运算放大器应用基础知识授课PPT(精)

∞
u+ + A +
uO
教
R
学
+UZ
0
ui
-UZ
资
源
当ui > 0时 , uo = -UZ
建
设
当ui < 0时 , uo = +UZ
金华职业技术学院
二. 迟滞比较器
应特点:电路中使用正反馈——运放工作在非线性区。
用
电1.工作原理——两个门限电压。
子技（1）当uo =+UZ时，
u
UT
R2 Rf R2
专 个技术指标比较突出，但是这些指标是以牺性另一些指
业 标为代价的。
教
另外在选用时，需注意可靠性。如果工作中经常有
Rf R1
(ui2
ui1)
uui1i1
ui2 ui1 ui2
RR1R1R1 1 RR2R2R2 2
u i2
uu－uu+uu－+u－u+－－++－+－+－+ARfARARAfRf ∞f+∞∞++∞+
RR3R3R3 3
uouuuooo
设
金华职业技术学院
5.3 电压比较器
应
用 功能： 将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输
4. 余红娟，电子电路分析与调试，人民邮电出版社， 5. 胡宴如主编《模拟电子技术》，高等教育出版社，2000年出 版。
业
教 学
学习资料 1. 放大电路基础知识 2. 三极管、集成运算放大器件手册与产品说明书
资
源 建 设
动画与视频
1. 放大电路内部工作机理 2. 放大器调试视频 3. 基本操作技能演示
金华职业技术学院
学生学习参考资源列表
应 学习参考图片
用
1.放大电路类型图片;
电 子
2.放大电路产品图片; 3 放大电路应用系统图片与参考文献
技 学习参考网站
术
1．http://cmd-led.com/深圳市创明达电子科技有限公司
专
2．http://www.avrw.com/ 综合电子论坛
业
3．http://www.dzjs.net/ 电子开发网
-Uom
设
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2. 单门限比较器（与参考电压比较）
应 用
运放处于
电 开环状态
子
当ui > UREF时 , uo = +Uom 当ui < UREF时 , uo = -Uom
技
术 专 业 教 学
ui u+ +
u- － UREF
A
∞
+
uO
资
uo
+Uom
0
UREF ui
源
建 设
UREF为参考电压
应ui 用 电
R1 uu+
－ A
+
∞
+
RZ
子 R2
技uREF
Rf
术
专 业 教
uo
+UZ
学
资
源建UT-
0
UT+ ui
设 -UZ
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uO 设初始值: uo =+UZ , u+= UT+
DZ 设ui , 当ui = > UT+时, uo从+UZ -UZ
这时, uo =-UZ , u+= UT-
习题与试题
1. 例题 2. 作业 3. 单元测试题
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教师授课2学时:运算放大器应用基础知识
应
用
❖ 一、运放的普及
❖ 目录
电 ❖ 二、运放电路基本应用
子 ❖ 1. 集成运放的理想特性
技 ❖ 2. 虚断与虚短概念
术 ❖ 3. 集成运放的两种基本电路
专 ❖ (1)反相比例放大电路
业 ❖ (2)同相比例放大电路
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学习任务布置
应 用
❖ 1．理解基本概念、查询其定义及计算公式
电
比例放大、同相放大、反相放大、加法电路、减
子
法电路、积分电路、微分电路、转换电路、比
技
较电路等
术 ❖2．分析各类运放应用电路
专 业
❖ 3．测试基本运放应用电路基本参数
教
学
资
源
建
设
金华职业技术学院
教学过程设计
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
电
出一定的高低电平。
子 技 术
构成：
运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入 的关系uo=f(ui)是非线性函数。
专
uo
业 教 学 资
ui
u+ +
u- －
A
∞
+
uO
+UOM 0
ui
源
建
-UOM
设
金华职业技术学院
运放工作在非线性状态基本分析方法
1. 运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。 应
用2. 运放工作在非线性状态的分析方法：
电 子
若U+＞U- 则UO=+UOM；
技
若U+＜U- 则UO=-UOM。
术 虚断（运放输入端电流=0）
专 业
注意：此时不能用虚短！
uo
教 学 资 源
ui
u+ +
u- －
A
∞
+
uO
+UOM 0
ui
建
-UOM
设
金华职业技术学院
一.单门限电压比较器
应 1. 过零比较器: （门限电平=0） uo
设
Auf=1
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5.2.3 减法运算电路
综合：
