集成运算放大器的应用_电子电路
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第九章 集成运算放大器的应用
第一节 模拟乘法器 一、变跨导式乘法运算电路 实际是一个具有射极恒流源的差动放大电路
恒流源电流受外电压UY控制
正常情况下，可认为差动T1、T2，集电极电流和UBE 关系近似指数关系
iC 1 I S 1 e
U BE 1 VT U BE
I S 1e
VT
U BE1 U BE 2 I S1 I S 2 iE 1
1 R2 3 , 即R 2R (补偿反馈网络的衰弱） 振幅条件：从A A f 2 1 R1
因为反馈网络： F
V2 V1
1 3
三、石英晶体振荡器
1、石英晶体的压电效应及其等效电路 压电效应： 晶片上加电压（会产生机械变形）晶片上 施加机械压力（或拉力）（会在相应方向上产生电压） （1） 0<X<fS 容性区 （2） fS<X<fP 感性区 （3） X>fP 容性区
U0 Rf Rc R1 U0
Rf RC R1 Rc U XUY 2VT Re
=KUXUY
(实现了乘法运算)
二、四象限模拟乘法器
集成乘法器：通常采用二级差动放大，实现四象限乘法器 应用： I. 利用集成模拟乘法器和集成运放可组成除法，开方及平方 等运算，通信中可作平衡调制器、同步检波、混频器等。 II. 在测量技术中可进行单相功率测量，三相功率测量， 功率因素COSψ的测量等。还可作信频器、压控滤波器。
原理：将输出电压Uo经R 电路后，利用电容C的充放电电压U f C 代替滞回比较器的外加输入信号UL送入反相器与同相端， 门限电压UB相比较，使比较器的输出不断发生转换， 从而形成自激振荡。
二、方波 三、三角波发生器
第二节
有源滤波电路
一、低通滤波器 二、高通 三、带通 四、带阻
第三节
一、简单电压比较器 ⑴ 当Vi >VR时，V。=-Vom ⑵ 当Vi<VR时，V。=+Vom
电压比较器
VR基准电压
若UR=0 称为过0比较器
为了得到输出幅值较小，可在输出输入进行改进
二、具有滞回持性的比ห้องสมุดไป่ตู้器：
第四节 采样一保持电路 （略） 第五节 正弦波振荡电路
(故此电路称为变跨式乘法电路)
1 2
电路分析知： ic1 g mU X
ic 2 1 g mU X 2
(从差动放大)
第一级开路电压：
U 0 (ic1 ic 2 ) Rc Rc g mU X
UxUY Rc 2VT Re
第一级输出电阻2 RC分别代入集成运放的R1端，则
iC 1 I S 2 e
U BE 2
VT
I S 2e
U BE
VT
iC 令g m , U BE
iC1 iC 2 2 I S e
U BE
VT
则差分跨导：
I S1 U BE VT i gm e E 即i E U Y VT uT Re
所以,
gm
UY 2 Re VT
一、正弦振荡的平衡条件：
正弦振荡电路： 反馈极性放大器在中频段的实现正反馈；即自 激振荡在中频段。无需输入，能有信号输出
F 1即1 A F 0 (1)振荡的平衡条件：A 振幅平衡条件 A F 1
即相位平衡条件： arg A F 2n
n 0,1,2
2、石英晶体振荡电路 （1）并联型晶振
利用晶体的感性区，应用LC三点式振荡电路特点输出信号为正弦波。
（2）串联型晶振：
集成运放作为电压比较器，输出U。一方波信号， 晶体工作于串联谐振fs上。由于晶体选择性强， 故同相端输入为正弦波。
第六节 非正弦波发生电路
一、方波发生器 在滞回比较电路中，增加一条RC负反馈电路形成：
(2)振荡电路的起振条件 A F 1
相位条件 arg A F 2n ,
n 0,1,2
(3)稳定条件：正弦波振荡器（RC振荡器、LC振荡器） 二、RC正弦波振荡电路
组成：放大电路和电阻、电容构成反馈网络
（1）RC串并联电路的频率特性：
