运放基础知识课件课件

设 :R 1R2 Rn;KR n
U o K ( 1 R R s f)U R 1 1 ( U R 2 2 U R n n ) 1 n ( 1 R R s f) ( U 1 U 2 U n )
结论：(1).同相加法器的输出电压与输入电压U1 Un之和成正比。
(2).缺点：调节某一支路的Rn会影响比例放大倍数 。
(3).优点：输入阻抗高。
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二、 减法电路
P
•减法器为同、反相放大器的组合，利用叠加原理求解：
1.只考虑U1作用时：
Uo1
Rf R1
U1
2.只考虑U2作用时：同相端输入
图07.0U 2 o 减2法 电U 路o 1U o 现在2 学习 的是第(1U 1 3页， 共o312页R R 1 f()1R 2R RR 3 1fR )3 RU 2R 2 3 RR 3R U 1 fU 21
1.电路
（一）、反相比例运算电路
If
Rf
3.构成要求
R1 Ui
I1
∞ Uo
Rp=R1//Rf （R +=R -）
2.分析
Rp
(1)、∵I+=0 ∴U+＝0V
(2)、U-=U+=0V(虚地)
(3)、I1=Ui /R1 (4)、∵I-=0，∴If =I1= Ui /R1
(5)、
UoURf If R R1f Ui
U i2 R2
)
Rf
( Rf R1
U i1
Rf R2
U i2 )
图07.01 反相求和运算电路
当R1R2 Rf时，输出等于相 两之 输和 入 U 。 o反 (Ui1Ui2)
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（二） 同相加法电路
•在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构 成了同相输入求和电路，如图所示。
比较器的阈值是固定的，有的
只有一个阈值，有的具有两个 *四、 窗口比较器
阈值。
*五、 比较器的应用
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一、 单门限比较器
只有一个门限的
比较器
(1)过零比较器和单门限电压比较器
•过零电压比较 器是典型的幅度 比较电路。
•其电路图和传输
特性曲线如图所
(a)
示。
(b)
(a)电路图
• 工作在开环或正反馈状态。 • 开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有
高电平和低电平两个稳定状态。 • 非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关
系。
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二、迟滞比较器
•由输出引一电阻分压支路到同相端，电路如图所示。 •当输入电压Ui从零逐渐增大：
1.当Ui ≤U时；Uo Uom
' w
1
是电位器中点到 是二极管导通电
阻。
1R w ' rd 1 R fC
其中，rdd 22 是二极管导通电
阻。即改变 R w 的中点位置，
占空比就可改变。
2 R w R 'w r d 2 R fC
图14.08 方波发生器波形图
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14.2.2 三角波发生器
现在学习的是第30页，共31页
现在学习的是第31页，共31页
图 07.09 对数运算电路
U o U d
iR id
id
I s exp
Ud UT
Uo
U T ln
id Is
U T ln
Ui RI s
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六、 指数运算电•图中路二极管可用三
极管发射接代替。
指数运算电路如图07.10所示。
图 07.10 指数运算电路
U o if R f id R f
R f I s exp
Ui UT
R
f
Is
ln
1
Ui UT
•指数运算电路相当反对数运算电路。
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第二节、电压比较器
比较器是将一个模拟电
压信号与一个基准电压相比 较的电路。
一、 单门限比较器
常用的幅度比较电路有电 二、 迟滞比较器
压幅度比较器、窗口比较器，
具有迟滞特性的比较器。这些 三、 单片集成电压比较器
AUf
Uo Ui
Rf R1
Ui
结论：(1).闭环增益AUf只取决于Rf和R1 ；
(2).负号表示Ui与Uo反相；
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（二）、同相比例运算电路
1.电路
If
I1 R1
R2 Ui
Rf
∞ Uo
3.构成要求
R2=R1//Rf
（R +=R -）
2.分析
(4)、∵I-=0，∴If =I1
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一、 方波发生电路
方波发生电路是由滞回比较电路和RC定时电路构成 的，电路如图14.07所示。
(1)工作原理
电源刚接通时, 设
vC 0, vo VZ ,
所以VP
R2VZ R1 R2
电容C充电，v C 升高。参阅图
07.08。
图07.07 方波发生器
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关于运放基础知识课 件
现在学习的是第1页，共31页
集成运算放大器的线性应用
1、集成运算放大器的转移特性:
正饱和
uo
u-
∞
uo
u+
线性工作范围 u- - u+
0
•输入差模电压的线性工作范围很小（一般仅 十几毫伏），所以常将特性理想化
负饱和
2、运放线性工作的保障:
•两输入端的电压必须非常接近，才能保障运放工作在线性范 围内，否则，运放将进入饱和状态。 •运放应用电路中，负反馈是判断是否线性应用的主要电路标 志。
AUf
Uo Ui
1
即： Uo Ui
•是一个理想的电压跟随器。
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（一）、 反相加法电路
Rp
•在反相比例电路的基础上加一输入支路，构成反相加法电路。 •两输入电压产生的电流都流向Rf 。所以输出是两输入信号的比例和。
U o ( I i1 I i2 ) R f
( U i1 R1
对功能电路非常重要
•根据以上特点推出理想运放线性应用时的重要特性
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二、线性应用情况下理想运算放大器具有如下特征：
