第8章 集成运算放大器4
第电工电子技术(第二版)八章
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8. 2 放大电路中的负反馈
出现又在交流通路中出现,则是既有直流反馈又有交流反馈。 3.反馈电路的类型 根据反馈信号在输出端的取样和在输入端的连接方式,放大电路可 以组成四种不同类型的负反馈:电压串联负反馈、电压并联负反馈、 电流串联负反馈和电流并联负反馈。判断方法如下: (1)电压反馈和电流反馈 判断是电压反馈还是电流反馈是按照反馈信号在放大器输出端的取 样方式来分类的。若反馈信号取自输出电压,即反馈信号与输出电压 成比例,称为电压反馈;若反馈信号取自输出电流,即反馈信号与输 出电流成比例,称为电流反馈。常采用负载电阻 短路法进行判断,
第8章 集成运算放大器及其应用
本章知识点 先导案例 8. 1 集成运算放大器简介 8. 2 放大电路中的负反馈 8. 3 集成运算放大器的应用 8. 4 用集成运放构成振荡电路 8. 5 使用运算放大器应注意的几个问题
本章知识点
[1]了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 [2]理解运算放大器的电压传输特性,掌握其基本分析方法。 [3]掌握用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作 原 理。 [4]理解电压比较器的工作原理和应用。 [5]能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、正反馈和负反馈以及 负 反馈的四种类型。 [6]理解负反馈对放大电路工作性能的影响。 [7]掌握正弦波振荡电路自激振荡的条件。 [8]了解RC振荡电路的工作原理。
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8. 2 放大电路中的负反馈
图8-9 (b):假定输入信号对地瞬时极性为
,则各点电压变化过程为 净输入量增强,则该电路
通常采用差动放大电路
u u
-UO(sat)
饱和区 线性区 饱和区
运算放大器的传输特性
例 F006运算放大器的正、负电源电压为±15V,开环电压 放大倍数AU0=2106,输出最大电压(即Uo(sat))为±13V。 在下图电路中分别加如下电压,求输出电压及其极性:
u- - + u+ + uo
第8章 集成运算放大电路
8.1 集成运算放大器简介
8.2 集成运放的基本分析方法
8.3 集成运放的线性应用
8.4 集成运放的非线性应用
8.1 集成运算放大器的简单介绍
集成电路概念 集成电路的优缺点 集成运算放大器的组成 集成运算放大器的特点及符号 运算放大器的传输特性
集成电路概念
相对于分立电子电路而言的,利用一定的生产工艺把整个 电路的各个元器件及它们之间的连线集成在一块半导体基 片上,封装在一个管壳内,构成一个完整的、具有一定功 能的固体器件。
集成电路概念
集成电路的优缺点:
1.使用方便、体积小、重量轻、功耗小。 2.减少了电路的焊点,提高了工作的可靠性。 3.同一个硅片上的元器件相互离得很近,性能和温度特 性较一致,容易建立相同特性的对称晶体管。 4.实现了元件、电路和系统的三者统一。 1.电阻太高或太低都不易制造。100~30 kΩ 缺点 2.电感难于制造。 3.大电容不易制造,电容一般不超过200 pF。 4.必须使用这些器件的场合,大多采用外接的方法。
集成运算放大器特点及符号
集成运放 Ao KCMRR ri ro 很大: 80~160 dB 很大:90 dB 高: 几十k 几百k 小:几十 ~ 几百 理想运放 Ao KCMMRR ri ro 0
第八章:集成运放放大电路
+
+ uo uo1 IR e
-
Rc
+ RL u -o2 T2 Rb E
u ic
uo= 0 (理想化)。
_V
Re
+ ui2 -
EE
共模电压放大倍数
Auc 0
8.2.3 具有恒流源的差分放大电路
根据共模抑制比公式: Re K CMR Rb rbe 加大Re,可以提高共模抑 制比。为此可用恒流源T3来 + 代替Re 。 u
8.2 差分放大电路
差分放大电路(Differential Amplifier) 又称差动放大电路,简称差放,是构成 多级直接耦合放大电路的基本单元电路。 它具有温漂小、便于集成等特点,常用 作集成运算放大器的输入级。
