大学电子电路教程9

ri大:几十k几百k运放的特点：KCMRR很大ro小：几十几百Ao很大:104107理想运放：riKCMMRRro0Ao运放符号：＋－u－u+uo－＋＋u－u+uoAo国际符号国内符号一、开环差模电压放大倍数Aod无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105107之间。理想运放的Aod为。二、共模抑制比CMMR所谓共模信号是指在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。集成运放的主要性能指标差模信号是指在差动放大管T1与T2的基极分别加入幅度相等而极性相反的信号。四、输出电阻roro=几-几十。三、差模输入电阻ridri1M,有的可达100M以上。五、-3dB带宽fH运放是直流放大器，也可放大低频信号，不适用于高频信号。还有其他一些反映运放对成性、零漂等的参数。不再一一介绍。下面将分别介绍集成运放的应用。其中运放都是作为理想运放来处理。uiuo+UOM-UOMAo越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。uiuo_++AoCoOMEuUmax例：若UOM=12V，Ao=106，则|ui|12V时，运放处于线性区。线性放大区9.1运放工作在线性区时的特点由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的理想运放。理想运放的条件oAir0or)uu(Auoo虚短路uu0iI放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。虚开路运放工作在线性区的特点一、在分析信号运算电路时对运放的处理二、分析运放组成的线性电路的出发点•虚短路•虚开路•放大倍数与负载无关，可以分开分析。0iIuuu+uo_++u–Ii信号的放大、运算有源滤波电路运放线性应用9.2.1比例运算电路作用：将信号按比例放大。类型：同相比例放大和反相比例放大。方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。9.2信号的运算电路0uui1=i221RuRuoi121RRuuAouuo_++R2R1RPuii1i21.放大倍数虚短路虚开路一、反相比例运算电路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。虚开路2.电路的输入电阻ri=R1平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。RP=R1//R2uo_++R2R1RPuii1i2为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大R2，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。电位为0，虚地输入电阻小、共模电压为0以及“虚地”是反相输入的特点。_++R2R1RPuii1i23.反馈方式电压并联负反馈输出电阻很小！反相比例电路的特点：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。3.由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对输入电流有一定的要求。4.在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。uo_++R2R1RPuiR4R3i1i2i4i3M例：求Au=?0uui1=i2虚短路虚开路4324111RRRRuvoM1122RuiRviiM虚开路)1()111()111(342412414322414322RRRRRRRRRRRRRRRRRRuuAiou4324111RRRRuvoM1122RuiRviiM该放大电路，在放大倍数较大时，可避免使用大电阻。但R3的存在，削弱了负反馈。二、同相比例运算电路_++R2R1RPuiuou-=u+=ui12RuRuuiioiouRRu)1(12反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高。1211RRuuAou虚短路虚开路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。虚开路同相比例电路的特点：3.共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比要求高。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。_++uiuoiouuuu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。三、电压跟随器结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。9.2.2加减运算电路作用：将若干个输入信号之和或之差按比例放大。类型：同相求和和反相求和。方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。一、反相求和运算R12_++R2R11ui2uoRPui1实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。FPR//R//RR12110uuFiii1211)(21221112iiouRRuRRui12iFi11R12_++R2R11ui2uoRPui1调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。二、同相求和运算实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。22211R//RR//RF-R1RF++ui1uoR21R22ui2此电路如果以u+为输入，则输出为：uRRuFo)1(1-R1RF++ui1uoR21R22ui2u+与ui1和ui2的关系如何？))(1(222212112221221iiFouRRRuRRRRRu注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。流入运放输入端的电流为0（虚开路）22221211222122iiuRRRuRRRu-R1RF++ui1uoR21R22ui2R´左图也是同相求和运算电路，如何求同相输入端的电位？提示：1.虚开路：流入同相端的电流为0。2.节点电位法求u+。例：设计一个加减运算电路，RF=240k，使uo=10ui1+8ui2-20ui3解:(1)画电路。系数为负的信号从反相端输入，系数为正的信号从同相端输入。-R3RF++ui1uoR2R1ui2R4ui3(2)求各电阻值。-R3RF++ui1uoR2R1ui2R4ui3FRRRRR//////3421)(332211RuRuRuRuiiiFok240FRuo=10ui1+8ui2-20ui3k241Rk302Rk123Rk804R三、单运放的加减运算电路实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。R2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6643521R//R//RR//R//RR2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6))((4433643RuRuR//R//Ruiiuu52211RuuRuuRuuoii虚短路虚开路虚开路)(])111([44332211511122115RuRuRuRuRuRRRRuRuRuiiiiiio643521R//R//RR//R//R优点：元件少，成本低。)(443322115RuRuRuRuRuiiiio缺点：要求R1//R2//R5=R3//R4//R6。阻值的调整计算不方便。单运放的加减运算电路改进：采用双运放电路。_++R2R1R1ui2uoR2ui1uu112RuuRuuio212RuRuui)(1212iiouuRRu解出：单运放的加减运算电路的特例：差动放大器_++R2R1R1ui2uoR2ui1差动放大器放大了两个信号的差，但是它的输入电阻不高（=2R1）,这是由于反相输入造成的。例：A/D变换器要求其输入电压的幅度为0~+5V，现有信号变化范围为-5V~+5V。试设计一电平抬高电路，将其变化范围变为0~+5V。+5V-5V+5V+2.5V电平抬高电路A/D计算机uiuouo=0.5ui+2.5Vuo=0.5ui+2.5V=0.5(ui+5)V_++10k20k+5V5kui20kuo1uo_++20k20k10k)5(5.0)5(20101iiouuu)5(5.020201ioouuu9.2.3微分运算电路与积分运算电路u–=u+=0RuioFtuCiidd1Fii1tuRCuiodduit0t0uoui–++uoRR2i1iFCtuisin若输入：则：)90sin(costRCtRCuo一、微分运算i1iFtui0Ruii1tuCioFddtuRCuiod1tuo0输入方波，输出是三角波。ui-++RR2Cuo二、积分运算应用举例1：其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘法与除法运算电路等，由于课时的限制，不作为讲授内容。积分电路的主要用途：1.在电子开关中用于延迟。2.波形变换。例：将方波变为三角波。3.A/D转换中，将电压量变为时间量。4.移相。运算电路要求1.熟记各种单运放组成的基本运算电路的电路图及放大倍数公式。2.掌握以上基本运算电路的级联组合的计算。3.会用“虚开路(ii=0)”和“虚短路(u+=u–)”分析给定运算电路的放大倍数。