1、u+=u-(虚短)
Ui=U+=U-= Uo / AU
两输入端电压近似相等；
2、 i+=i-=0 (虚断)
同相和反向输入端电流近似为零；
Ui= Uo / AU 0 ; Ui= Ii Ri 0 ; Ii 0 ;
(1)、∵I+=0 ∴ U Ui
(2)、 UUUi
(3)、
I1
U R1
Ui R1
(
5)、
AUf
Uo Ui
1 Rf R1
Uo
(1
Rf R1
)Ui
结论：闭环增益AUf只取决于Rf和R1 ；
而与运放本身无关。
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同相比例运算电路（特例）
电路：
Rf =0
R1 =
∞
R2
Uo
Ui
当 Rf =0 ; R1 = 时：上式中的电压增益为：
3.总输出电压为：
U o2U o 1U o2(1R R 1 f)R 2R 3R 3U 2R R 1 fU 1 若取:R 电 1R2 阻 ;R3Rf; 上式可简Uo化 R R 为 1f (U： 2U1)
现在学习的是第14页，共31页
三、 积分电路
•积分运算电路的分析方法与加法电路类似，反相积分运 算电路如图所示：
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线性应用运放电路的一般分析方法
•求输出电压的方法可分步骤进行：
1、利用i+=0，由电路求出同相输入端电压u+ ； 2、利用u+=u-，确定反相输入端电压u-=u+ ； 3、利用已知电压u-，由A电路求出电流i1 ； 4、利用i-=0，求出电流 if =i1 ； 5、由电路F的特性和u-确定输出电压：uo=u--F(if ) ；
三角波发生器的电路如图14.10所示。它是由滞回比较器
和积分器闭环组合而成的。积分器的输出反馈给滞回比较器 ，作为滞回比较器的 。
V REF
图14.10 三角波发生器
1.当vo1=+VZ时,则电容C 充电, 同时vo按线性逐
渐下降，当使三角波
发生电路A1的Vp略低 于VN 时，vo1 从+VZ 跳变为-VZ。波形图 参阅图14.11。
(b)传输特性曲线
图07.01 过零电压比较器
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•将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电 压值VREF 上 , 就得到单门限比较器。
•电路图和传输特性曲线如图所示。
(a)电路图
(b)传输特性曲线
图07.02 固定电压比较器
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(2)比较器的基本特点
3、输出端呈电压源特性：
I-
UI+
U+
∞
Uo + A-U(U+-U- )
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第二节 基本运算电路
一、比例运算电路
反相比例运算
二、加、减法运算电路 反相加法运算
同相比例运算 三、积分微分电路
同相加法运算
减法运算
四、对数指数电路
基本反相积分
对数电路
基本反相微分
指数电路
现在学习的是第6页，共31页
•当 Ui逐渐减小，且Ui = U2 以前， 始终等于Uom- ，因此出现如图所示 的迟滞特性曲线。
门限宽度 U ：
U U1 U2
R2 Rf R2
Uom Uom
图07.03滞回比较电路
的传输特性
现在学习的是第24页，共31页
第四节、 波形发生器
一、 方波发生电路 二、 三角波发生电路 三、脉冲波 锯齿波发生电路
1.利用运放虚地的概念：
i(t)= ui (t)/R
i(t)= if (t)
2.电容两端的电压：
图12.05 积分运算电路
uc(t)
uo(t)
1 C
if (t)dt
1 RC
ui(t)dt
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四、 微分电路
•微分运算电路如图所示:
ic (t )
C
du
i
dt
(
t
)
;
间常数。占空比可调
的矩形波电路见图14.09。
C充电时，充电电流
经电位器的上半部、二 极管D1、Rf；
C放电时，放电电流经 Rf 、 二 极 管 D2 、 电 位 器 的 下半部。
图14.09 占空比可调方波发生电路
现在学习的是第28页，共31页
占空比为 ：
T1 1 T 1 2
其中，R
上端电阻，r d
6*、检验输出电压是否在线性范围内。
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一、理想运放模型：
•理想运放具有如下性能： 1、开环电压增益——AUd ; 2、输入电阻——Rid ; 3、输出电阻——Ro=0; 4、频带宽度——BW ; 5、共模抑制比——CMRR ; 6、失调、漂移和内部噪声为零 ;
运放的主要特点
当 vc VNVP时，
vo VZ ，所以
电容C放V电P ，vRRC1 2V下RZ 2降。
当 vc VNVP ，vo VZ 时，返回初态。
方波周期Ｔ用过渡过程公
式可以方便地求出
T2RfCln1(2RR12)
图14.08 方波发生器波形图
现在学习的是第27页，共31页
(2)占空比可调的矩形波电路
显然为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C 的充电和放电时
ic (t ) if (t )
if
(t)
C
d u i (t ) dt
显然:
uo(t) if (t)Rf icR
图 07.07 微分电路
Rf
C
dui (t) dt
•反映了输入输出的微分关系。
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五、 对数电路
•图中二极管可用三
极管发射接代替。
对数运算电路见图12.08。
U 称为上限阈值(触发)电平。
U1R RffU RRE 2 F RfR2R2Uom
2.当 U i≥ U 时U o ： U o m
•此时触发电平变为U2 ， U2 称为下限 阈值(触发)电平。
U2R RffU RRE 2 FRfR2R2Uom
图07.03(a)滞回比较
器电路图
现在学习的是第23页，共31页
图07.02 同相加法电路
•因 运 放 具 有 虚 断 的 特 性； •对运放同相输入端的电 位可用叠加原理。
求得：
现在学习的是第11页，共31页
UPURsRsRf Uo;
因 :I1I2 In
U 1U PU 2U P U nU P0
R 1
R 2
R n
U R 1 1 U R 2 2 U R n n (R 1 1 R 1 2 R 1 n ) U P K 1 R sR s R f U o