8.2.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象 1. 零点漂移现象及其产生的原因 直接耦合放大电路在输入信号为零时, 会出现输出端的直流电位缓慢变化的现 象,称为零点漂移,简称零漂。
uo2 T2 Rb -
Au d
u i1 RL - ( Rc // )
u id
2
Rb rbe
2
+ ui2 -
+
ib
+
ic rbe β ib RL uo1
2
差模输入电阻:
+
Rid 2Rb rbe
输出电阻:
ui1 +
Rb
+
RC
-+
Ro 2Rc
(2)加入共模信号
ui1=ui2 =uic, uid=0。 设ui1 ,ui2 uo1 , uo2 。 因ui1 = ui2, uo1 = uo2
第8章 集成运算放大器
8.1 集成运算放大器
在半导体制造工艺的基础上,把整个电路中的元器件 制作在一块硅基片上,构成特定功能的电子电路,称为 集成电路(英文简称IC)。集成电路的体积很小,但性 能却很好。自1959年世界上第一块集成电路问世至今, 只不过才经历了五十来年时间,但它已深入到工农业、 日常生活及科技领域的相当多产品中。例如在导弹、卫 星、战车、舰船、飞机等军事装备中;在数控机床、仪 器仪表等工业设备中;在通信技术和计算机中;在音响、 电视、录象、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中都采 用了集成电路。
③非线性应用下的运放虽然同相输入端和反相输入端信号电压 不等,但由于其输入电阻很大,所以输入端的信号电流仍可视 为零值。因此,非线性应用下的运放仍然具有“虚断”的特点。
④非线性区的运放,输出电阻仍可以认为是零值。此时运放的 输出量与输入量之间为非线性关系,输出端信号电压或为正饱 和值,或为负饱和值。
ui1 R1
,i2
ui2 R2
i3
ui3 R3
,i f
uo RF
因为 i1 i2 i3 i f
将各电流代入 ui1 ui2 ui3 u0
R1 R2 R3
RF
如果
R1 R2 R3
整理上式可得
uo
RF R1
(ui1
ui2
ui3)
若再有 R1 RF 则uo (ui1 ui2 ui3)实现了反相求和运算。
0
u0
t 微分电路可用 于波形变换,
将矩形波变换
u-= u+= “地”
可知
i1
C1
duC dt
C1
dui dt
因为 i1 i f
C1
du i dt
u0 RF
电工电子技术第八章集成运算放大电路
8.1 集成运算放大器的简单介绍
• 运算放大器开环放大倍数大,并且具有深 度反馈,是一种高级的直接耦合放大电路。 它通常是作为独立单元存在电路中的。最 初是应用在模拟电子计算机上,可以独立 地完成加减、积分和微分等数学运算。早 期的运算放大器由电子管组成,自从20世 纪60年代初第一个集成运算放大器问世以 来,运算放大器才应用在模拟计算机的范 畴外,如在偏导运算、信号处理、信号测 量及波形产生等方面都获得了广泛的应用。
• 4.在集成电路中,比较合适的电阻阻值范 围大约为100 ~300 Ω。制作高阻值的电阻 成本高、占用面积大并且阻值偏差也较大 (10~20%)。因此,在集成运算放大器中 往往用晶体管恒流源代替高电阻,必须用 直流高阻值时,也常采用外接的方式。
8.1.2 集成运算放大器的简单说明
• 集成运算放大器的的电路常可分为输入级、 中间级、输出级和偏置电路四个基本组成 部分,如图8-1所示。
• 2.信号的输入 • 当有信号输入时,差动放大电路(见图8-5)的工作情况可以分为以下几种情
况。
• (1)共模输入。 • 若两管的基极加上一对大小相等、极性相同的共模信号(即vi1 = vi2),这种
输入方式称为共模输入。这将引起两管的基极电流沿着相同的方向发生变化, 集电极电流也沿相同方向变化,所以集电极电压变化的方向与大小也相同, 因此,输出电压vo = ΔvC1-ΔvC2 = 0,可见差动放大电路能够抑制共模信号。 而上述差动放大电路抑制零点漂移则是该电路抑制共模信号的一个特例。因 为输出的零点漂移电压折合到输入端,就相当于一对共模信号。
u
u
u0 Au 0
0
u+≈u-
(8-2)
• 当反向输入端有信号,而同向端接地时,u+=0,由上式 可见,u-≈u+=0。此时反向输入端的电位近似等于地电位, 因此,它是一个不接地的“地”电位端,通常称为虚地端。
