集成运算放大器的线性应用.ppt说课讲解

-0.1
0.1
如何使运放 工作在线性
区呢？
如何降低 电压放大 倍数呢？
0
ui(mV)
-10
非线性区
降低电压 放大倍数
引入负反馈
非线性区
线性区
运放线性应用的条件与特点R（F引2入）负
反馈
➢运放工作在线性状态下的两个特点
设U+与U-为运放同相与反相端的电位 ，有
RF
uo=Aod(U+-U-)
即： U+-U-=uo/Aod
i1 R1 I- -Δ ∞ +
+
参数计算
平衡电阻R’=R1//RF
+ ui
R’
+
u0 -
-
因为I-=0，所以 i1=if
即:
0U U uo
R1
Rf
，又因为U-=U+=ui
所以， ui ui uo
R1
Rf
即电压放大倍数
Auf
uo ui
1 Rf R1
则实现运算：
uo
(1
Rf R1
)ui
比例运算电路（4）
1. 由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此 缺点 对输入电流有一定的要求。
2. 在放大倍数较大时，该电路结构不再适用 。
输入电阻小、共模电压为 0 以及“虚地”是反相 输入的特点。
该反馈为何
比例运算电路（3种）组态？
if Rf
2、同相比例运算电路(Noninverting Amplifer)
Rf引入深度负反馈 电路结构特点 输入信号加入同相端
同相比例运算电路举例
例题. Rf=10k ,
RF=20k , ui =-1V。 求:uo ，RP应为多大？
if
Rf ui
iF RF
_
uo
+
+
Auf=1+
RF =1+20/10=3 Rf
RP
uo= Au ui=(3)(-1)=-3V
RP=Rf//RF =10//20=6.7 k
同相比例电路的特点：
Rf
又因为U-=U+
所以:
U U uo
R1
Rf
i1
R1 I- -Δ ∞
+
I+ +
+
ui R2
-
R3
+ u0 -
则：
uo
(1
Rf R1
)U
U+=？
U
R3 R2 R3
ui
因为I+=0，所 以R2，R3串联
uo(1R R 1 f )U (1R R 1 f )R 2R 3R3ui
比例运算电路（6）
Rf
第5章 集成运算放大器的应用
❖运放线性应用的条件和分析特点 ❖基本运算电路 ❖其他线性应用举例
{end}
第5章 集成运算放大器的线性应用
§5.1 运放线性应用的条件和分析特点 一、运放的传输特性 二、线性应用的条件 三、线性应用的特点
{end}
运放线性应用的件条是结件在论与电：路特运中放点加工（入作负1在）反线馈性。区的条
➢运放的传输特性uo=f(ui)
理想运放 则无线性
在图示运放电路中，有 uo=Aod(ui2-ui1)=区Aodui ui1
设电源电压为±12V，
ui2
则运放最大输出电压 UOM=±10V
设运放Aod=104，则其传输特性如图所示
uo(V) 10
+U
-Δ A
+
+
uo
-U
结论：运放在开环状态下线性
区很窄，只能工作在非线性区。
分析图示电路输出电压u0与输入电压ui的关系
uo
(1
Rf R1
)U
U+=？
R1
-Δ ∞
R2
+
+
ui1
+
u0
-
叠加原理 UR2R 3R3ui1R2R 2R3ui2ui2
R3
节点电压
u i1 u i2
微分运算电路
{end}
比例运算电路（1）
实现将信号放大并进行运算的电路,称为运算 电路。
实现将输入信号按比 例放大的电路，称为
比例运算电路
反相比例运算 -----实现运算uo=-kui 该反馈为
同相比例何运种算组态--？---实现运算uo=+kui
Rf
1、反相比例运算电路
(Inverting Amplifier)
+
R1
-Δ ∞
电路结 构特点
Rf引入深度负反馈
ui
输入信号加入反相端 -
+
+
+
u0
-
平衡电阻R’=R1//RF
R’
比例运算电路（2若）输出端加
负载，uo改
参数计算
变吗？
if
Rf
因为I-=0，所以 i1=if
即， ui U U uo
R1
Rf
+
R1 I- -Δ ∞
ui i1 -
+
+
+
u0
-
又因为U-=U+=R’I+=0
虚
所以， u i u o
地
R1 R f 即电压放大倍数
Auf
uo ui
Rf R1
输入电阻
rif
ui i1
R1
R’
则实现运算：uo
Rf R1
ui
因为电路引入电压负反馈，输出电阻 ro=0
反相比例运算电路举例
例. R1=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo ，RP应为
多大？
_
+ +
•虚接
uo •虚断
u u
Ii 0
•放大倍数与负载无关，
可以分开分析。
运放线 性应用
信号的放大、运算 有源滤波电路
第5章 集成运算放大器的线性应用
§5.2 基本运算电路 反相比例运算电路
一、比例运算电路 同相比例运算电路
二、加减运算电路
反相加法运算电路 同相加法运算电路 减法运算电路
积分运算电路 三、积分与微分运算电路
优点
1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认 为是0，因此带负载能力强。
2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。
缺点 1. 共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制
比要求高。
比例运算电路（5）
分析图示电路输出电压u0与输入电压ui的关系
因为I-=0，所以 i1=if
if
Rf
即:
0U U uo
R1
if Rf
输入电阻
rif
ui I
ui 0
因为电路引入电压负反馈， 输出电阻 ro=0
i1 R1 I- -Δ ∞
+
+
+
+
ui
R’
u0 -
-
当Auf=1时，称为电压跟随器(Voltage Follower)。
Rf
ui R’
-Δ ∞ +
+
u0 ui
-Δ ∞
+
+
u0
此电路是电压串联负 反馈，输入电阻大，输 出电阻小，在电路中作 用与分离元件的射极输 出器相同，但是电压跟 随性能好。
U-
因为对于理想运放有Aod=∞，所以
U+
虚接
I- - Δ A
+
+
Baidu Nhomakorabea
uo
I+
U+=U-
设I+与I-为运放同相与反相端的输入
Iui1
-
ro
+
电流 ，因为对于理想运放有rid=∞，所 uid rid
以
I+=I-=0
ui2
+
Aoduid
uo -
虚断
I+
{end}
分析运放组成的线性电路的出发点
Ii u+ u–
i2
RF
Auf=-（RF/R1） =-20/10=-2
ui
i1
i- _
uo
uo= Aufui=(-2)(-1)=2V
R1 i+ + +
RP=R1//RF=10//20=6.7 k
RP
反相比例电路的特点：
优点
1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制 比要求低。
2. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认 为是0，因此带负载能力强。