电工学第讲集成运放比例加法运算电路PPT课件 电工学22第77讲集成运放-比例-加法运算电路各类型号集成运算放大器16.1集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。 是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。 集成运放的符号u o+A uou+u。 +U CCU EE?16.1.1集成运算放大器的特点特点高增益、高可靠性、低成本、小尺寸A uo高高:80dB140dB r id高高:1051011?r o低低:几十?几百?K CMR高高:70dB130dB+U CCU CCuO+uu+A uo+U CCU CC+U CCU CCuO+uu+A uo集成运算放大器的管脚和符号反相输入端同相输入端信号传输方向输出端实际运算放大器开环电压放大倍数(a)(b)(a)符号;(b)引脚8765F0071234U?U+?U CC+U CC输出8765F0071234U?U+?U CC+U CC输出+U CCU EEu ouu+16.1.2电路的简单说明输入级中间级输出级同相输入端输出端反相输入端输入级输入电阻高，能减小零漂和抑制干扰信号，采用带恒流源差放。 中间级要求电压放大倍数高。 常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。 输出级接负载，要求输出电阻低，带载能力强，一般由射随器构成。 16.1.3主要参数(P9394，了解，自学)16.1.4理想运算放大器及其分析依据1.理想运算放大器A uo?，r id?，r o?0，K CMR?2.电压传输特性u o=f(u i)线性区u o=A uo(u+u)非线性区u+u时，u o=+U o(sat)u+u时，饱和区，uo=Uo(sat)3.理想运放工作在线性区的特点u o=A uo(u+u)(u+u)=u o/A uo0电压传输特性+u ouu+i+i?u+uu o线性区U o(sat)+U o(sat)O Auo?所以 (1)差模输入电压约等于0即u+=u,称“虚短” (2)输入电流约等于0:(u+u)=i ridi=(u+u)/rid?0即i+=i?0,称“虚断”注意以上“两虚”是以后分析的依据！16.2运放在信号运算方面的运用（重点）集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、加法、减法、微分、积分等运算。 讲授先介绍基本概念，再集中举例16.2.1比例运算1.反相比例运算1i1Ru ui?FofRu ui?（ （1）电路组成（ （2）电压放大倍数因虚短,所以u=u+=0，称反相输入端“虚地”反相输入的重要特点因虚断，i+=i=0，i1FouRRu?i fi1ii+1FiofRRuuAu?u oR Fu iR2R1+?所以i1?i f平衡电阻R R22=R11/R FF以后如不加说明，输入、输出的另一端均为地(?)。 U-=0结论A uf为负值，即u o与与u i极性相反。 因为u i加加在反相输入端。 A uf只与外部电阻R 1、R F有关，与运放本身参数无关。 |A uf|可大于1，也可等于1或小于1。 因u=u+=0，所以反相输入端“虚地”。 例例1电路如下图所示，已知R1=10k?，R F=50k?。 求1.A uf、R2；2.若R1不变，要求A uf为为10，则R F、R2应为多少？解1.A uf=R F?R1=50?10=5R2=R1?R F=10?50?(10+50)=8.3k?2.因A uf=R F/R1=R F?10=10故得R F=A uf?R1=(10)?10=100k?R2=10?100?(10+100)=9.1k?u oR Fu iR2R1+?2.同相比例运算oF11uR RRu?因虚断，所以u+=u i i1F1Fo)1()1(uRRuRRu?（ （1）电路组成（ （2）电压放大倍数1Fiof1RRuuAu?u oR Fu iR2R1+?因虚短,所以u=u+=u i反相输入端不“虚地”u+u平衡电阻R R22=R11/R FF切记！结论A uf为正值，即u o与与u i极性相同。 因为u i加加在同相输入端。 A uf只与外部电阻R 1、R F有关，与运放本身参数无关。 A uf1，不能小于1。 