蘇州大學(xué)《電工電子學(xué)》集成運(yùn)算放大器 課件

返回返回退出中回對(duì)縣大琴16.1.1集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)2.電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管恒流3.電容的容量受到限制，電感不能集成，故大電4.二極管多用三極管的發(fā)射結(jié)代替。章目錄章目錄上一頁下一頁O輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)偏置運(yùn)算放大器方框圖擾信號(hào)，都采用帶恒流源的差分放大器。中間級(jí)：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。偏置電路：一般由各種恒流源等電路組成中同對(duì)顯大琴章目錄上一頁下一頁返回退出中回對(duì)縣大警中回對(duì)縣大警信號(hào)傳信號(hào)傳輸方向?qū)嶋H運(yùn)算放大器反相+Ucc輸入端○輸出端章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出章目錄章目錄上一頁下一頁返回退出3.理想運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)的特點(diǎn)因?yàn)閡?=A(u+-u_)所以(1)差模輸入電壓約等于0即u?=u_,稱“虛短”(2)輸入電流約等于0即i=i≈0,稱“虛斷”線性區(qū)O的線性范圍越小，必須加負(fù)反饋才能使其中間對(duì)縣大琴4.理想運(yùn)算放大器工作在飽和區(qū)的特點(diǎn)電壓傳輸特性電壓傳輸特性0不存在“虛短”現(xiàn)象中間對(duì)顯大基中同對(duì)縣大琴中同對(duì)縣大琴16.2運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的運(yùn)用集成運(yùn)算放大器與外部電阻、電容、半導(dǎo)體器件等構(gòu)成閉環(huán)電路后，能對(duì)各種模擬信號(hào)進(jìn)行比例、加法、減法、微分、積分、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、乘法和運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，通常要引入深度負(fù)反饋。所以，它的輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系基本決定于反饋電路和輸入電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而與運(yùn)算放大器本身的參數(shù)關(guān)系不大。改變輸入電路和反饋電路的結(jié)構(gòu)形式，就可以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)算。章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出毒中間對(duì)顯大琴毒中間對(duì)顯大琴(1)A?為負(fù)值，即u?與u;極性相反。因?yàn)閡?加在(3)|Aux|可大于1,也可等于1或小于1。章目錄章目錄上一頁下一頁返回退出中回對(duì)顯大琴中回對(duì)顯大琴(1)A?為正值，即u?與u;極性相同。因?yàn)閡;加(3)A≥1,不能小于1。(4)u_=u+≠0,反相輸入端不存在“虛地”現(xiàn)象。章目錄章目錄上一頁下一頁返回)中回對(duì)縣大警)中回對(duì)縣大警由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓跟隨器輸入電阻高、輸出電阻低，其跟隨性能比Q十十且輸出電壓u?只與電源電十+壓和分壓有關(guān)，其精度和R?u。穩(wěn)定度較高，可作為基準(zhǔn)章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出例2:電壓-電流的轉(zhuǎn)換電路負(fù)載電流的大小中同對(duì)顯大琴(1)能測量較小的電壓；(2)輸入電阻高，對(duì)被測章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出反相加法運(yùn)算電路的特點(diǎn)：十十十十R?Rp中回對(duì)縣大警章目錄上一頁下一頁返回退出中間礦縣大警中間礦縣大警分析方法2:利用疊加原理減法運(yùn)算電路可看作是反相比例運(yùn)算電路與同相比例運(yùn)算電路的疊加。