第8章 集成运算放大器及其应用习题与解答
第8章集成运算放大器及其应用习题解答习题A 选择题8-1 集成运放的输入级采用差分放大电路是因为它可以()。
AA.减少零点飘移B.增大放大倍数C.提高输入电阻8-2 某测量放大电路要求高输入电阻,输出电流稳定,应该引入()。
BA.并联电流负反馈B. 串联电流负反馈C. 并联电压负反馈8-3 同相比例运算电路的反馈类型为()。
CA. 并联电压负反馈B. 并联电流负反馈C.串联电压负反馈8-4反相比例运算电路的反馈类型为()。
BA. 并联电流负反馈B. 并联电压负反馈C. 串联电流负反馈8-5 为了增大电压放大倍数,集成运放的中间级多采用()。
AA.共发射极放大电路 B. 共集电极射极放大电路C. 共基极射极放大电路8-6 集成运放的制造工艺使得同类半导体晶体管的()。
BA.指标参数准确B.参数一致性好C. 参数与温度无关8-7集成运放电路采用直接耦合方式是因为()。
CA.可获得很大的电压放大倍数B.可减少温飘C. 集成工艺难以制造大容量电容B基本题8-8某集成运放的一个偏置电路题8-8图所示,设T1、T2管的参数完全相同。
问:I C2与I REF 有什么关系?写出I C2的表达式。
题8-8图8-8解:REF BECCREFC R UUII -==28-9在题8-9图所示的差分放大电路中,已知晶体管的β=80,r be=2 kΩ。
(1) 求输入电阻r id和输出电阻r o;电工与电子技术2 (2) 求差模电压放大倍数ud A 。
题8-9图8-9解:(1) r id =2(r be +R e )=2×(2+0.05)=4.1 k Ωr o =2R c =10 k Ω(2) 6605.0812580)1(-=⨯+⨯-=++-=e be cud R r R A ββ 8-10 差分放大电路题8-10图所示,设各晶体管的β =100,V BE =0.7V ,且r be1=r be2=3 k Ω,电流源I Q =2mA ,R =1 M Ω,差分放大电路从c 2端输出。
集成运算放大器及其应用
电路、电压传播特征如上图
可经过一种例题进一步了解
单门限比较器虽然构造简朴,但抗干扰能 力差,采用滞回比较器(也叫施密特触发器) 可很好处理这一问题
滞回比较器电路如左上图,可求出电压传播特征如 右上图(解释)
第8章第4课
常采用传递函数(或转移
函数)来分析电路旳频率 特征。
相频特 征函数
幅频特 征函数
电路旳输出电压与输入电 压旳比值称为电路旳传递函 数,用T(jω)表达,它是 一种复数
由相量图可写出RC 低通滤波器旳传递 函数(解释)
相频特 征函数
幅频特 征函数
由幅频特征函数、相频特征函数 可做出电路旳幅频特征曲线和相 频特征曲线如左图(解释)
第8章第2课
在此次课中,我们将结协议相百分比运算电路、 差动百分比运算电路简介怎样用集成运放构成 放大电路及信号旳加、减运算。
一.反相百分比运算电路
放大功能是集成运放 旳基本功能,利用集 成运放可以便构成多 种要求旳放大器
同相(回忆)、反相百
分比运算电路是集成运放 线性应用旳基础电路。
记住我!
电压输出体现式如左 输出uo与输入ui为线性百分比 关系,相位相反,故称为反相百 分比运算电路
显然,集成运放旳输出不可能无限制旳增长,当积 分时间足够长时,集成运放将进入非线性区(如图 8-3-5),输出与输入不再保持积分关系
二.微分运算电路
微分运算是积分运算旳逆运算,只需将图8-3-4中反 相输入端旳电阻和反馈电容调换位置,就成为微分 运算电路
由上式,左图示电路实 现了输出uO对输入信 号ui旳微分
五.电压比较器
理想运放开环工作时,其输出电压uo只有两种状态: Uopp或-Uopp(Uopp为最大输出电压),由此可构 成电压比较器
模拟电电子技术基础第8章(第四版)童诗白 华成英
2. RC串并联选频网络的选频特性
FV 32 ( 1
模拟电子技术基础
0 2 ) 0
(
f arctg
RC
0 ) 0
3
当 0 1 或 f f0 幅频响应有最大值
FVmax 1 3
1 2RC
相频响应
f 0
模拟电子技术基础
Rds 1k
模拟电子技术基础
桥式振荡电路如图所示, 设A为理想运放, (1)标出A的极性 (2)场效应管的作用 是什么?其d、s 间的等效电阻的 最大值为多少? (3)电路的振荡频率为 多少?
