模拟电路课件第7章 模拟信号运算电路[可修改版ppt]

uo uI
RF RI
当 R1 ＝ RF 时，Auf = -1
R2 = R1 // RF ——单位增益倒相器
由于反相输入端“虚地路
根据“虚短”和“虚断” 的特点，可知
i+ = i- = 0； 所以u R1R 1RFuO
R2 = R1 // RF
Auf
uO1RF
uI
RI
uO 与 uI 同相，放大倍
数可大于或等于 1
Rif = (1 + Aod) Rid 高 低
Auf
uIuOuI
RF R1
(当 R1 R1, RF RF 时)
Rif = 2R1 不高
低
实现反相比例运算； 实现同相比例运算； 实现差分比例运算(减法)
电压并联负反馈； 电压串联负反馈；
又 uA=ufu+ =uuO IuＩ1R RFI所当以 R F =R10R 或1RF Ru 1O =u时I ，得A：uf = 1 由于该电路为电压串联负
反馈，所以输入电阻很高；输 ——电压跟随器 出电阻很低。
7.3.3 差动比例运算电路
在理想条件下，由于
“虚断”，i+ = i = 0
u
RF R1 RF
U OPP A od
14 V 2 10 5
非线性区
非线性区 线性区
70 μV
集成运放的传输特性
7.2 比例运算电路
7.2.1 反相比例运算电路
由于“虚断”，i+= 0，u+ = 0； 由于“虚短”， u = u+ = 0
——“虚地”
由 iI = iF ，得 uI u u uo
R1
RF
Auf
由于“虚断”，i = 0 所以：i1 + i2 + i3 = iF
又因“虚地”，u = 0
所以： uI1uI2uI3uO
R1 R2 R3 RF
uO(R RF 1uI1R RF 2uI2R RF 3uI3)
R R 1/R /2/R /3/R /F
当 R1 = R2 = R3 = R 时， uOR RF 1(uI1uI2uI3)
7.3.2 同相输入求和电路
由于“虚断”，i = 0，所以：
uI1uuI2uuI3uu
R 1
则第一级电压 放大倍数为：
uo1uo212R2
uI
R1
A3 为差分比例放大电路。 当 R4 = R5 ，R6 = R7 时，得第 二级的电压放大倍数为
uO R6 uO1uO2 R4
所以总的电压放大倍数为 A u u u o I u ou 1 o u o2 u ou 1 Iu o 2 R R 4 6(1 2 R R 1 2)
反相输入
三种比例运算电路之比较
同相输入
差分输入
电 路 组 成
电压 放大 倍数
Rif Ro 性能 特点
要求 R2 = R1 // RF
要求 R2 = R1 // RF
要求 R1 = R1′ RF = RF′
Auf
uO RF
uI
RI
uO与 uI 反相，A u f 可大于、小于或等
于1
Rif = R1不高 低
模拟电路课件第7章 模拟信号运算电路
7.1.2 理想运放工作在线性区时的特点
输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关
系，即
u i
uO
uOAod(uu)
u
+ Aod
i
理想运放工作在线性区特点： 1. 理想运放的差模输入电压等于零
集成运放的电压 和电流
(u
u)
uO Aod
0
即
u u
——“虚短”
由同相比例运放的电压 放大倍数公式，得
uO11 R2 12R2
uI1
R1/2
R1
则
uO1(12RR12)uI1
改变 R1，可调节放 大倍数。
同理 u O 2(12 R R 13)u I2 (12 R R 12)u I2到单位R1增开益路。时，得
所以
u O u 1 O 2 ( 1 2 R R 1 2 )u I ( 1u I) 2 ( 1 2 R R 1 2 )u I
在电路参数对称的条件下，差模输入电阻等于两个 同相比例电路的输入电阻之和
R i 2(1R 1 R 1 2R 2A od )R id
例：在数据放大器中，
① R1 = 2 k， R2 = R3 = 1 k， R4 = R5 = 2 k， R6 =
R7 = 100 k，求电压放大倍数； ② 已知集成运放 A1、A2 的开环放大倍数 Aod = 105，
差模输入电阻 Rid = 2 M，求放大电路的输入电阻。
解：① Au uuO I
R6(12R2)
R4
R1
120(01221)100
②Ri 2(1R1 R1 2R2Aod )Rid
2(122 21150)2M 2150M
7.3 求和电路
求和电路的输出量反映多个模拟输入量相加的结果。
7.3.1 反相输入求和电路
2. 理想运放的输入电流等于零 i i 0
实际运放 Aod ≠∞ ，当 u+ 与 u 差值比较小时，仍有 Aod (u+ u )<UOPP，运放工作在线性区。
但线性区范围很小。
uO
例如：LM741 的 Uopp =
± 14 V，Aod 2 × 105 ，线
实际特性
性区内输入电压范围
O
u+u
u
u
2. 理想运放的输入电流等于零
由于 rid = ∞，两个输入端均没有电流，即
i i 0
——“虚断”
7.1.3 理想运放工作在非线性区时的特点
传输特性
uO
+UOPP
理想特性
O
UOPP
u+u 集成运放的传输特性
理想运放工作在非线性区特点： 1. uO 的值只有两种可能 当 u+ > u 时，uO = + UOPP 当 u+ < u 时, uO = UOPP 在非线性区内，(u+ u)可能很大，即 u+ ≠u。 “虚地”不存在
uI
uR1R FRFuIR1R 1RFuO
R1 R1 RF RF
由于“虚短”， u+ = u ，所以：
差动比例运算电路
R 1 R F R F u I R 1R 1 R F u O R 1 R F R F u I
差模输入 电阻
电压放大倍数
Auf
uO uI uI
RF R1
Rif = 2R1
“虚短”但不“虚地”
“虚地”
“虚短”但不“虚地”
7.2.4 比例电路应用实例
两个放大级。结构对称 的 A1、A2 组成第一级，互 相抵消漂移和失调。
A3 组成差分放大级， 将差分输入转换为单端输
出。
三运放数据放大器原理图
当加入差模信号 uI 时，若 R2 = R3 ，则 R1 的中点为交 流地电位，A1、A2 的工作情况将如下页图中所示。