用差分輸入方式構(gòu)成的減法運(yùn)算電路的輸入電阻用差分輸入方式構(gòu)成的減法運(yùn)算電路的輸入電阻較低。為了提高減法運(yùn)算電路的輸入電阻，可采用雙運(yùn)算放大器同相輸入減法運(yùn)算電路。章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出中同對(duì)縣大琴中同對(duì)縣大琴例：同相串聯(lián)的減法運(yùn)算電路極高的輸入電兩信號(hào)相減的章目錄章目錄上一頁下一頁返回退出i=?RR十QQ當(dāng)電容Cp的初始電壓中同對(duì)縣大警由虛短及虛斷性質(zhì)可得中同對(duì)縣大琴中同對(duì)縣大琴將比例運(yùn)算和積分運(yùn)算結(jié)合在一起，就組成比例-積分運(yùn)算電路。LR?LR?電路的輸出電壓上式表明：輸出電壓是對(duì)輸入電壓的比例-積分上式表明：輸出電壓是對(duì)輸入電壓的比例-積分這種運(yùn)算器又稱PI調(diào)節(jié)器，常用于控制系統(tǒng)中，以保證自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。改變R?和Cp,可調(diào)整比例系數(shù)和積分時(shí)間常數(shù)，以滿足控制系統(tǒng)的要求。章目錄章目錄上一頁下一頁返回退出比例-微分運(yùn)算電路—PD調(diào)節(jié)器9tftf十十十十9上式表明：輸出電壓是對(duì)輸入電壓的比例-微分上式表明：輸出電壓是對(duì)輸入電壓的比例-微分控制系統(tǒng)中，PD調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中起加速作用，即使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度和工作穩(wěn)定性。中間對(duì)顯大琴中同對(duì)顯大琴中同對(duì)顯大琴16.3運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用濾波器是在無線電通信、測量和控制系統(tǒng)中常用都需要經(jīng)過濾波和放大再送給后續(xù)電路。濾波器的功能是使指定頻段的信號(hào)通過，而抑制其它頻段的信號(hào)。濾波器按工作頻率范圍，可分為低通、高通、帶通無源濾波器：由電阻、電容和電感組成的濾波缺點(diǎn)：低頻時(shí)體積大，很難做到小型化。優(yōu)點(diǎn)：體積小、效率高、頻率特性好。章目錄章目錄上一頁下一頁返回退出返回返回退出1.有源低通濾波器設(shè)輸入為正弦波信號(hào)，則有中回對(duì)縣大警根據(jù)同相比例運(yùn)算關(guān)系稱為截止角頻率若頻率o為變量，則電路的傳遞函數(shù)其模為中間對(duì)縣大基D①O①幅頻特性章目錄章目錄上一頁下一頁返回退出章目錄上一頁下一頁章目錄上一頁下一頁返回退出階階幅頻特性而使高于o?的信號(hào)不易通中回對(duì)縣大警中同對(duì)縣大警中同對(duì)縣大警R?R?C十RQ二RCRC稱為截止角頻率章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出返回退出返回退出可見，電路使頻率大于o,的信號(hào)通過，而小于o,的信號(hào)被阻止，稱為有源高通濾波器。章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁中同對(duì)顯大琴中同對(duì)顯大琴二階有源高通濾波器把一個(gè)低通濾波器和一個(gè)高通濾波器串聯(lián)(低通濾波器的截止頻率應(yīng)高于高通濾波器的截止頻率)就構(gòu)成帶通濾波器。低通濾波器與高通濾波器的截止頻率之差就是帶通濾波器通頻帶。章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出采樣-保持電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本部件之一。多用于模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路(A/D)之前。A/D轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間，在轉(zhuǎn)換過程中，如果送給A/D的模擬量發(fā)生變化，則不能保證精度。為此，在A/D前加入采樣保持電路，在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換前對(duì)模擬量進(jìn)行瞬間采樣，變，才能保證轉(zhuǎn)換的精度，以解決快速變化的模擬信號(hào)與較低A/D轉(zhuǎn)換速度的矛盾(即滿足A/D轉(zhuǎn)換電路的用于數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)控制及程序控制等裝置中。