1 1 f 6 3 1061Hz 2 RC 2 0.003 10 50 10
1. 单门限电压比较器 特点:
开环,虚短和虚断不成立 增益A0大于105
vI
模拟电子技术基础
+VCC + A -VEE vO
VEE vO VCC
运算放大器工作在非线性状态下
8.2 电压比较器
1. 单门限电压比较器
(1)过零比较器
vI
模拟电子技术基础
+VCC + A -VEE vO
假设 V
1. 单门限电压比较器 (2)门限电压不为零的比较器 电压传输特性
vO VOH
模拟电子技术基础
+VCC vI + VREF A -VEE vO
O VOL
VREF
vI
输入为正负对称的正弦波 时,输出波形如图所示。
模拟电子技术基础
模拟电子技术基础
分析任务及方法
求传输特性 方向
输出电平VOH 、VOL
又,放大器为反相比例电路 a = 180° 所以: a + f = 360°或0°
第8章 集成运算放大器
第8章 集成运算放大器
8.1 集成运算放大器简介
两个输入端电位相等,好像短接在一起一样,但并非真的短路,所以称为虚短路, 简称“虚短”。 由理想运放电路可知
两个输入端之间输入电阻无穷大,好像断路一样,但并非真的断路,所以称为虚断 路,简称“虚断”。 当集成运放工作在非线性区时,由集成运放的电压传输特性可知
第8章 集成运算放大器
8.1 集成运算放大器简介
3. 集成运放的电路符号与外形
集成运放的图形符号如图8-2所示,是国际标准符号。三角形表示放大器,三角形 所指方向为信号传输方向,Ao为“∞”时表示开环增益极高。它有两个输入端和一 个输出端。同相输入端标“+”(或P),表示输出端信号与该端输入信号同相;反 相输入端“-”(或N),表示输出端信号与该端输入信号反相。输出端的“+”表示 输出电压为正。
2. 集成运放的电压传输特性 如图8-4所示为表示输出与输入电压关系的特性曲线,称为电压传输特性。
第8章 集成运算放大器
8.1 集成运算放大器简介
当集放输大成入倍运电数放压A工o很u作i在大在A,线、所性B之以区间线时时性,,区输集很入成窄电运。压放要与工使输作集出在成电线运压性放有区在关,较系在大AA的o=、u输uBoi 。入之由电外于压时集下处成于也运非能放工线电作性压区在。 线性区,必须在电路中引入深度负反馈。 集成运放工作在非线性区时,输出只有两种饱和状态±UoM。电压饱和值±UoM略 低于正负电源电压。
3. 理想运算放大器的条件
在分析集成运放的应用电路时,为了简化电路分析,常将集成运放理想化。理想化 的条件是:
第8章 集成运算放大器
8.1 集成运算放大器简介
集成运算放大器教案
集成运算放大器教案第一章:集成运算放大器的概述1.1 教学目标1. 了解集成运算放大器的基本概念;2. 掌握集成运算放大器的主要参数;3. 理解集成运算放大器的作用和应用。
1.2 教学内容1. 集成运算放大器的定义;2. 集成运算放大器的主要参数;3. 集成运算放大器的作用和应用。
1.3 教学方法1. 讲授法:讲解集成运算放大器的概念、参数和作用;2. 案例分析法:分析集成运算放大器在实际电路中的应用。
1.4 教学步骤1. 引入:讲解集成运算放大器的定义;2. 讲解:介绍集成运算放大器的主要参数;3. 应用:分析集成运算放大器的作用和应用;4. 总结:强调集成运算放大器在电路设计中的重要性。
第二章:集成运算放大器的电路符号与性质2.1 教学目标1. 掌握集成运算放大器的电路符号;2. 理解集成运算放大器的主要性质;3. 学会分析集成运算放大器的基本电路。
2.2 教学内容1. 集成运算放大器的电路符号;2. 集成运算放大器的主要性质;3. 集成运算放大器的基本电路分析。
2.3 教学方法1. 讲授法:讲解集成运算放大器的电路符号和性质;2. 示例分析法:分析集成运算放大器的基本电路。
2.4 教学步骤1. 引入:讲解集成运算放大器的电路符号;2. 讲解:介绍集成运算放大器的主要性质;3. 分析:分析集成运算放大器的基本电路;4. 总结:强调集成运算放大器性质在电路分析中的应用。
第三章:集成运算放大器的应用之一——放大器电路3.1 教学目标1. 掌握放大器电路的基本原理;2. 学会设计放大器电路;3. 了解放大器电路的应用。
3.2 教学内容1. 放大器电路的基本原理;2. 放大器电路的设计方法;3. 放大器电路的应用。
1. 讲授法:讲解放大器电路的基本原理;2. 设计实践法:指导学生设计放大器电路;3. 案例分析法:分析放大器电路的应用。
3.4 教学步骤1. 引入:讲解放大器电路的基本原理;2. 设计:指导学生设计放大器电路;3. 应用:分析放大器电路在实际电路中的应用;4. 总结:强调放大器电路在电路设计中的重要性。
--数电(北航出版社)第8章
