）平衡電阻:RP=R1//RF(使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等)反饋方式：電壓并聯(lián)負(fù)反饋（1）反相比例運(yùn)算電路電壓放大倍數(shù)

該電路的電壓放大倍數(shù)不宜過(guò)大。反饋電阻RF一般小于1MΩ，Rf過(guò)大會(huì)影響阻值的精度；但Rf也不能太小，過(guò)小會(huì)從信號(hào)源或前級(jí)吸取較大的電流。由于電路存在虛地所以共模輸入電壓ViC=0第11頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.同相比例運(yùn)算放大器u-=u+=ui_++RfR1RPuiuoiFi1Au=1+RfR1i1=iF（虛斷）RP=Rf//R1f1f1)因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷反饋方式：電壓串聯(lián)負(fù)反饋由于運(yùn)算放大器在該電路中不是“虛地”，其輸入端存在著較大的共模信號(hào)，共模輸入電壓為：ViC=Vi第12頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月_++RFRfRPuiuoAu=1+RFRf當(dāng)RF=0時(shí),Au=1uo=ui三.電壓跟隨器此電路是同相比例運(yùn)算的特殊情況，輸入電阻大，輸出電阻小。在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。第13頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.反相求和運(yùn)算：_++RfR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虛地uo=-(ui1

R1Rf+ui2

R2Rf)若R1=R2=R,

uo=-(ui1

R

Rf+ui2

)取RP=R1//R2//Rfuo_++RFR1RPuii1+i2=iFui1

R1=ui2

R2+-uo

Rf4.2基本運(yùn)算電路一.加法運(yùn)算電路第14頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.同相求和運(yùn)算：Au=RfR11+uo=Auu+=()(+)RfR11+R3R2+R3ui1R2R2+R3ui2取R2//R3=R1//Rf當(dāng)R2=R3

時(shí),uo=()(ui1+ui2)RfR11+12R1Rf++u

i1uoR2R3ui2-u+_++RfR1RPuiuo第15頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.減法運(yùn)算電路1、利用加法器vi2-vi1=vi2+(-vi1)反相器（-1）第16頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月疊加定理（二）減法器2、差動(dòng)減法器Vi1作用Vi2作用

綜合：第17頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.積分電路三.積分和微分電路iiCu

i-++RRPCuouc第18頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反相積分器：如果ui=直流電壓U,輸出將反相積分，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后輸出飽和。tui0Utuo0-UomTM積分時(shí)限=–tURC設(shè)Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1F=0.05秒第19頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí):畫(huà)出在給定輸入波形作用下積分器的輸出波形。(a)階躍輸入信號(hào)(