6.1集成運放的應用主講教師：XXX2主要內容任務類型預估時長任務1：集成運放的特點講授與研討30min任務2：集成運放的線性應用講授與研討45min任務3：雙音頻音頻放大器電路原理講授與研討30min任務4：雙音頻音頻放大器的電路仿真實操60min01集成運放的特點第一部分4課前導讀集成運放例子：LM324－＋＋

u－

u+

uo

Ao＋－u－u+uo國際符號國內符號＋5課前導讀集成運放是一個高增益直接耦合放大電路?！蛇\放組成集成運放內部結構++-U-U+uoΔA+U-U6集成運放的特點1.開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Au4.通頻帶fBW理想集成運放為無窮大理想集成運算放大器的fBW為無窮大2.輸入電阻Ri理想集成運放的ri為無窮大3.輸出電阻Ro理想集成運放的ro為零。7集成運算放大器的輸入輸出特性曲線0ui(mV)uo(V)-0.10.1-1010線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)集成運放的特點運放的傳輸特性uo=f(ui)在圖示運放電路中，有uo=Aod(U+-U-)Aodui

設運放Aod=105，運放最大輸出電壓

UOM=±10V，則其傳輸特性如圖所示++-U+U—uoΔA+U-U（ui=U+-U-）8集成運放的特點9主要內容任務類型預估時長任務1：集成運放的特點講授與研討30min任務2：集成運放的線性應用講授與研討45min任務3：雙音頻音頻放大器電路原理講授與研討30min任務4：雙音頻音頻放大器的電路仿真實操60min902集成運放的線性運用第二部分111.運放工作在線性區(qū)的條件

結論：運放工作在線性區(qū)的條件是在電路中加入負反饋。運放的傳輸特性：0ui(mV)uo(V)++-ui1ui2uoΔA+U-U-0.10.1-1010線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)如何使運放更大范圍工作在線性區(qū)呢？

降低電壓放大倍數(shù)如何降低電壓放大倍數(shù)呢？

引入負反饋122.線性工作的兩個特點運放工作在線性狀態(tài)下的兩個特點設U+與U-為運放同相與反相端的電位，有

uo=Aod(U+-U-)即：U+-U-=uo/Aod因為對于理想運放有Aod=∞，所以U+=U-虛短++-ui1ui2uoAoduidridro-uid++-U-U+uoΔARFI-I+I-I+

設I+與I-為運放同相與反相端的輸入電流，因為對于理想運放有rid=∞，所以I+=I-=0虛斷133.集成運放線性應用電路基本運算電路反相比例運算電路同相比例運算電路二、加減運算電路反相加法運算電路同相加法運算電路減法運算電路一、比例運算電路三、積分與微分運算電路積分運算電路微分運算電路143.集成運放線性應用電路實現(xiàn)將輸入信號按比例放大的電路，稱為比例運算電路（1）、反相比例運算電路(InvertingAmplifier)++-Δ∞R1Rfui+-R2-u0+電路結構特點Rf引入深度負反饋該反饋為何種組態(tài)？輸入信號加入反相端平衡電阻R2=R1//Rf1.比例運算電路若輸出端加負載，uo改變嗎？153.集成運放線性應用電路參數(shù)計算因為I-=0，所以i1=if即，又因為U-=U+=R‘I+=0所以，即電壓放大倍數(shù)則實現(xiàn)運算：虛地++-Δ∞R1Rfui+-R2-u0+i1ifI-反相比例運算-----實現(xiàn)運算uo=-kui16練習題圖3-35第12小題圖

12．比例運算電路如圖3-35所示，該電路的電壓放大倍數(shù)為（

）。圖3-36第13小題圖

13．電路如圖3-36所示，當R1=R2=R3時，則輸出電壓uo為（

）。173.集成運放線性應用電路（2）、同相比例運算電路(NoninvertingAmplifer)++-Δ∞R1Rfui+-R2-u0+電路結構特點Rf引入深度負反饋輸入信號加入同相端平衡電阻R2=R1//RF該反饋為何種組態(tài)？i1ifI-參數(shù)計算因為I-=0，所以i1=if即，，又因為U-=U+=ui所以，即電壓放大倍數(shù)則實現(xiàn)運算：同相比例運算-----實現(xiàn)運算uo=+kui18練習題圖3-38