一、A/D转换的步骤 二、集成A/D转换技术 三、ADC的主要技术指标
四、ADC的选用
五、典型集成ADC及其应用
一、A/D转换的步骤
1、采样和保持 采样:以一定的周期读取输入信号,在时间上把信 号离散化,采样频率fs≥2fAmax,其中fAmax为 信号的最大频率分量。 保持:使读取的信号在周期内不变,A/D转换时, 输入信号保持不变。
3、双缓冲工作方式和时序
4、单缓冲工作方式
LE1 ILE CS WR1 CS WR LE2 WR2 XFER 1
5、直通工作方式
LE1 ILE CS WR1 WR LE2 WR2 XFER WR
6、双极性电压输出电路
VR V 8 2
① 、输入数字量的特征; ② 、输出特性; ③ 、参考电源的特征; ④ 、动态特性; ⑤ 、电源特性; ⑥ 、工作环境要求; ⑦ 、数字接口特性等。
五、典型集成DAC及其应用
1、DAC0832原理框图
LE1 ILE CS WR1
LE2 WR2 XFER
2、DAC0832内的倒T形网络
并行ADC输入输出关系表
2、串/并行型A/D转换器
特点:兼顾转换速度和器件量。
3、逐次比较型A/D转换器
特点:转换速度中速(几十K到几百KHz), 成本较低。
3位数码设定器的状态变化图
x/D2D1D0
100
0/XXX 1/XXX
Q2Q1Q0
010
0/XXX 1/XXX 0/XXX
110
1/XXX
工作速度z~100kHz
4、几种 集成DAC芯片的参数
四、DAC的选用
模拟电子技术基础课件第8章集成运算放大电路的线性应用
3.差动输入特点
利用“虚短”、“虚断 ”和叠加原理,并利用静 态 平 衡 条 件 ( R1=R2 , R3=RF ),可以求出Uo 与 Ui2和Ui1的差成比例。
输出电压Uo只与输入的差模部分有关,输入的共 模电压和运放偏置电流引起的误差被消除 。
17
电路静态平衡条件
由于集成运放输入级一般 采用差动电路,要求输入电 路两半的参数对称。 Rn=Rp Rn :运放反相端到地之间 向外看的等效电阻; Rp:运放同相端到地之间 向外看的等效电阻。
Ri 100k
可以看出,该电路的比例系数为-50,输入电 阻得到了提高而反馈电阻不必很大。
30
8.2.3 加减运算电路
1. 加法运算电路 (1)反相端输入
U U 0
1) 节点电流法求解:
I f I i1 I i 2 I i 3 U i1 U i 2 U i 3 R1 R2 R3
2
本章的重点和难点
重点: 掌握基本运算电路(比例、加减、积分、 微分、对数、指数、乘法、除法)运算电路的 工作原理和运算关系,利用“虚短”和“虚断 ”的概念分析这些运算电路输出电压和输入电 压的运算关系。 理解模拟乘法器在运算电路中的应用。
3
本章的重点和难点
难点: 运算电路运算关系的分析和识别;对数、指 数运算电路和有源滤波电路的分析计算。
RF 整理得: O U i U R
输入电阻: Ri R
输出电阻:Ro 0
电压并联负反馈
R R // R f
'
20
2.同相比例运算电路
U U Ui
I I 0
U 0 Uo U R RF
整理得:
运算放大器及其应用
第一节 员工的培训管理
一、员工培训基本理论
1.员工培训的含义
员工培训是指企业为了实现其战略发展目 标,满足培养人才、提升员工职业素质的 需要,采用各种方法对员工进行有计划的 教育、培养和训练的活动过程。
2.员工培训的原则
(1)学用一致原则。
(2)按需培训原则。 (3)多样性培训原则。
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第二节 负反馈放大器
二、负反馈放大器的四种组态
图8-9 (c)所示电路,从输入端看,净输入id=ii-if,因此是并 联反馈。由虚地可看出Rf与R相当于并联的关系,所以反馈 量if=-Rio/(Rf+R)>0(由图中io的实际方向可知,io<0),因此既 是负反馈,又是电流反馈。综上所述,反馈组态为电流并联 负反馈。
输出级与负载相接,要求其输出电阻低,带负载能力强, 一般由互补对称电路或射极输出器组成
偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定和合适的偏置 电流,决定各级的静态工作点。
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第一节 集成运算放大器
三、集成运算放大器的主要参数
开环电压放大倍数Auo 指运放在无外加反馈情况下的空载 电压放大倍数
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第三节 运算放大器的线性和非线性 应用
一、运放的线性应用
1.信号运算电路 (1)同相比例运算 图8-15 (a)为同相比例运算电路,信号ui