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学
资源uo
建
叠加原理
ui1作用
uo
Rf R1
ui1
ui2作用
(1 Rf ) R3 R1 R3 R2
若
ui2
uo
Rf R1
ui1
(1
Rf R1
)
R3 R3 R2
ui2
Rf R3 R1 R2
则有：uo
设
Auf=1
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3.集成运放的两种基本电路
应 ❖(2). 同相输入放大电路(跟随器)
用
电
子
技
术 专
ui
u－
－∞
u+ + A +
uo
业
教 学 资
因为有负反馈， 利用虚短和虚断：
源 建
ui=u+= u-= uo
此电路是同相比 例运算的特殊情况， 输入电阻大，输出 电阻小。在电路中 作用与分立元件的 射极输出器相同， 但是电压跟随性能 好,应用广泛。
教
4．http://www.dz3w.com/info/ 电子天下
学 资
5．http://www.osubones.com/ 6．http://www.yydzw.net/ 应用电子网 7．http://www.66kv.cn/ 中国电子制作
源
8. http://www.goodbj.net/show.aspx?id=2220&cid=37电子DIY
教 ❖ 4. 运算电路
学
❖ (1)比例运算
资 源 建
❖ 5. 减法放大电路 ❖ 三、运放的其他应用 ❖ 四、例题(仪表放大器) ❖ 五、作业
设
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一、运放的普及
应 用 电 子
❖ 1.运算放大器是运用得非常广泛的一种线性集成电路。而且种 类繁多，市场上不下五六百种。用于对各种小信号进行放大。
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3.集成运放的两种基本电路
应 ❖(1). 反相输入放大电路
用
电 虚地点 子 技
if
Rf
术 ui R 1
专
u－ －
∞
业 教
i1
u+ + A +
学
资
源 建 设
电压放大倍数:
Auf
uo ui
Rf R1
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反馈方式：
电压并联负反馈
因为有负反馈， 利用虚短和虚断
uo u+ =0 u－=u+=0（虚地）
－ AO
输出端
教 学 资
ui up
＋ ＋
uo
源
建
同相
设
输入端
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二.运放电路基本应用
应 ❖1.集成运放的理想特性
用
电
理想化的条件：
子
技 术
开环电压放大倍数 Aod ∞u ;
o
专 业
差模输入电阻 rid
∞;
u
u
教 学
开环输出电阻 rod
0;
理想运放的符号
资 源
共模抑制比 KCMRR
∞;
建 设
❖ 2. 带宽在5M以上的有三百多种，最高的已达300MHZ，转换 速率在5V/us以上的也不下几百种，最高达3000V/us
技
术
专
业
教
学
资
源
建
设
金华职业技术学院
二.运放电路基本应用
应 ❖1.集成运放的理想特性
用 电
集成放的符号、管脚
理想运放开环 电压放大倍数
子 技 术 专 业
反相
输入
端un
信号传 输方向
《电子电路的分析与应用》课程教学资源建设
核心知识篇
建设院校：
金华职业技术学院
主要参与企业：
金华市灵声电子有限公司 浙江省东晶电子有限公司 杭州康芯电子有限公司
运算放大器应用基础知识
应
用
电
子
技
术
专
三极管
业
教
学
资
源
建
设
集成运放
三极管放大电路
三极管分立放大电路构成集成运放 内部电路
集成运放构成放大电路
集成运放构成应用产品
设ui , 当ui = < UT-时, uo从-UZ +UZ
应 用
例题：Rf=10k，R2=10k ，UZ=6V， UREF=10V。 当输入ui为如图所示的波形时，画 出输出uo的波形。
电
子 技 术 专
ui
R1 u-
u+ R2
－ A
+
∞
+
RZ
业
u REF
Rf
uo
uO+6V
0
DZ
传输特性
3V 8V
UZ
Rf Rf R2
U REF
术 专（2）当uo =-UZ时，
业 教
ui R1 u- －
学 资
u+ + A R2
源
u
UT
R2 R2 Rf
UZ
Rf R2
Rf
U REF
∞ RZ uO
+
UT+称上门限电压 UT-称下门限电压
建
u REF
设
Rf
D Z UT+- UT-称为回差电压
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迟滞比较器的电压传输特性：
上限截止频率fH→。
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二.运放电路基本应
应 用
❖2.虚断与虚短概念
电
子
技
术
专
业
教
集成运放的电压、电流，以及“虚短”、“虚断”示意图
学
资
（1）虚短：由于两输入端之间的电压差为0，相当于两输入端短路，
源
但又不是真正的短路，故称为“虚短”。虚短实际上指的是两输入
建 设
