集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用一、集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)

集成電路：將整個電路中的元器件制作在一塊硅基片上，構(gòu)成完整的能完成特定功能的電子電路。運(yùn)算放大器：具有高放大倍數(shù)、高輸入電阻、低輸出電阻的直接耦合放大器。二、集成運(yùn)算放大器的簡單介紹1.集成運(yùn)放的組成輸入級中間級輸出級偏置電路輸入輸出2.集成運(yùn)放的管腳圖及符號F007管腳圖

F741（F007）12348765符號A---反相輸入端B---同相輸入端F---輸出端

AV－＋u+u－uoABF＋

信號從反相輸入端輸入時，輸出與輸入相位相反。信號從同相輸入端輸入時，輸出與輸入相位相同。三、集成運(yùn)算放大器的主要技術(shù)指標(biāo)1.輸入失調(diào)電壓UiO

當(dāng)無輸入信號時，為使輸出的電壓值為零，在輸入端加入的補(bǔ)償電壓。其值越小越好（0.5～5mV）2.輸入失調(diào)電流IiO

輸入電壓為零時，流入放大器兩個輸入端的靜態(tài)基極電流之差。

IiO＝IB1－IB2

其值越小越好（1nA~10nA）3.開環(huán)差模放大倍數(shù)Auo

運(yùn)放在開環(huán)時的差模放大倍數(shù)其值越高越好（104～107）5.最大輸出電壓Uopp

輸出不失真的最大輸出電壓值共模抑制比KCMR

越大抗干擾能力越強(qiáng)四、集成運(yùn)算放大器的理想化模型

實(shí)際運(yùn)放

u+u－uoriroAOUiuiAO很高，>104ri很高，幾十~幾百KΩrO很低，幾十~幾百ΩKCMR很高

理想運(yùn)放

u+u－uoAOUiuiAO＝∞r(nóng)i=∞ rO=0KCMR＝∞五、集成運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性及其分析特點(diǎn)

運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性

集成運(yùn)放的輸出電壓uO與輸入電壓ui

(u+－u－)之間的關(guān)系uO＝f(ui)稱為集成運(yùn)放的電壓傳輸特性。uOui+UOM－UOMuO＝AO

ui

=AO(u+－u－)

ui

<|UiM|，運(yùn)放工作在線性區(qū)線性區(qū)非線性區(qū)ui

>|UiM|，運(yùn)放飽和，工作在非線性區(qū)線性區(qū)引入深度負(fù)反饋，可以使運(yùn)放工作在線性區(qū)。

∞－＋uo＋ud反饋電路開環(huán)系統(tǒng)：不加反饋網(wǎng)絡(luò)時的電路系統(tǒng)，此時的放大倍數(shù)叫開環(huán)放大倍數(shù)。uOui+UOM－UOM理想運(yùn)放的電壓傳輸特性ui≠0，|uO|＝±UOM即u+≠

u－時，運(yùn)放處于非線性區(qū)。閉環(huán)系統(tǒng)：加上反饋網(wǎng)絡(luò)時的電路系統(tǒng)，此時的放大倍數(shù)叫閉環(huán)放大倍數(shù)。

運(yùn)算放大器的分析特點(diǎn)1.線性區(qū)

集成運(yùn)放兩個輸入端之間的電壓通常非常接近于零，但不是短路，故簡稱為“虛短”。

虛短

uO＝AO（u＋－u－）

AO≈∞u＋－u－≈uo／AO≈0u＋≈u－

當(dāng)u＋＝0（接地）u

－≈

u

＋≈0

稱此時的反相輸入端為“虛地點(diǎn)”。反之，也成立。

u+u－uoAOUiui

虛斷

流入集成運(yùn)放兩個輸入端的電流通常為零，但又不是斷路故簡稱為“虛斷”?！遰i≈∞ I－≈I+≈02.非線性區(qū)

