集成运算放大器及其应用电路

0
则 v v
运 放
KCMR
BW
因
Rid
失调和漂移0
则
i 0
集成运算放大器及其应用电路
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
说明：
v v 相当于运放两输入端“虚短路”。
虚短路不能理解为两输入端短接，只是 (v– v+) 的值小到 了可以忽略不计的程度。实际上，运放正是利用这个极其微小 的差值进行电压放大的。
vo
+
积分电路
微分电路
▪ 波形变换
vs
输入方波
O
t
积分输出三角波
vo
O
t
微分输出尖脉冲
vo
O
t
集成运算放大器及其应用电路
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
对数、反对数变换器
▪ 对数变换器
R
vs+-
-
A
vo
+
利用运算法得：
vs
(s)
1 /(sC ) R vs(s)
1 sRC
vs ( s)
拉氏反变换得
vo
1 RC
t
0 vsdt
方法三：利用运算法则
vo
Q C
1 C
idt
1 vs t dt 1
集成运算放大器及C其应用电R路
RC
vs (t)dt
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
▪ 有源微分器
R
方法一：利用拉氏变换：
i 0 相当于运放两输入端“虚断路”。
同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是输入电流小到 了可以忽略不计的程度。
实际运放低频工作时特性接近理想化，因此可利用“虚短 、虚断”运算法则分析运放应用电路。此时，电路输出只与外 部反馈网络参数有关，而不涉及运放内部电路。
集成运算放大器及其应用电路
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
)v
(1 Rf )( R2vs1 R1vs2 )
R3 R1 R2 R1 R2
R3
R1
vs1+- +
R2
vs-2
A
+
vo
▪ 减法器
Rf
令 vs2 = 0，
vo1
Rf R1
vs1
令 vs1 = 0，
vo2
(1
Rf R1
)
R3 vs2 R2 R3
vs1
R1
vs2
R2
R3
A
+
vo
则
vo vo1 vo2
线性应用电路
Zf
组成：集成运放外加深度负反馈。
因负反馈作用，使运放小信
vs1
Z1 i -
vo
A
号工作，故运放处于线性状态。
vs2
+
Z1 或 Zf 采用线性器件(R、C)，则可构成加、减、积分、 微分等运算电路。
Z1 或 Zf 采用非线性器件(如三极管)，则可构成对数、反 对数、乘法、除法等运集算成电运算路放大。器及其应用电路
C
vo
(
s)
Zf (s) Z1(s)
vs
(s)
vs+-
-
A
vo
+
R 1/(sC )
vs ( s)
sRCvs (s)
拉氏反变换得
vo
RC
dvs dt
方法二：利用运算法则
vo
iR
dQ dt
R
d vsC
dt
R
RC
dvs dt
集成运算放大器及其应用电路
▪ 波形变换
C
R
vs+-
-
A
vo
+
R
C
vs+-
-
A
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
6.1 集成运放应用电路的组成原理 6.2 集成运放性能参数及对应用电路的影响 *6.3 高精度和高速宽带集成运放 6.4 集成电压比较器
集成运算放大器及其应用电路
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
6.1 集成运放应用电路的组成原理
根据集成运放自身所处的工作状态，运放应用电路分： 线性应用电路和非线性应用电路两大类。
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
非线性应用电路
vI
组成特点：运放开环工作。
VREF
-
vO
A
+
由于开环工作时运放增益很大，因此较小的输入电压， 即可使运放输出进入非线区工作。例如电压比较器。
6.1.1 集成运放理想化条件下两条重要法则
Avd
理
Rid
想
Rod 0
推论
因
v
v
vo Avd
vs -
归纳与推广
当 R1 、Rf 为线性电抗元件时，在复频域内：
反相放大器
vo ( s)
Zf (s) Z1(s)
vs ( s)
拉氏反变换
同相放大器
vo ( s)
[1
Zf Z1
( (
s) s)
]vs
(
s)
来自百度文库
注：拉氏反变换时
d
1
s
dt
集成运算放大d器t 及其应用电s 路
得 vo(t)
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
输出电压表达式：
vo
(1
Rf R1
)vs
(1
Rf R1
)v
因 i0
因深度电压负反馈
输入电阻 Ri
输出电阻
集成运算放大器及其应用电路
Ro 0
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
▪ 同相跟随器
因 v v
由图得 vo v vs
-
A
vo
由于
Avf 1 Ri Ro 0
++
所以，同相跟随器性能优于射随器。
输出电阻
集成运算放大器及其应用电路
Ro
0
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
▪ 同相放大器
类型：电压串联负反馈
因 v v 则 v vs
注：同相放大器不存在“虚地”。
因 i0
则 i1 if
if Rf
i1
-
R1
A
vo
+
+
vs -
由图
i1
0 v R1
vs R1
if
v vo Rf
vs vo Rf
6.1.2 运算电路
加、减运算电路 ▪ 反相加法器
因 v v 则
v 0
i1
vs1+vs2+-
R1 i2
R2
if Rf
A
+
vo
因 i0
则 i1 i2 if
即
vs1 vs2 vo
R1 R2
Rf
整理得
vo
Rf R1
vs1
Rf R2
vs2
说明：线性电路除可以采用“虚短、虚断”概念外，还可采用
集成运放基本应用电路
▪ 反相放大器
if Rf
类型：电压并联负反馈
因 v v 则 v 0
反相输入端“虚地”。
因 i0
则 i1 if
i1
vs+-
R1
A
+
vo
由图
i1
vs v R1
vs R1
if
v vo Rf
vo Rf
输出电压表达式：
vo
Rf R1
vs
因 v 0 因深度电压负反馈
输入电阻 Ri R1
叠加原理进行分析。
例如
令 vs2 = 0 令 vs1 = 0
则
vo1
Rf R1
vs1
集则成运算放vo大2 器及其RR应2f用v电s2路
vo vo1 vo2
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
▪ 同相加法器
利用叠加原理：
Rf
v
R2vs1 R1 R2
R1vs2 R1 R2
则
vo
(1
Rf R3
(1 Rf ) R3 vs2 Rf 集成运R算1 放R大2器及R其3应用电路R1
vs1
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
C
积分和微分电路
▪ 有源积分器
方法一：利用运算法则
R
vs+-
-
A
vo
+
vs C d(vo )
R
dt
方法二：利用拉氏变换
1t
vo RC 0 vsdt
vo
(
s)
Zf (s) Z1(s)