端的电压相同，也就是up=un。 （2）虚断：由于ii=0，相当于两输入端开路，但又不是真正的断开， 故称为“虚断”。虚断表明两输入端没有电流。
i1=if （虚断）
ui uo
R1
Rf
3.集成运放的两种基本电路
应 ❖(1). 反相输入放大电路例题 ：
用
电百度文库子 技
例题. R1=10k , Rf=20k , ui =-1V。
术 求:uo 、Ri。说明R的作
专 业
用， R应为多大？
特点：
共模输入电压=0
（u－=u+=0） 缺点：
输入电阻小（ Ri=R1）
建
9. 各校精品课程网站
设
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学生学习参考资源列表
应 用
学习参考书 1. 邓木生、周红兵，模拟电子电路分析与应用，高等教育出版 社，2008年11月出版。
电
2. 吴志荣，电子技术与实践，高等教育出版社，2008年11月出
子
版。
技
3. 余红娟，电子技术基本技术技能，人民邮电出版社，
术 专
DZ
uo
+6V
ui
-6V
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5.4 集成运放的应用常识
应 5.4.1 运算放大器的选择
用
电
运算放大器的种类很多，在工作中需要按系统对电路
子 的要求进行选用。一般均选用通用型，其售价较低，且
技 容易购买。只有在有特殊需要时，才选用某种特殊型运
术 放。但并不是价格贵的就好，因为特殊型的也只是某几
-Uom
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若ui从反相端输入
应
用 电
当ui < UREF时 ,
uo = +Uom
子 技
当ui
>UREF时 ,
uo = -Uom
术
专
业 教
ui
u- －
∞
学 资
u+ + A +
uO
源
建
设
uo
+Uom
0
-Uom
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u UREF
i
3. 限幅电路——使输出电压为一稳定的确定值
应 （1）用稳压管稳定输出电压
用 电 子 技
ui
u+ +
u- －
A
∞
+
uO
+UOM 0
ui
术
-UOM
专
业
教 学 资 源
ui u+ －
∞
u- + A +
uO
建
uo
+UOM
0
ui
设
-UOM
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ui 应 例题：利用电压比
用 电 子
较器将正弦波变为 方波。
t
技
术
专 业 教
ui
u+ +
u- －
A
∞
+
uO
uo
+Uom
学
t
资
源
建
技
u－
利用虚短和虚断
术 专
－∞
ui
R u+ + A +
uo
u-= u+= ui
业 教 学 资 源 建 设
特点： 输入电阻高 缺点： 共模输入电压≠0 （u－=u+=ui）
电压放大倍数:
Auf
uo ui
1
Rf R1
i1=if （虚断）
0 ui ui uo
R1
Rf
平衡电阻
R=Rf//R1
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ui
教 学
上下限：
-6V
资 源 建 设
UT
R2 Rf R2
UZ
Rf Rf R2
UR
8V
UT
R2 Rf R2
UZ
Rf Rf R2
UR
3V
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ui
应 用
R1 u-
u+ R2
－ A
+
∞
+
RZ
电u 子REF
Rf
技
术 uo
专 +6业V
传输特性
教
3V 8V
学资0
-源6V
建
设
ui
uO 8V
3V
3.集成运放的两种基本电路
应 ❖(2). 同相输入放大电路(跟随器)
用
电
子
技
术 专
ui
u－
－∞
u+ + A +
uo
业
教 学 资
因为有负反馈， 利用虚短和虚断：
源 建
ui=u+= u-= uo
此电路是同相比 例运算的特殊情况， 输入电阻大，输出 电阻小。在电路中 作用与分立元件的 射极输出器相同， 但是电压跟随性能 好,应用广泛。
教 学 资
R为平衡电阻(使输 入端对地的静态电阻
Au
Rf R1
20 10
2
源
建 相等):R=R1//Rf
uo Auui (2)(1) 2V
设
Ri R1
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3.集成运放的两种基本电路
应 ❖(2). 同相输入放大电路
用
反馈方式：
电
i1
i f Rf
电压串联负反馈
子
R1
因为有负反馈，
用
电 子 技 术
ui
u+ +
u- －
A
∞
+
RZ
uO
专
DZ
业
教
学
资
当ui > 0时 , uo = +UZ
源
建
当ui < 0时 , uo = -UZ
设
uo
+UZ
0
ui
-UZ 忽略了UD
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（2）稳幅电路的另一种形式：
应 将双向稳压管接在负反馈回路中
用
电 子
DZ
uo
技
术 专 业
ui R u- －