模拟电子技术题库1-10章-学生(全书)
模拟电子技术复习题§1半导体二极管【知识点】1.半导体的基本知识和PN结单向导电性2.晶体管的电流放大作用3.二极管伏安特性曲线和主要参数4.二极管的基本特性、电路符号、工作原理5.晶体管的基本特性、电路符号、工作原理1、根据在纯净的半导体中的掺入的微量___元素不同,可形成P型半导体和N型半导体。
N型半导体又称为__电子__型半导体,其内部少数载流子是自由电子_____。
2、二极管导通后,硅二极管的正向压降约为_0.7___V,锗二极管的正向压降约为_0.3__V。
3、利用二极管的__单相导电性______可以组成整流电路。
4、光电二极管的功能是将___光____信号转换为__电____信号,发光二极管的功能是将_电___信号转换为___光____信号。
5、P型半导体中多数载流子是__空穴_____A、正离子B、负离子C、空穴6、二极管的正向电阻___小于____反向电阻。
A、大于B、小于C、等于7、稳压管的稳压性能是利用__ B______实现的。
A、PN结的单向导电性B、PN结的反向击穿特性C、PN结的正向导通特性8、半导体中的空穴和自由电子数目相同,这样的半导体称为_____B ___A、P型半导体B、本征半导体C、N型半导体9、晶体二极管有一个PN结,所以有单向导电性。
(对)10、二极管的反向电阻越大,其单向导电性能就越好。
(对)11、常用的半导体材料有硅和锗。
(对)12、晶体二极管单向导电性是什么?答:当通入正向电压时导通,通入反向电压截止。
13、在图电路中,( B )图的小指示灯不会亮。
§2半导体三极管及其基本放大电路【知识点】1.放大电路的基本概念2.静态工作点的概念和了解分压式偏置放大电路静态工作点稳定条件、稳定过程3.放大电路波形失真及其调整方法4.电压放大倍数,输入、输出电阻的概念5.射极输出器的特性及应用6.差分放大电路的结构和性能、特点7.基本放大电路的三种基本组态8.放大电路的耦合方式及频率特性9.基本共射放大电路的结构及工作原理10.基本放大电路的分析方法1、画放大器的直流通路时把_电容__视为开路,画交流通路时把___电容_和_电源_视为短路。
第8章 集成运算放大器 习题参考答案
第8章集成运算放大器习题参考答案一、填空题:1. 理想运放同相输入端和反相输入端的“虚短”指的是同相输入端与反相输入端两点电位相等,在没有短接的情况下出现相当于短接时的现象。
2. 将放大器输出信号的全部或部分通过某种方式回送到输入端,这部分信号叫做反馈信号。
使放大器净输入信号减小,放大倍数也减小的反馈,称为负反馈;使放大器净输入信号增加,放大倍数也增加的反馈,称为正反馈。
放大电路中常用的负反馈类型有并联电压负反馈、串联电压负反馈、并联电流负反馈和串联电流负反馈。
3. 若要集成运放工作在线性区,则必须在电路中引入负反馈;若要集成运放工作在非线性区,则必须在电路中引入开环或者正反馈。
集成运放工作在线性区的特点是输入电流等于零和输出电阻等于零;工作在非线性区的特点:一是输出电压只具有高电平、低电平两种稳定状态和净输入电流等于零;在运算放大器电路中,集成运放工作在线性区,电压比较器集成运放工作在非线性区。
4. 集成运放有两个输入端,称为同相输入端和反相输入端,相应有同相输入、反相输入和双端输入三种输入方式。
5. 放大电路为稳定静态工作点,应该引入直流负反馈;为提高电路的输入电阻,应该引入串联负反馈;为了稳定输出电压,应该引入电压负反馈。
6. 理想运算放大器工作在线性区时有两个重要特点:一是差模输入电压相同,称为“虚短”;二是输入电流为零,称为“虚断”。
二、判断题:1. 放大电路一般采用的反馈形式为负反馈。
(对)5. 电压比较器的输出电压只有两种数值。
(对)6. 集成运放未接反馈电路时的电压放大倍数称为开环电压放大倍数。
(对)7. “虚短”就是两点并不真正短接,但具有相等的电位。
(对)8. “虚地”是指该点与接地点等电位。
(对)三、选择题:(每小题2分,共16分)1. 理想运算放大器的开环放大倍数A U0为(A),输入电阻为(A),输出电阻为(B)。
A、∞;B、0;C、不定。
2. 集成运算放大器能处理(C)。
集成运算放大器压控电流源运用电路和详细解析
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2、集成运放旳种类
(1)通用型。性能指标适合一般性使用,其特点是电 源电压适应范围广,允许有较大的输入电压等,如 CF741 等。