1．寫出圖3-38所示各電路的名稱，分別計算它們的電壓放大倍數(shù)Au。二、計算題193.集成運放線性應用電路++-Δ∞R1Rfui+-R2-u0+i1ifI-當Auf=1時，稱為電壓跟隨器(VoltageFollower)。ui++-Δ∞u0203.集成運放線性應用電路反相加法器(SummingAmplifer)++-Δ∞R1ui1R3u0R2ui2i1i2電路結構特點Rf引入深度負反饋輸入信號均加入反向端平衡電阻R3=R1//R2//Rf輸入輸出關系計算因為I-=0，所以i1+i2=if即，又因為U-=U+=R3I+=0若取R1=R2=Rf，則則實現(xiàn)運算：I-=01.求和運算電路若取R=R1=R2≠Rf，則213.集成運放線性應用電路同相加法器++-Δ∞R1Rfui1Ru0R2ui2i1i2ifiU+U-電路結構特點Rf引入深度負反饋輸入信號均加入同向端輸入輸出關系計算因為I+=0，所以i1+i2=0即，又因為在同相比例器中有，則實現(xiàn)運算：I+=0整理得，RP=R1//R2223.集成運放線性應用電路練習題：

理想集成運放電路如圖所示，寫出前后兩級電路的作用，并試計算輸出電壓Vo1和Vo的值。23主要內容任務類型預估時長任務1：集成運放的特點講授與研討30min任務2：集成運放的線性應用講授與研討45min任務3：雙音頻音頻放大器電路原理講授與研討30min任務4：雙音頻音頻放大器的電路仿真實操60min2324雙音頻調節(jié)電路功放面板25雙音頻調節(jié)電路bass雙音頻調節(jié)電路1、低音提升的等效電路26雙音頻調節(jié)電路2、低音衰減的等效電路27雙音頻調節(jié)電路28treble28雙音頻調節(jié)電路3、高頻提升的等效電路2929雙音頻調節(jié)電路4、高頻衰減的等效電路303031主要內容任務類型預估時長任務1：集成運放的特點講授與研討30min任務2：集成運放的線性應用講授與研討45min任務3：雙音頻音頻放大器電路原理講授與研討30min任務4：雙音頻音頻放大器的電路仿真實操60min31雙音頻調節(jié)電路仿真3232雙音頻調節(jié)電路仿真331.假定Ui=0.5V，根據(jù)要求仿真電路圖，并填寫仿真數(shù)據(jù)在下面的表格中。

頻率點R450%0%100%50%50%R850%50%50%0%100%100Hzuo

5kHzuo

2、仿真結果分析。（1）調節(jié)哪個電阻可提升低音信號？提升值為多少？

（2）調節(jié)哪個電阻可衰減高音信號？衰減量為多少？3334作業(yè)題圖3-40

3．電路如圖3-40所示，設運放是理想的，電路中ui1=0.6V、ui2=0.8V，求電路的輸出電壓uo。二、計算題35復習題圖3-39

3．試求圖3-39所示各電路輸出電壓uo與輸入ui之間的關系式。二、計算題10kΩ36復習題12、理想集成運放電路如圖所示，試寫出輸出電壓UO的表達式

R復習371.集成放大器有什么特點？Au？Ri？Ro？輸入輸出特性？

2.若想運用集成放大器的線性特性，需要再電路中引入什么反饋？3.集成放大器的線性電路，具備哪兩個特點？4.集成放大器的線性運用主要有哪些電路？雙音頻調節(jié)電路是利用集成運放的那種電路來設計的？5.你認為雙音頻調節(jié)電路是利用什么器件來分頻的？3703集成運放的非線性運用第三部分391.非線性應用條件++-ui1ui2uoΔA+U-U在圖示運放電路中，有

uo=Aod(ui2-ui1)=Aodui0ui(mV)uo(V)其傳輸特性如圖所示非性區(qū)非性區(qū)結論：在開環(huán)與正反饋條件下，運放工作在非線性區(qū)。運放工作在非線性狀態(tài)的條件401.非線性應用條件運放工作在非線性狀態(tài)下的兩個特點設+UOM與-UOM為運放輸出的正、負最大值，有uo=+UOM

當u+>u--UOM

當u+<u-跳變

設I+與I-為運放同相與反相端的輸入電流，因為對于理想運放有rid=∞，所以I+=I-=0虛斷u+u-412.電壓比較器電壓比較器的功能：利用輸出信號的變化，比較兩個電壓的大小。常用于越線報警、模數(shù)變化和波形變換等場合。電壓比較uiURuo參考電壓比較信號電壓輸出電壓=+UOM-UOM電壓比較器的閾值：指ui與UR比較時，使輸出發(fā)生跳變時的ui值。電壓比較器的分類：單限比較器滯回比較器422.電壓比較器1、過零電壓比較器++-Δ∞R1R2uiu0結構特點：運放工作于開環(huán)狀態(tài)參考電壓UR=0UR=0分析方法：第一步：由運放非線性工作特點，有uo=+UOM當u+>u--UOM當u+<u-第二步：由電路求u+與u-對圖示電路，有u+=ui

