第七章模擬信號(hào)運(yùn)算電路7、1理想運(yùn)放得概念一、理想運(yùn)放得技術(shù)指標(biāo)開環(huán)差模電壓增益Aod=∞;輸出電阻ro=0;共模抑制比KCMR=∞;差模輸入電阻

rid=∞;UIO=0、IIO=0、

UIO=

IIO=0;輸入偏置電流IIB=0;-3dB帶寬fH=∞,等等。二、理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)得特點(diǎn)輸出電壓與其兩個(gè)輸入端得電壓之間存在線性放大關(guān)系,即+Aod集成運(yùn)放得電壓與電流2、理想運(yùn)放得輸入電流等于零由于rid=∞,兩個(gè)輸入端均沒有電流,即——“虛斷”理想運(yùn)放工作在線性區(qū)特點(diǎn):1、理想運(yùn)放得差模輸入電壓等于零即——“虛短”三、理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)得特點(diǎn)傳輸特性集成運(yùn)放得傳輸特性實(shí)際特性非線性區(qū)非線性區(qū)線性區(qū)uOu+-u-O理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)特點(diǎn):當(dāng)u+>u-

時(shí),uO=+UOPP當(dāng)u+<u-時(shí),uO=-

UOPP

1、uO

得值只有兩種可能在非線性區(qū)內(nèi),(u+

-

u-)可能很大,即u+≠u-?！疤摰亍辈淮嬖?、理想運(yùn)放得輸入電流等于零實(shí)際運(yùn)放Aod≠∞,當(dāng)u+與u-

差值比較小時(shí),仍有Aod(u+

-

u-

)〈UOPP,運(yùn)放工作在線性區(qū)。例如:F007得Uopp=±14V,Aod

2×105

,線性區(qū)內(nèi)輸入電壓范圍uOu+-u-O實(shí)際特性非線性區(qū)非線性區(qū)線性區(qū)但線性區(qū)范圍很小。集成運(yùn)放得傳輸特性

-

例:判斷運(yùn)放電路就是否存在虛短--7、2比例運(yùn)算電路一R2=R1//RF由于“虛斷”,i+=0,u+=0;由于“虛短”,u-=u+=0——“虛地”由iI=iF

,得反相比例運(yùn)算電路由于反相輸入端“虛地”,電路得輸入電阻為Rif=R1當(dāng)R1＝RF時(shí),Auf=-1——單位增益倒相器二、同相比例運(yùn)算電路R2=R1//RF根據(jù)“虛短”與“虛斷”得特點(diǎn),可知i+=i-=0;又u-

=u+=uＩ得:由于該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋,所以輸入電阻很高;輸出電阻很低。uI當(dāng)RF=0或R1=

時(shí),Auf=1——電壓跟隨器uIu-12大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流三、差分比例運(yùn)算電路在理想條件下,由于“虛斷”,i+=i-=0由于“虛短”,u+=u-

,所以:電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻Rif=2R1三種比例運(yùn)算電路之比較反相輸入同相輸入差分輸入電路組成要求R2=R1//RF要求R2=R1//RF要求R1=R1′RF=RF′電壓放大倍數(shù)uO與uI

反相,可大于、小于或等于1uO與uI

同相,放大倍數(shù)可大于或等于1RifRif=R1不高Rif=(1+Aod)Rid高Rif=2R1不高Ro低低低性能特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)反相比例運(yùn)算;電壓并聯(lián)負(fù)反饋;“虛地”實(shí)現(xiàn)同相比例運(yùn)算;電壓串聯(lián)負(fù)反饋;“虛短”但不“虛地”實(shí)現(xiàn)差分比例運(yùn)算(減法)“虛短”但不“虛地”四、比例電路應(yīng)用實(shí)例三運(yùn)放數(shù)據(jù)放大器原理圖uI1uI2兩個(gè)放大級(jí)。結(jié)構(gòu)對(duì)稱得A1、A2

組成第一級(jí),互相抵消漂移與失調(diào)。

A3

組成差分放大級(jí),將差分輸入轉(zhuǎn)換為單端輸出。由同相比例運(yùn)放得電壓放大倍數(shù)公式,得則同理所以則第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為:改變R1,即可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。

R1開路時(shí),得到單位增益。A3

為差分比例放大電路。當(dāng)R4=R5,R6=R7時(shí),得第二級(jí)得電壓放大倍數(shù)為所以總得電壓放大倍數(shù)為例１:求輸入輸出關(guān)系思考例２:求輸入輸出關(guān)系Ｔ型反饋網(wǎng)絡(luò)比例電路例３:求(１)輸入電阻;(２)輸入輸出關(guān)系思考i1i2i3i4例:求電路得輸入輸出關(guān)系uI1uI2uO17、3求與電路求與電路得輸出量反映多個(gè)模擬輸入量相加得結(jié)果。一、反相輸入求與電路由于“虛斷”,i-=0所以:i1+i2+i3=iF又因“虛地”,u-

=0所以:當(dāng)R1=R2=R3=R時(shí),二、同相輸入求與電路由于“虛斷”,i+

=0,所以:解得:其中:由于“虛短”,u+=u-例:用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)算關(guān)系解:比較得:選RF1=20k

,得:R1=100k

,R3=15、4k

;選RF2=100k

,得:R4=100k

,R2=10k

。例:單運(yùn)放得加減運(yùn)算電路R2_++

R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6R2_++

R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R67、4積分與微分電路一、積分電路由于“虛地”,u-

=0,故uO=-uC又由于“虛斷”,iI=iC

,故uI

=iIR=iCR得:τ=RC——積分時(shí)間常數(shù)積分電路得輸入、輸出波形(1)輸入電壓為矩形波t0t1tuIOtuOOUI當(dāng)t≤

t0

時(shí),uI=0,uO=0;

當(dāng)t0<t≤t1

時(shí),uI=UI=常數(shù),

當(dāng)t>t1時(shí),uI=0,uo保持t=t1時(shí)得輸出電壓值不變。即輸出電壓隨時(shí)間而向負(fù)方向直線增長(zhǎng)。例:積分電路輸入矩形波,電容兩端存在初始電壓,畫出輸出波形tui0tuo0(2)輸入電壓為正弦波

tuOO可見,輸出電壓得相位比輸入電壓得相位領(lǐng)先90

。因此,此時(shí)積分電路得作用就是移相。

tuIOUm二、微分電路

基本微分電路由于“虛斷”,i-

=0,故iC

=iR又由于“虛地”,u+

=u-=0

,故可見,輸出電壓正比于輸入電壓對(duì)時(shí)間得微分。微分電路得作用:實(shí)現(xiàn)波形變換。