電工電子技術(shù)課程課件集成運算放大器及其應(yīng)用

集成運算放大器及其應(yīng)用歡迎來到集成運算放大器及其應(yīng)用課程。本課程將深入探討這一重要的電子元件，揭示其工作原理和多樣化應(yīng)用。集成運算放大器的基本結(jié)構(gòu)輸入級差分放大器，提供高輸入阻抗和低噪聲。中間級電壓放大器，提供主要的電壓增益。輸出級功率放大器，提供低輸出阻抗和大電流驅(qū)動能力。理想運算放大器的特性無窮大開環(huán)增益理想情況下，輸出電壓可以無限放大輸入電壓差。無窮大輸入阻抗不會從信號源吸取任何電流。零輸出阻抗可以為負(fù)載提供任意大的電流。零輸入失調(diào)電壓當(dāng)兩個輸入端電壓相等時，輸出電壓為零。運算放大器的基本工作原理1差分輸入運放放大兩個輸入端之間的電壓差。2高增益放大內(nèi)部多級放大器提供高增益。3負(fù)反饋通過外部電路實現(xiàn)穩(wěn)定的閉環(huán)增益。開環(huán)狀態(tài)下的運算放大器高增益開環(huán)增益可達(dá)10^5至10^6，輸出易飽和。不穩(wěn)定性對輸入信號極其敏感，難以控制。應(yīng)用有限主要用于比較器等特殊應(yīng)用。反相放大電路工作原理輸入信號經(jīng)反相端輸入，輸出與輸入相位相反。增益控制閉環(huán)增益由反饋電阻和輸入電阻比值決定。虛地效應(yīng)反相輸入端電壓接近地電位，形成虛地。反相放大電路的特點及應(yīng)用信號放大用于音頻、視頻信號的放大處理。波形反相在信號處理中實現(xiàn)波形翻轉(zhuǎn)。阻抗變換實現(xiàn)高輸入阻抗和低輸出阻抗。非反相放大電路1輸入信號通過同相輸入端引入。2反饋網(wǎng)絡(luò)由兩個電阻組成分壓電路。3增益控制由反饋電阻比值決定。4輸出信號與輸入信號同相位。非反相放大電路的特點及應(yīng)用1高輸入阻抗不影響信號源。2同相輸出保持信號相位不變。3可調(diào)增益通過改變反饋電阻實現(xiàn)。4廣泛應(yīng)用用于音頻前置放大、儀表放大等。加法運算電路多路輸入多個輸入信號同時加入。加權(quán)求和通過輸入電阻調(diào)整各信號權(quán)重。反相輸出輸出為輸入信號的加權(quán)和的負(fù)值。減法運算電路差分輸入兩個輸入信號分別連接到運放的反相和同相輸入端。精確減法輸出電壓與兩輸入電壓之差成正比。共模抑制能有效抑制兩輸入信號的共模成分。積分運算電路電容反饋使用電容作為反饋元件。時間積分輸出電壓與輸入電壓的時間積分成正比。低通特性具有低通濾波器的特性。波形變換可將方波轉(zhuǎn)換為三角波。微分運算電路1電容輸入輸入信號通過電容連接到反相輸入端。2電阻反饋反饋回路使用電阻。3斜率檢測輸出電壓與輸入電壓的變化率成正比。4高通特性具有高通濾波器的特性。乘法運算電路四象限乘法可實現(xiàn)兩個信號的四象限乘法運算。信號調(diào)制廣泛應(yīng)用于振幅調(diào)制和頻率調(diào)制。功率計算用于計算電路中的瞬時功率。比較器電路輸入比較比較兩個輸入信號的大小。高增益特性利用運放的高開環(huán)增益。快速響應(yīng)輸出迅速切換between高低電平。比較器電路的特點及應(yīng)用電平檢測用于檢測信號是否超過預(yù)設(shè)閾值。波形轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換為方波。過零檢測檢測交流信號的過零點。A/D轉(zhuǎn)換作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的核心部件。緩沖放大電路單位增益輸出電壓等于輸入電壓。高輸入阻抗不會從信號源吸取電流。