毒中同對(duì)縣大琴章目錄上一頁下一頁返回退出毒中間對(duì)顯大琴模擬開關(guān)模擬輸入信號(hào)十模擬輸入信號(hào)十十Ui采樣存儲(chǔ)采樣存儲(chǔ)采樣-保持電路是一個(gè)具有信號(hào)輸入、信號(hào)輸出采樣階段：ug為高電平，S閉合(場效應(yīng)管導(dǎo)通),斷開(場效應(yīng)管截止),輸出保持該階段開始瞬間的值不變。采樣速度愈高，愈接近模擬信號(hào)的變化情況。章目錄上一頁下一頁章目錄上一頁下一頁返回退出返回返回退出中間對(duì)顯大琴當(dāng)兩者幅度相等時(shí)輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電平變成低電平，或者由低電平變成高電平。由此來判斷輸入信號(hào)的大小和極性。電壓比較器是一種模擬輸入、數(shù)運(yùn)算放大器工作在開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋。用途：越限報(bào)警、波形發(fā)生和波形變換以及模數(shù)轉(zhuǎn)換章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁十O2O中同對(duì)縣大墊中同對(duì)縣大墊立不工立不工>輸出帶限幅的電壓比較器R?十URUR設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為U?,忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航刀局虚g對(duì)顯大琴限幅作用Q工電壓傳輸特性章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出十u十u十R?R?OOR?十fO十fuCR?RUR?Rttutut0輸入和輸出電壓波形2.滯回比較器十(2)(2)輸出電壓的躍變不是發(fā)生0+Rp二二R門限電壓受輸出電壓的控制上門限電壓川0(sat)下門章目錄上一頁下一頁返回退出章目錄章目錄'')十0+J+OO一R?R?UU十RIRpt返回退出毒中同對(duì)縣大琴返回退出毒中同對(duì)縣大琴±U=±6V,輸入電壓u?=3sin314t,試畫出對(duì)應(yīng)的輸出電壓u?波形。十9I上門限電壓下門限電壓章目錄章目錄上一頁下一頁中回對(duì)縣大警中回對(duì)縣大警±U=±6V,輸入電壓u?=3sin314t,試畫出對(duì)應(yīng)解：(2)電壓傳輸特性及輸出電壓u?波形章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出R?R?U+十十十fQfR6利用滯回特性可構(gòu)成多種實(shí)用電路。如用作越限中間對(duì)縣大警中間對(duì)縣大警16.4運(yùn)算放大器在波形產(chǎn)生方面的應(yīng)用產(chǎn)生一定頻率、幅值的波形(如正弦波、方波、三角波、鋸齒波等)。章目錄章目錄上一頁下一頁返回退出毒中間對(duì)顯大琴毒中間對(duì)顯大琴1.電路結(jié)構(gòu)電阻R?兩端的電壓U即是比較器的參考電壓。矩形波產(chǎn)生電路2.工作原理章目錄章目錄上一頁下一頁返回退出中間對(duì)顯大琴中間對(duì)顯大琴章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出章目錄上一頁下一頁章目錄上一頁下一頁返回退出2.工作原理A?:滯回比較器積分電路的輸入、輸出電壓也隨之改變。中同對(duì)顯大琴3.工作波形4.周期與頻率(1)改變比較器的輸出u??及電阻R?、R?即可改變(2)改變電路電阻R?與R?的比值，或改變積分常數(shù)中間對(duì)顯大琴章目錄上一頁下一頁返回退出1.電路PR?R?C0R?R?R?R?R?R?D00R?C十十D00R?C十十R?00十R?R?R?一一應(yīng)一一0中國對(duì)縣大警U0一f16.5使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題集成運(yùn)算放大器的用途廣泛，在使用前必須進(jìn)行測試，使用中應(yīng)注意其電參數(shù)和極限參數(shù)符合電路要求，2.消振3.調(diào)零中間對(duì)縣大警章目錄上一頁下一頁返回退出中同對(duì)顯大琴中同對(duì)顯大琴u十將輸入電壓限制在二極管的正向壓降以內(nèi)。章目錄上一頁章目錄上一頁下一頁返回退出ReRRR?R?十十十輸入端保護(hù)(2)輸出端保護(hù)章目錄上一頁下一頁章目錄上一頁下一頁返回退出返回返回退出中間對(duì)顯