在非線性區(qū)，虛短概念不成立，但虛斷概念成立。

u+I－uoAOUiu－I+

例：利用理想運(yùn)放組成的二極管檢測電路，求出流過D的電流iD

及D兩端的電壓uD。

∞－＋uo＋ui15V1.5KΩ－0.67VDiDiRi＋i

－解：虛地點(diǎn)第四節(jié)集成運(yùn)放在信號運(yùn)算電路中的應(yīng)用

分析線性區(qū)理想運(yùn)放的兩個概念

基本運(yùn)算電路一、分析線性區(qū)理想運(yùn)放的兩個概念

虛短u＋≈u－I－≈I+≈0

虛斷

u+I－uoAOUiu－I+二、基本運(yùn)算電路

比例電路

∞－＋uo＋uiifi1R1R2Rf1.反相比例電路

∵i+≈0（虛斷）∴u

+＝0

u

+≈u

－≈0（虛地點(diǎn)）i1=ui／R1if=u－－uo=－uo／Rf

∵i

－≈i

+＝0∴i

1＝i

f即ui/R1=－uo/Rf

uo、ui

符合比例關(guān)系，負(fù)號表示輸出輸入電壓變化方向相反。電路中引入深度負(fù)反饋，閉環(huán)放大倍數(shù)Auf與運(yùn)放的Au無關(guān)，僅與R1、Rf

有關(guān)。R2－－平衡電阻同相端與地的等效電阻。其作用是保持輸入級電路的對稱性，以保持電路的靜態(tài)平衡。

R2＝R1//Rf

當(dāng)R1＝Rf

時，uo＝－ui

，該電路稱為反相器。2.同相比例電路

∞－＋uo＋ifi1uiR2R1Rf

∵i+≈0（虛斷）∴u

+＝ui

u

+≈u

－≈ui

（虛短）i1=（0－ui）／R1if=(u－－uo

)／Rf

=(ui－uo)／Rf

∵i

－≈i

+＝0∴i

1＝i

f

當(dāng)Rf＝有限值時，R1＝∞

∞－+uo＋uiR2－－平衡電阻

R2＝R1//RfAuf=1→電路成為電壓跟隨器。

uo＝ui此電路輸入電阻大，輸出電阻小。例：應(yīng)用運(yùn)放來測量電阻的電路如圖，U＝10V，R1=1MΩ，輸出端接電壓表，被測電阻為Rx，試找出Rx與電壓表讀數(shù)uo之間的關(guān)系。Rx

∞－＋＋R1－＋U－＋V解:此電路為反相比例電路例2、理想化運(yùn)放組成的電路如圖，試推算輸出電壓uo的表達(dá)式。

∞－＋uo＋uiR1R3R2R4解:此電路為同相比例電路判斷這個等式、×√返回啊，見鬼了!習(xí)題題解哈，verygood!習(xí)題題解

∞－＋uo＋uiR1R3R2R4u+解:此電路為同相比例電路返回

加法運(yùn)算電路uo

∞－＋＋ui2ifi2R2RPRfui3i3R3ui1i1R1

在調(diào)節(jié)某一路信號的輸入電阻的阻值時，不影響其它輸入電壓與輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方便。

求和電路也可從同相端輸入，但同相求和電路的共模輸入電壓較高，且不如反相求和電路調(diào)節(jié)方便。

減法運(yùn)算電路（差動運(yùn)算電路）

∞－＋uo＋ui2ifi1R1R2Rfui1R3利用疊加原理同相端輸入ui1反相端輸入當(dāng)R1=R2=R3=Rf

=R時，uo=ui2－ui1(減法器）R2//R3=

R1//

Rf

例：已知RF＝4R1，求u0與ui1、ui2的關(guān)系式。

A1－+＋ui1

A2－＋uo＋ui2R1R2RFuo′解:A1為跟隨器；A2為差放。uo′=ui1uo＝5ui2－4ui1例6、如圖，求uo

與ui1、ui2的關(guān)系式。

A1－+＋ui1

A2－＋uo＋ui210kΩuo′10kΩ30kΩ10kΩ6kΩ解:A1為反向加法器；A2為反相比例電路。返回例7、如圖，求uo

。

A1－

+＋

A3－＋uo＋100kuo150k80k20k

A2－

+＋12k50k100k12k11k30k60kuo2－0.3V0.4VA1：反相比例

A2：同相比例

A3：差動輸入解：返回第六節(jié)集成運(yùn)放在信號處理方面的應(yīng)用

有源濾波器采樣保持電路返回返回濾波電路的種類: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按階數(shù):一階、二階、…

、高階一、有源濾波器

所謂濾波器，它能使一定頻率范圍內(nèi)的信號順利通過，而在此頻率范圍以外的信號衰減很大，不易通過。返回RR1RFC+-+

一階有源低通濾波器返回返回稱ω0為截止角頻率|A