(2)低功耗型。静态功耗≤2mW,如 XF253 等。 (3)高精度型。失调电压温度系数在 1μV/℃左 右, 能保 证 组成 的 电路 对 微弱 信号 检 测的 准 确性 , 如 CF75、CF7650 等。 (4)高阻型。输入电阻可达 1012Ω,如 F55 系列等。 还有宽带型、高压型等等。使用时须查阅集成运放手 册,详细了解它们的各种参数,作为使用和选择的依据。
ui R iR
Δ
∞
-
RP
+
uo
+
输出电 压与输 入电压 对时间 的积 分
成正比。
若 ui 为恒定电压 U,则输出电压 uo 为:
uo
U RC
t
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ui为恒定电压时积分电路uo旳波形
ui U
0
t
uo
0
t
-UOM
2、微分运算电路
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(2)虚短。由Ado=∞,得u+=u-,即理想运放两个输入端旳 电位相等。若信号从反相输入端输入,而同相输入端接地,则
u-=u+=0,即反相输入端旳电位为地电位,一般称为虚地。
8.2 模拟运算电路 文档仅供参考,如有不当之处,请联系改正。
8.2.1 百分比运算电路
1、反相输入百分比运算电路
根据运放工作在线性区的两条
分析依据可知:i1 if , u u 0
而
i1
ui u R1
ui R1
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第8章 集成运算放大器
U o (1
Rf R1
) R(
U i1 Ra
U i2 Rb
U i3 Rc
)
若满足平衡条件: R Ra // Rb // Rc R R1 // R f
U i1 U i2 U i3 U i1 U i2 U i3 R Uo Rf ( ) Rf ( ) R Ra Rb Rc Ra Rb Rc
uO uC u
1 iC dt - uC (0) 因为“-”端虚地:uO = - uC = ò C
ui iC = ii = R
当uC(0)=0 时:
1 uO = ui dt - uC (0) ò RC
1 uO = ui dt ò RC
输出uo是输入ui对时间的积分。
17
第8章 集成运算放大器
I i I1 I I U o2 U i R
2R1 R2 U o2 U o U o Ui R2 R1
I1
Uo2 2Ui
Ui RR1 ri ( R R1 ) R R1 Ui RR1
24
虚断: I-=I+=0
Ui U Ui I1 If R1 R1
uo
Rf R1
ui
集成运放不是理想的,所以要求从两个输入端向外看的等效电 阻相等,称为平衡条件,在同相端应接入R′,R′=R1∥Rf
02
第8章 集成运算放大器
作为一个负反馈放大器, 其闭环增 益、输入电阻、输出电阻分别为
21
第8章 集成运算放大器
当二极管正向导通时
i1 I D I S e
u1 i1 R
uD UT
由于“-”端是虚地, 所以
uO uD
u1 uO UT 1n (u1 0) RIS
运算精度受温度影响较大
22
第8章 集成运算放大器
2. 指数运算电路
指数运算是对数运算的逆运算。将对数运算电路中的
Ui1 R1
Ui2 R2
Ui2 R3
Uo I f R f
Rf Rf Rf U o U i1 U i2 U i3 R2 R3 R1
08
第8章 集成运算放大器
反相求和电路便于调整,调整某一路的输入电阻,改变该路 的比例关系,而不影响其它路的比例关系,用得较为广泛。
Rf
R f2 R2 R f2
第8章 集成运算放大器
若满足平衡条件 R1∥Rf1=R2∥Rf2, 则
Uo
Rf 1 R2
Ui2
Rf 1 R1
Ui1
若满足对称条件 R1=R2, Rf1=Rf2
Uo
Rf 1 R1
(U i2 U i1 ) (U i1 U i2 )
Uo
Rf 1 R1
第8章 集成运算放大器
8.7 运算电路
8.7.1 比例运算电路
将输入信号按比例放大的电路,按输入信号加在不同的输入 端分为:反相比例运算、同相比例运算、差动比例运算。
1、反相比例运算电路
输入信号加在反相输入端 运放工作在线性区, 满足“虚短”和 “虚断”。
电压并联负反馈
01
第8章 集成运算放大器
因为虚短且虚地: U-=U+=0
U o1 )
Rf
U o4 )
Rf (
U i2 R3
U i4 R4
14
第8章 集成运算放大器
理想运放的输出电阻为零, 输出电压Uo不受负载的影响。多
级理想运放相连时, 后级对前级的输出电压Uo不产生影响。 两级集成运放组成和差电路时,均采用反相求和电路,
均存在虚地,共模输入信号均为零,所以对集成运放共模 抑制比要求低,且电阻计算十分方便,电路调整容易。因 此两级集成运放的和差电路比单级和差电路应用更为广泛。
若满足平衡条件 R′=R″, 则
Uo
Rf R3
U i3 U i3 R3
Rf R4
