电工学_第七版_下册_秦曾煌_高等教育出版社 第16章

【特点】： 特点】 （1）虚断 （2）当 ui> 0，即u＋>u_时，uo＝ + ucc >u_时 当 ui<0， 即u+ <u_ 时，uo＝ - ucc 虚短（或虚地） 虚短（或虚地）不再成立
电工及电子技术A(2) 电工及电子技术A(2)
第16章 16章
集成运算放大器
16.2
信号运算电路
ui R1 if i1 R2 +
4、开环输出电阻 ro
无反馈时对负载等效电源内阻，＜200Ω，理想值→0 无反馈时对负载等效电源内阻，＜200Ω，理想值→ ，＜200Ω
5、共模抑制比 KCMRR
差模放大倍数/共模放大倍数， 差模放大倍数/共模放大倍数，≥105，理想值→∞ 理想值→∞
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ui 【条件】：外接深度负反馈电路，使得 条件】 外接深度负反馈电路， Auf 为有限值，uo=Auf ui=Auf (u+-u-)。 为有限值， 【特点】： 特点】 （1）虚断 =∞， 由rid=∞，得i＋＝i－＝0
uu+
∞ + + uO
（2）虚短 =∞， 由Auo=∞，得u＋＝u－ 虚地 反之， 若u-=0，则u－＝u＋=0,反之，也然
ui1单 作 ， i2 = 0⇒u′ = − 独 用 u o
Rf
R 1 Rf R 3 ui2单 作 ， i1 = 0⇒u′′ = (1+ ) ui2 独 用 u o R R +R 1 2 3 Rf Rf R 3 ′ ′ ui2 共 作 ⇒u = uo +uo′ = − ui1 +(1+ ) 同 用 o R R R +R 1 1 2 3
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集成运算放大器
−u− u− −uo = −u− ui −uo R Rf ⇒ = 1 Rf 1 R u+ = ui = u− Rf Rf ⇒uo =(1+ )ui A =1+ uf R R 1 1
i1 R1
if Rf ∞ + uO
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集成运算放大器
ui −u− u− −uo = ui −uo R Rf ⇒ = 1 1 R Rf ui u+ =0 = u− Rf Rf ⇒uo = − ui A = − uf R R 1 1
RF R1 if i1 R2 + ∞ + uO
= R sin ω −90o ) C ( t
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集成运算放大器
【结论】： 结论】 该电路使输入信号微分 微分后 该电路使输入信号微分后，再反相比例放大输出 【注解】： 注解】 （1）ui为恒定U时，uo为负尖脉冲电压 为恒定U （2）常见为PD（比例微分）电路： 常见为PD 比例微分）电路： PD（ R1 Rf CF + ∞ + uO
ui du ⇒ = −CF o R dt 1
1 ⇒u = − o ∫uidt RCF 1
u i1 = i R 1
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集成运算放大器
【结论】： 结论】 该电路使输入信号积分 积分后 该电路使输入信号积分后，再反相比例放大输出 【注解】： 注解】
电工及电子技术A(2) 电工及电子技术A(2) uo +u0(sat) 非线性区 (饱和区) 饱和区) -u0(sat) ui
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集成运算放大器
2、非线性区分析依据 【条件】：无负反馈电路，使 条件】 无负反馈电路， 为无穷大值， 得开环 Auo为无穷大值， uo= Auo ui = Auo (u+-u--) = ± ucc
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四、理想运放分析依据
理想运放输入—输出特性曲线如下，分为放大区、饱和区： 理想运放输入—输出特性曲线如下，分为放大区、饱和区： uo +u0(sat) 线性区 (放大区) 放大区) -u0(sat)
1、线性区分析依据： 线性区分析依据：
dui ⇒u = −Rf C o 1 dt
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集成运算放大器
： t o 例 ui =sin ω , u =?作 形 波 图
iF i1 C R
u
－+
+
∞
uo 0
i
ui
t
R2
u
0
o
du u = −R C i o dt
t 90° °