（2）RC串并联桥式振荡电路
当R1=R2 C1=C2时，无相移：VT=Vo（满足相位条件）
第一节 模拟乘法器 一、变跨导式乘法运算电路 实际是一个具有射极恒流源的差动放大电路
恒流源电流受外电压UY控制
正常情况下，可认为差动T1、T2，集电极电流和UBE 关系近似指数关系
iC 1 I S 1 e
U BE 1 VT U BE
I S 1e
VT
U BE1 U BE 2 I S1 I S 2 iE 1
1 R2 3 , 即R 2R (补偿反馈网络的衰弱） 振幅条件：从A A f 2 1 R1
因为反馈网络： F
V2 V1
1 3
三、石英晶体振荡器
1、石英晶体的压电效应及其等效电路 压电效应： 晶片上加电压（会产生机械变形）晶片上 施加机械压力（或拉力）（会在相应方向上产生电压） （1） 0<X<fS 容性区 （2） fS<X<fP 感性区 （3） X>fP 容性区
U0 Rf Rc R1 U0
Rf RC R1 Rc U XUY 2VT Re
=KUXUY
(实现了乘法运算)
二、四象限模拟乘法器
集成乘法器：通常采用二级差动放大，实现四象限乘法器 应用： I. 利用集成模拟乘法器和集成运放可组成除法，开方及平方 等运算，通信中可作平衡调制器、同步检波、混频器等。 II. 在测量技术中可进行单相功率测量，三相功率测量， 功率因素COSψ的测量等。还可作信频器、压控滤波器。
原理：将输出电压Uo经R 电路后，利用电容C的充放电电压U f C 代替滞回比较器的外加输入信号UL送入反相器与同相端， 门限电压UB相比较，使比较器的输出不断发生转换， 从而形成自激振荡。
二、方波 三、三角波发生器
第二节
有源滤波电路
一、低通滤波器 二、高通 三、带通 四、带阻
第三节
一、简单电压比较器 ⑴ 当Vi >VR时，V。=-Vom ⑵ 当Vi<VR时，V。=+Vom
电压比较器
VR基准电压
若UR=0 称为过0比较器
为了得到输出幅值较小，可在输出输入进行改进
二、具有滞回持性的比ห้องสมุดไป่ตู้器：
第四节 采样一保持电路 （略） 第五节 正弦波振荡电路
(故此电路称为变跨式乘法电路)
1 2
电路分析知： ic1 g mU X
ic 2 1 g mU X 2
(从差动放大)
第一级开路电压：
U 0 (ic1 ic 2 ) Rc Rc g mU X
UxUY Rc 2VT Re
第一级输出电阻2 RC分别代入集成运放的R1端，则
iC 1 I S 2 e
U BE 2
VT
I S 2e
U BE
VT
iC 令g m , U BE
iC1 iC 2 2 I S e
U BE
VT
则差分跨导：
I S1 U BE VT i gm e E 即i E U Y VT uT Re
所以,
gm
UY 2 Re VT
一、正弦振荡的平衡条件：
正弦振荡电路： 反馈极性放大器在中频段的实现正反馈；即自 激振荡在中频段。无需输入，能有信号输出
F 1即1 A F 0 (1)振荡的平衡条件：A 振幅平衡条件 A F 1
即相位平衡条件： arg A F 2n
n 0,1,2
2、石英晶体振荡电路 （1）并联型晶振
利用晶体的感性区，应用LC三点式振荡电路特点输出信号为正弦波。
（2）串联型晶振：
集成运放作为电压比较器，输出U。一方波信号， 晶体工作于串联谐振fs上。由于晶体选择性强， 故同相端输入为正弦波。
第六节 非正弦波发生电路
一、方波发生器 在滞回比较电路中，增加一条RC负反馈电路形成：
(2)振荡电路的起振条件 A F 1
相位条件 arg A F 2n ,
n 0,1,2
(3)稳定条件：正弦波振荡器（RC振荡器、LC振荡器） 二、RC正弦波振荡电路
组成：放大电路和电阻、电容构成反馈网络
（1）RC串并联电路的频率特性：
（2）RC串并联桥式振荡电路
当R1=R2 C1=C2时，无相移：VT=Vo（满足相位条件）