U i4 U i1 R1
Rf R1
U i1 U i2 R2 )
Rf R2
U i2
Rf (
U i4 R3
该电路只用一只集成运放,故成本低,但电阻计算和电路 调整均不方便。为此常用两极集成运放组成和差电路。
Rf Uo Auf Ui R1 rif Ui R1 I1
ro 0
特点: ①由于反相比例电路存在虚地,即 U-=U+=0,所以它
的共模输入电压为零。因此对集成运放的共模抑制比要求低。
②输入电阻低,ri=R1。所以对输入信号的负载能力有一 定的要求。
03
第8章 集成运算放大器
2、同相比例运算电路
输入信号加在同相输入端 虚短但不虚地: U-=U+=Ui
虚断: I-=I+=0
电压串联负反馈
R1 U Uo R1 R f Uo ( R1 R f R1 )U (1 Rf R1 )U (1 Rf R1 )U i
04
平衡条件,R′=R1∥Rf
第8章 集成运算放大器
15
第8章 集成运算放大器
8.7.3 积分差电路和微分电路 1.积分电路
输出电压与输入电压成积分关系,它可实现积分运算 及产生三角波等。 利用电容器上电压与流过电容的电流关系: du iC C C dt
1 duC iC dt C 1 uC iC dt C
16
第8章 集成运算放大器
dui uo Ri f RiC RC dt
20
第8章 集成运算放大器
8.7.4 对数和指数运算电路 1.对数运算电路
输出电压是输入电压的对数函数。 二极管的电流与它两端的电压
uD UT
iD I S (e
1)
uD UT
当Ud>>UT时 iD I S e
将反相比例电路中的Rf用二极管或三 极管代替,即可组成对数运算电路。
1 t1 E uo Edt t RC 0 RC
1 t2 uo Edt uC (t1 ) RC t1
当t1=t2时,uo=-Um。得三角波输出, 当t1≠t2时,uo=-Um,得到锯齿波。
19
第8章 集成运算放大器
2. 微分电路
微分是积分的逆运算
“-”端是虚地,
若输入电压是阶跃电压,在一段时间内,E对电容恒流充电,
充电电流为E/R
1 E uO Edt t RC RC
当uo到集成运放反向饱和电压UoL时,集成运放进入非线
性工作状态,uo=UoL保持不变,积分停止。
18
第8章 集成运算放大器
若输入为方波:
在0~t1期间,电容放电 在t1~t2期间,电容充电
13
第8章 集成运算放大器
U o1 ( U o (
Rf R3 R1
U i3 U i1
Rf R4 Rf R2
U i4 ) U i2 U i1 R1 Rf R3 U i2 R2
U o ( U i3 ) Rf R4
Rf R1
U i1
Rf R2
U i2
Rf Rf
Rf Uo Aud U i1 U i2 R1 rid U i1 U i2 Ii R1 R2
07
ro 0
第8章 集成运算放大器
8.7.2 和、差电路 1.反相求和电路
虚短且虚地: U-=U+=0 虚断: I-=I+=0
R′=R1∥R2∥R3∥Rf
I f I1 I 2 I 3
该式必须在R′=R″的前提下才成立。当改变某一路的电阻时, 必须改变其它路电阻,以满足平衡条件,所以调节远不如反 相求和电路方便。同时,同相求和电路的共模输入信号大, 故同相求和电路远不如反相求和电路用得广泛。
11
第8章 集成运算放大器
3. 和差电路
由叠加原理,电路对 Ui ,U i 进行反相求和,而对 U, 进 U i i 1 3 4 2 行同相求和,然后进行叠加即得和差结果。 考虑 Ui , U 时, i2 1 将 U ,U 接地
例: 求 Uo (2Ui1 Ui2 5Ui3 )
如果Rf=100kΩ,则只要选取
Rf R1
2
Rf R2
1
Rf R3
5
R1 50k
R2 100k
R3 20k
R 50k //100k //100k // 20k 11.1k
09
第8章 集成运算放大器
3、差动比例运算电路
输入信号 Ui1 , U i2分别加至反相输入端和同相输入端
叠加原理: Uo Uo1 Uo2
U o1
R f1 R1
U i1 R1 )U R f2 R2 R f2 R1 )[ U i2 ]U i2
06
U o2 (1
Rf 1
U U U o2 (1
2.同相求和电路
U-≈U+ I-=I+=0
Uo (1
Rf R1
)U
U i1 U Ra U R(
Ia Ib Ic 0
U i2 U Rb U i2 Rb
U i3 U Rc )
0
U i1 Ra
U i3 Rc
R Ra // Rb // Rc
同相比例电路具有如下特点: ①输入电阻很高,可高达1000MΩ以上。
②由于U-=U+=Ui,即共模输入信号为Ui,因此,对集
成运放的共模抑制比要求高。这是它的主要缺点。 当R1=∞或Rf=0时,则Uo=Ui,即组成电压射极输出器。