第8講運算放大電路有源濾波器

此課件及“海南風(fēng)光”封面屬清華大學(xué)唐慶玉創(chuàng)作，如發(fā)現(xiàn)剽竊，必究法律責(zé)任！此課件及“海南風(fēng)光”封面屬清華大學(xué)唐慶玉創(chuàng)作，如發(fā)現(xiàn)剽竊，必究法律責(zé)任！此課件及“海南風(fēng)光”封面屬清華大學(xué)唐慶玉創(chuàng)作，如發(fā)現(xiàn)剽竊，必究法律責(zé)任！此課件及“海南風(fēng)光”封面屬清華大學(xué)唐慶玉創(chuàng)作，如發(fā)現(xiàn)剽竊，必究法律責(zé)任！海南風(fēng)光12.3模擬信號的運算電路第12章集成運算放大器12.4有源濾波器清華大學(xué)電機系電工學(xué)教研室唐慶玉編112.3模擬信號的放大和運算電路(1)反相比例運算放大器_+

+

RFR1RPuiuoi1iFib-ib+虛地點i1=iF+

ib-=iF

,ib-=0

ib+=0u+

=0

u－=u+=0平衡電阻(使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等):RP=R1//RFF電壓放大倍數(shù):iF2_+

+

RFR1RPuiuoi1i2ib-ib+例題1.R1=10k

,RF=20k,ui

=-1V。求:uo

，RP應(yīng)為多大？Au=-（RF/R1）=-20/10=-2uo=Au

ui=(-2)(-1)=2VRP=R1//RF=10//20=6.7k

3反相比例運算放大器輸入電阻及反饋方式：ri=R1輸入電阻(小):uo_+

+

RFR1RPuii1iFib-ib+反饋電阻反饋方式：電壓并聯(lián)負反饋i1=iF+

ib-

ib-=i1-iF4(2)同相比例運算放大器u-=u+=uiib+=0ib-=0_+

+

RFRfRPuiuoiFifAu=1+RFRfiF=ifRP=Rf//RFFfFf)5_+

+

RFRfRPuiuoiFif例題2.Rf=10k

,RF=20k,ui

=-1V。求:uo

，RP應(yīng)為多大？uo=Au

ui=(3)(-1)=-3VRP=Rf//RF=10//20=6.7k

Au=1+=1+20/10=3RFRf6電壓串聯(lián)負反饋同相比例運算放大器輸入電阻及反饋方式：_+

+

RFRfRPuiuo輸入電阻(高)反饋方式?輸入電壓:u+-u-=ui

-uo

RfRf+RF7_+

+

RFRfRPuiuoAu=1+RFRf當(dāng)RF=0時,Au=1uo=ui(3)電壓跟隨器此電路是電壓并聯(lián)負反饋，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。8(4)差動放大器_+

+

R2R1R1ui2uoR2ui1ib+=0ib-=0ui2R2R1+R2u+=u-=u+u-=uo

R1+ui1R2R1+R2uo

R1+ui1R2R1+R2ui2R2R1+R2=9以上電路的比較歸納：1.它們都引入電壓負反饋，因此輸出電阻都比較小。2.關(guān)于輸入電阻反相輸入的輸入電阻小，同相輸入的輸入電阻高。3.以上放大器均可級聯(lián),級聯(lián)時放大倍數(shù)分別獨立計算。10例題3.R1=10k

,R2=20k,ui1=-1V，

ui2=1V。求:uo

uo_+

+

R2R1R1R2ui1_+

+

ui2_+

+

R2R1RPuo=(uo2-uo1)=(20/10)[3-(-1)]=8VR2R1uo1=ui1=-1Vuo2=ui2(1+R2/R1)=3V11例題3.若ui1=sin

tV，ui2=1V，求:uo

uo1=ui1=sin

tVuo2=ui2(1+R2/R1)=3Vuo=(uo2-uo1)=(20/10)(3-sin

t

)=6-2sin

tVR2R112(5)反相求和運算：_+

+

RFR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虛地uo=-(ui1

R1RF+ui2

R2RF)若R1=R2=R,

uo=-(ui1

R

RF+ui2

)取RP=R1//R2//RFuo_+

+

RFR1RPuiib+=0ib-=0,i1+i2=iFui1

R1=ui2

R2+-uo

RF13(6)同相求和運算：Au=RFRf1+uo=Auu+=()(+)RFRf1+R2R1+R2ui1R1R1+R2ui2取R1//R2=RF//Rf當(dāng)R1=R2

時,uo=()(ui1+ui2)RFRf1+12RfRF++u

i1uoR1R2ui2-u+_+

+

RFRfRPuiuo14(7)微分運算：u-=u+=0ui－++uoRR2i1iFCib-=015tui0tuo0例：,求uo。ui－++uoRR2i1iFC90°16(8)反相積分運算i1iFu

i-++RRPCuoucuc

=-uoib+=0ib-=0,iF

=Cducdt-CduodtuiR=u-=u+=017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。tui0Utuo0-UomTM積分時限=–tURC設(shè)Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1F=0.05秒18反相積分器：如果ui=-U=-3V，畫出uo的波形圖。tui0tuo0+Uom-Uò-=t0o(-U)dtRC1u=tURC0.05秒設(shè)Uom=15V,U=3V,R=10k,C=1F19應(yīng)用舉例：輸入方波，輸出是三角波。tui0tuo0三角波發(fā)生器將在第六章中講20運算電路要求1.熟記前8種基本運算電路的電路圖及放大倍數(shù)公式。2.以上基本運算電路級聯(lián)后輸出的計算。3.會用ib-=0,ib+=0,u+=u-分析給定運算電路的放大倍數(shù)。21

12.4有源濾波器濾波電路的種類:按信號性質(zhì):模擬濾波器和數(shù)字濾波器按電路功能:低通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器按所用元件:無源濾波器和有源濾波器12.4.1概述按階數(shù):一階,二階…高階22傳遞函數(shù)：幅頻特性相頻特性filter傳遞函數(shù)、幅頻特性23濾波器分類(按頻率特性進行分類)：

低通高通帶通帶阻24RCR一階RC低通濾波器(無源)CC傳遞函數(shù)幅頻特性25010.707

0截止頻率此電路的缺點：1、帶負載能力差。2、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。幅頻特性、幅頻特性曲線RCR26通頻帶寬度(帶寬)010.707

0截止頻率帶寬:0-

0

設(shè)R=10k,C為下列各值時的帶寬:Cfo1

F16Hz0.047

F340Hz0.01

F1600Hz2712.4.2有源濾波器RR1RFC+-+1.一階有源低通濾波器傳遞函數(shù)RCRC傳遞函數(shù)中出現(xiàn)

的一次項,故稱為一階濾波器28幅頻特性：相頻特性：RR1RFC+-+幅頻特性及幅頻特性曲線01+RF/R10.707(1+RF/R1)

0傳遞函數(shù)RC291、時：有放大作用3、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:302.一階有源高通濾波器R–1RCRR1RFC+-+低通RR1RFC+-+高通傳遞函數(shù)–1RC31幅頻特性及幅頻特性曲線傳遞函數(shù)1RC–幅頻特性：

0

01+RF/R10.707(1+RF/R1