= −R cosωC t
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集成运算放大器
三、集成运算放大器模型 1、结构示意
Au
uu+
ri
us rO
uO
2、电路符号
—运算放大器 ∞—理想运放
uu+
∞ + + uO
+ ——同相输入端，信号由此入，输出与输入相位相同 ——同相输入端 信号由此入， 同相输入端， ——反相输入端 信号由此入， 反相输入端， －——反相输入端，信号由此入，输出与输入相位相反 理想化参数： →∞、 →∞、 理想化参数： Auo→∞、 rid→∞、 ro→0 、KCMRR→∞
集成运算放大器
二、加法运算 【电路】： 电路】 【分析】： 分析】
ui1 ui2
i1 R11 i2 R12 R2
if RF + ∞ + uO
i1 +i2 = i f +i− ⇒i1 +i2 = i f i− = 0
ui1 −u− i1 = R 11 ui1 −u− ui2 −u− u− −uo ui2 −u− ⇒ + = i2 = R R Rf 11 12 R 12 u− −uo if = Rf
RF ∞ + uO
一、比例运算
1、反相比例运算电路
【电路】： 电路】 【分析】： i1 = i f +i 分析】
i− = 0
⇒i1 = i f ui −u− ui −u− u− −uo i1 = = ⇒ R R Rf 1 1 u− −uo if = Rf
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集成运算放大器
一、比例运算
2、同相比例运算电路
i1 R1
if -
RF ∞
【电路】： 电路】 ui 【分析】： i1 = i f +i 分析】 R2
+
+
uO
i− = 0
⇒i1 = i f 0−u− −u− u− −uo i1 = = ⇒ R R Rf 1 1 u− −uo if = Rf
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集成运算放大器
Qu+ =0 = u−
⇒uo = −( Rf R 11
ui1 ui2 −uo ∴ + = R R Rf 11 12
ui1 + Rf R 12 ui2)
ui1
i1 R11
if RF + ∞ + uO
i2 R12 ui2
R2 【结论】： 结论】 该电路使两输入信号各自放大后求和， 反相输出 该电路使两输入信号各自放大后求和，再反相输出 【注解】： 1）该加法含比例放大 注解】 （ （2）当Rf=R11= R12时，为无放大反相加法
无反馈时差模输入放大倍数，104-107，理想值→∞ 理想值→∞ 无反馈时差模输入放大倍数，
2、最大输出电压 UOPP
不失真放大最大输出，略小于电源电压，理想值→ 不失真放大最大输出，略小于电源电压，理想值→±Ucc
3、差模输入电阻 rid
差模输入对信号源等效负载，≥106Ω，理想值→∞ 差模输入对信号源等效负载， 理想值→∞
ui1
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集成运算放大器
【结论】： 结论】 该电路使两输入信号各自放大后， 求差输出 该电路使两输入信号各自放大后，再求差输出 【注解】： 注解】 （1）平衡电阻：R // R = R // Rf 平衡电阻： 2 3 1
：3 （2） 若 R →∞⇒uo = (1+
Rf R 1
)ui2 −
Rf R 1
ui1
R =R Rf 1 2 (u 2 −u1) 比 减 若 ： 例 法 ⇒u = o i i R = Rf R 3 1
： 若 Rf = R = R = R ⇒uo = ui2 −ui1 减 运 法 算 1 2 3
电工及电子技术A(2) 电工及电子技术A(2) 例：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。 求图示电路中u 的关系。
R ui 1 ui 2 R RP1 + － R1 R2 + uo1 Rp2
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集成运算放大器
RF
∞
－ +
解：电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成
uo1 = −ui2 R R R R F F F uo= −( ui1 + uo1) = ui2 − F ui1 R R R R 1 2 2 1
集成运放简介
一、集成运算放大器的组成
多级放大电路 较高电压放大倍数
+ 差动放大电路 减小零点漂移 提高输入阻抗
输入级
中间级 偏置级
输出级
各种恒流源电路 提供合适的静态点和能源