u=u+0，反相输入端不存在“虚地”现象。 当R1=?且R F=0时，u o=u i，A uf=1，称电压跟随器。 u oR Fu iR2R1+?u ou i+?由运放构成的电压跟随器输入电阻高、输出电阻低，其跟随性能比射极输出器更好。 u o+?15k?R L15k?+15V7.5k?例例2:求求u o解u o=u-=u+=7.5V显见，是一电压跟随器，电源经两个电阻分压后加在电压跟随器的输入端，当负载R L变化时，其两端电压u o不会随之变化（i-=0虚断），所以可作恒压源例例4在图示电路中，已知R1=100k，R f=200k，R2=100k，R3=200k，u i=1V，求输出电压u o。 R2+u oR fR1u iR3解解根据虚断，由图可得ifuR RRuuR RRu323o11?P123第7题R2+u oRfR1u iR3又根据虚短，有?u u所以ifuR RRuRRR323o11?ifuR RRRRu3231o1?可见图示电路也是一种同相输入比例运算电路。 代入数据得(V)21xx00xx00xxo?u R2+u oRfR1u iR3按同相比例基本公式更简单?uRRufo11iuR RRu323?而得ifuR RRRRu3231o1?例例5在图示电路中，已知R1=100k，Rf=200k，u i=1V，求输出电压u o，并说明输入级的作用。 ui+R2+uoRfR1uo1解解输入级为电压跟随器，因而具有极高的输入电阻，起到减轻信号源负担的作用。 第二级的输入V1o1?iu u。 第二级为反相输入比例运算电路，因而其输出电压为(V)21100200o11o?uRRuf16.2.2加法运算电路1.反相加法电路i i2i i1i fu i2u oR Fu i1R i2R i1+?R2+利用叠加原理当当u i1单独作用时（u i2接地）反向比例1i1io-uRRuF?当u i2单独作用时（u i1接地）也是反向比例2i2io-uRRuF?o ou u u?故得)(-2i2i1i1iuRRuRRF F?平衡电阻R2=R i1/R i2/R F注意运放组成的线性电路均可使用叠加原理1.输入电阻低；2.共模电压低；3.当改变某一路输入电阻时，对其它路无影响；反相加法运算电路的特点u i2u oR Fu i1R i2R i1+?R2+)(-2i2i1i1iuRRuRRuF FO?另有同相加法运算（习题16.2.10），书本未介绍，但运用现有知识，相信同学们完全有能力进行分析计算！Rp2RP1+uoui1RF+uo1RRR1R2ui2例例1求图示电路中u o与与u i 1、u i2的关系。 解电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成。 11F22Fo12F11Fo2o1)(i i iiuRRuRRuRRuRRuu u?例例2求图示电路中u o与与u i 1、u i2的关系。 R4R3+uoui1R1+uo1R2R1R2ui1A1A2解电路由第一级的同相比例运算电路和第二级的减法运算电路级联而成。 112o11iuRRu?1221221112212211o21o1111iiiiiu uRRuRRuRRRRuRRuRRu?P125第14题课堂小结 1、掌握理想运放及虚短、虚断基本概念 2、掌握比例运算电路结构及分析计算方法 3、掌握加法运算电路结构及分析计算方法作业P1234习题16.2.67;16.2.1113不必交，只在下面自己练习:P120121选择题16.2.1;16.2.45P100思考题16.1.1，16.1.3;P108思考题16.2.1P87选择题答案:15.6.1 （1）；15.7.1 （2）16.2.3减法运算电路u i2u oR Fu i1R3R2+?R1+常用做测量放大电路R2/R3=R1/R F为使学生加深理解，书上从基本概念推导实际上，用叠加原理更简明当u i1单独作用时（u i2接地）为反相比例1i1o-uRRuF?当u i2单独作用时（u i1接地）为同相比例?uRRu)1(1Fo2i323uRRRu?而即得代入o oou uu?)1(1i1F2i3231FouRRuR RRRRu?讨论如取R1=R2，R3=R F)(1i2i1Fou uRRu?则如再令R1=R2=R3=R F1i2i ouuu?则输出与两个输入信号的差值成正比前面例4。 内容仅供参考