、u-=0第三步：求閾值，得出比較器的傳輸特性

因為當u+=u-時輸出發(fā)生跳變，此時ui=0，所以Uth=ui=0第四步：比較器的傳輸特性uo=+UOM當ui>0-UOM當ui<00uiuo請畫出比較器的傳輸特性。432.電壓比較器2、單門限電壓比較器結構特點：運放工作于開環(huán)狀態(tài)參考電壓UR≠0UR≠0分析方法：第一步：由運放非線性工作特點，有uo=+UZ當u+>u--UZ當u+<u-第二步：由電路求u+與u-對圖示電路，有u+=UR、u-=ui

第三步：求閾值，得出比較器的傳輸特性

因為當u+=u-時輸出發(fā)生跳變，此時ui=UR，所以Uth=ui=UR第四步：比較器的傳輸特性uo=-UZ當ui>UR+UZ當ui<UR++-Δ∞R1R2Uiu0R±UZURui0uoUR+UZ-UZ442.電壓比較器練習題：在圖示電路中，設A1、A2、A3均為理想運算放大器，其最大輸出電壓幅值為±12V。則若輸入為10mV的直流電壓，則各輸出端uO1、uO2、uO3的電壓為多大？

452.電壓比較器電路仿真462.電壓比較器單限電壓比較器電路結構簡單、靈敏度高，但抗干擾能力較差。缺點0tuo干擾引起系統(tǒng)誤動作解決措施采用滯回比較器優(yōu)點472.電壓比較器3、反相滯回比較器++-Δ∞R1R2URu0uiR3結構特點：運放工作于正反饋狀態(tài)輸入信號加入反向輸入端分析過程：第一步：由運放非線性工作特點，有uo=+UOM

當u+>u--UOM當u+<u-第二步：由電路求u+與u-(1)對圖示電路，有u-=ui(2)用疊加原理求u+uo單獨作用UR單獨作用注意：對于不同的輸出值，U+有兩個取值482.電壓比較器第三步：求閾值

因為當u+=u-時輸出發(fā)生跳變，此時ui=Uth，所以當uo=+UOM時，u+1=u-=ui=Uth1，即當uo=-UOM時，u+2=u-=ui=Uth2，即注意：Uth1>Uth2++-Δ∞R1R2URu0uiR3492.電壓比較器第四步：分析傳輸特性（1）ui由-∞逐漸增大ui=-∞時，uo=+UOM，閾值為Uth1-∞<ui<Uth1時，uo=+UOMui=Uth1時，跳變，uo=-UOM0uiuoui>Uth1時，uo=-UOM，閾值為Uth2Uth1+UOM-UOM（2）ui由+∞逐漸減小ui=+∞時，uo=-UOM，閾值為Uth2Uth2<ui<+∞時，uo=-UOMui=Uth2時，跳變，uo=+UOMui<Uth2時，uo=+UOM，閾值為Uth1Uth2定義：回差電壓Δuth=Uth1-Uth2++-Δ∞R1R2URu0uiR3502.電壓比較器0tuo回差電壓越大，比較器抗干擾能力越強。Uth1Uth2+UOM-UOM只要干擾大小在回差以內，電路不受影響0uiuoUth1+UOM-UOMUth2512.電壓比較器uoui08V2V傳輸特性+6V-6V例題：Rf=10k

，R2=10k

，UZ=6V，UREF=10V。當輸入ui為如圖所示的波形時，畫出輸出uo的波形。上下限：10k

10k

6V10V522.電壓比較器2V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V+6V-6V畫出傳輸特性10k

10k

6V10V533.電壓比較器的應用當機內溫度為設定值以下時，“+”端電壓大于“-”端電壓，Uo為高電位。當溫度上升為設定值以上時，“-”端電壓大于“+”端，比較器反轉，Uo輸出為零電位，使保護電路動作，調節(jié)R1的值可以改變門限電壓，既設定溫度值的大小。某儀器中過熱檢測保護電路下圖為某儀器中過熱檢測保護電路。它用單電源供電，