低輸出阻抗可以為負(fù)載提供較大電流。緩沖放大電路的特點及應(yīng)用1阻抗匹配用于高阻抗源和低阻抗負(fù)載之間。2信號隔離防止后級電路對前級產(chǎn)生影響。3電平轉(zhuǎn)換在不同電平系統(tǒng)間傳遞信號。4驅(qū)動能力增強(qiáng)信號的驅(qū)動能力。電壓跟隨器1輸入信號連接到同相輸入端。2100%反饋輸出直接反饋到反相輸入端。3單位增益輸出電壓等于輸入電壓。4阻抗變換實現(xiàn)高輸入阻抗和低輸出阻抗。電壓跟隨器的特點及應(yīng)用信號緩沖用于信號源和負(fù)載之間的隔離。阻抗轉(zhuǎn)換將高阻抗信號轉(zhuǎn)換為低阻抗信號。傳感器接口連接高阻抗傳感器和測量電路。儀表運算放大器高共模抑制比有效抑制共模干擾信號。高輸入阻抗不影響被測信號源。低漂移溫度變化對輸出影響小?？烧{(diào)增益通過外部電阻設(shè)置精確增益。儀表運算放大器的特點及應(yīng)用1生物電信號放大用于心電圖、腦電圖等醫(yī)療設(shè)備。2橋式傳感器用于稱重傳感器、壓力傳感器的信號調(diào)理。3工業(yè)測量應(yīng)用于溫度、應(yīng)變等工業(yè)參數(shù)的精確測量。模擬開關(guān)及其應(yīng)用信號控制通過數(shù)字信號控制模擬信號的通斷。多路復(fù)用實現(xiàn)多路模擬信號的選擇。采樣保持在A/D轉(zhuǎn)換中用于信號采樣。模擬開關(guān)的特點及應(yīng)用低導(dǎo)通電阻導(dǎo)通時對信號的衰減小。高隔離度關(guān)斷時信號泄漏極小?？焖匍_關(guān)開關(guān)速度快，適合高頻應(yīng)用。選通電路及其應(yīng)用信號選擇根據(jù)控制信號選擇不同的輸入信號。時分復(fù)用在不同時間段傳輸不同信號。脈沖采樣用于信號的周期性采樣。信號調(diào)制實現(xiàn)簡單的振幅調(diào)制。選通電路的特點及應(yīng)用多路復(fù)用在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中選擇多個傳感器信號。采樣保持在A/D轉(zhuǎn)換前對模擬信號進(jìn)行采樣。信號調(diào)制在通信系統(tǒng)中用于信號的開關(guān)調(diào)制。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其應(yīng)用1兩個穩(wěn)態(tài)具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。2觸發(fā)切換通過外部信號在兩個狀態(tài)間切換。3記憶功能保持最后一次觸發(fā)的狀態(tài)。4噪聲免疫具有一定的抗干擾能力。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點及應(yīng)用1開關(guān)控制用于電子開關(guān)的控制。2存儲單元作為簡單的1位存儲器。3去抖動消除機(jī)械開關(guān)的抖動。4波形整形將不規(guī)則波形轉(zhuǎn)換為方波。多諧振蕩電路及其應(yīng)用自激振蕩無需外部激勵，可自行產(chǎn)生周期性信號。頻率可調(diào)通過改變電路參數(shù)調(diào)節(jié)輸出頻率。波形多樣可產(chǎn)生方波、三角波等多種波形。同步能力可與外部信號同步。多諧振蕩電路的特點及應(yīng)用1時鐘信號為數(shù)字系統(tǒng)提供基準(zhǔn)時鐘。2脈沖發(fā)生器產(chǎn)生各種寬度和頻率的脈沖信號。3頻率合成用于頻率合成器中產(chǎn)生不同頻率。4定時控制