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1、第十一章 集成运算放大器及其应用,第三节 集成放大器简介 第四节 集成运放在信号运算电路中的应用 第六节 集成运放在信号处理方面的应用,第三节 集成放大器简介,集成运算放大器的特点 集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器的主要技术指标 集成运算放大器的理想化模型 集成运算放大器的电压传输特性及其分析特点,一、集成运算放大器的特点,集成电路：将整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成完整的能完成特定功能的电子电路。 运算放大器：具有高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大器。,二、集成运算放大器的简单介绍,1. 集成运放的组成,2. 集成运放的管脚图及符号,F007管脚图,符号,A
2、- 反相输入端 B - 同相输入端 F - 输出端,信号从反相输入端输入时，输出与输入相位相反。 信号从同相输入端输入时，输出与输入相位相同。,三、集成运算放大器的主要技术指标,1. 输入失调电压UiO 当无输入信号时，为使输出的电压值为零，在输入端加入的补偿电压。 其值越小越好 （0.55mV） 2. 输入失调电流IiO 输入电压为零时，流入放大器两个输入端的静态基极电流之差。 IiOIB1IB2 其值越小越好 （1nA10nA）,3. 开环差模放大倍数Auo 运放在开环时的差模放大倍数 其值越高越好 （104107） 5. 最大输出电压Uopp 输出不失真的最大输出电压值 共模抑制比KCM
3、R 越大抗干扰能力越强,四、集成运算放大器的理想化模型,实际运放,AO很高， 104 ri很高，几十几百K rO很低，几十几百 KCMR 很高,理想运放,AO ri= rO=0 KCMR,五、集成运算放大器的电压传输特性 及其分析特点,运算放大器的电压传输特性,集成运放的输出电压uO与输入电压ui (u+u)之间的关系uOf (ui) 称为集成运放的电压传输特性。,uOAO ui = AO(u+u),线性区,引入深度负反馈，可以使运放工作在线性区。,开环系统：不加反馈网络时的电路系统，此时的放大倍数叫开环放大倍数。,理想运放的电压传输特性,ui 0， |uO|UOM 即u+ u时，运放处于非线
4、性区。,闭环系统：加上反馈网络时的电路系统，此时的放大倍数叫闭环放大倍数。,运算放大器的分析特点,1. 线性区,集成运放两个输入端之间的电压通常非常接近于零，但不是短路，故简称为“虚短”。,虚短,uOAO（uu） AO uuuoAO0,uu,当u0 （接地） u u 0 称此时的反相输入端为“虚地点”。反之， 也成立。,虚 断,流入集成运放两个输入端的电流通常为零，但又不是断路故简称为“虚断”。, ri,II+ 0,2. 非线性区,在非线性区，虚短概念不成立，但虚断概念成立。,u+,I,uo,AOUi,u,I+,例：利用理想运放组成的二极管检测电路，求出流过D的电流 iD 及D两端的电压uD。
5、,解：,虚地点,第四节 集成运放在信号运算电路中的应用,分析线性区理想运放的两个概念 基本运算电路,一、分析线性区理想运放的两个概念,虚短,uu,II+ 0,虚断,二、基本运算电路,比例电路,1. 反相比例电路, i+0 （虚断） u +0 u + u 0 （虚地点）,i1=u iR1 if = uuo=uoRf i i +0 i 1 i f,即 ui/R1=uo/ Rf,uo、ui 符合比例关系，负号表示输出输入电压变化方向相反。 电路中引入深度负反馈， 闭环放大倍数Auf 与运放的Au无关，仅与R1、Rf 有关。,R2平衡电阻 同相端与地的等效电阻 。其作用是保持输入级电路的对称性，以保持
6、电路的静态平衡。 R2R1/Rf,当R1Rf 时， uoui ，该电路称为反相器。,2. 同相比例电路,uo,ui,R2,R1,Rf, i+0 （虚断） u + ui u + u ui （虚短）,i1=（0u i）R1 if = (uuo )Rf =( u iuo)Rf i i +0 i 1 i f,当Rf有限值时，R1,R2平衡电阻 R2R1/Rf,Auf =1 电路成为电压跟随器。 uoui 此电路输入电阻大，输出电阻小。,例：应用运放来测量电阻的电路如图，U10V，R1=1M，输出端接电压表，被测电阻为Rx ，试找出Rx与电压表读数uo之间的关系。,解:,此电路为反相比例电路,例2、理想
7、化运放组成的电路如图，试推算输出电压uo的表达式。,uo,ui,R1,R3,R2,R4,解:,此电路为同相比例电路,判断这个等式 、,返回,啊，见鬼了!,习 题,题 解,哈，very good!,习 题,题 解,uo,ui,R1,R3,R2,R4,u+,解:,此电路为同相比例电路,返回,加法运算电路,uo,ui2,if,i2,R2,RP,Rf,在调节某一路信号的输入电阻的阻值时，不影响其它输入电压与输出电压的比例关系，调节方便。,求和电路也可从同相端输入，但同相求和电路的共模输入电压较高，且不如反相求和电路调节方便。,减法运算电路（差动运算电路）,uo,ui2,if,i1,R1,R2,Rf,R
8、3,利用叠加原理,同相端输入,反相端输入,当 R1= R2= R3= Rf =R 时， uo= ui2ui1 (减法器）,R2/ R3 = R1/ Rf,例：已知RF4R1，求u0与ui1、 ui2的关系式。,解:,A1为跟随器；A2为差放。,uo= ui1,uo5 ui24 ui1,例6、如图，求uo 与 ui1、ui2的关系式。,解:,A1为反向加法器；A2为反相比例电路。,返回,例7、如图，求uo 。,A1：反相比例 A2：同相比例 A3：差动输入,解：,返回,第六节 集成运放在信号处理方面的应用,有源滤波器 采样保持电路,返 回,返回,滤波电路的种类:,按电路功能:,低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器,按所用元件: 无源滤波器和有源滤波器,按阶数: 一阶、二阶、 、高阶,一、有源滤波器,所谓滤波器，它能使一定频率范围内的信号顺利通过，而在此频率范围以外的信号衰减很大，不易通过。,返回,一阶有源低通滤波器,返回,返回,称0为截止角频率,幅频特性曲线,O,返回,二阶有源低通滤波器,阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器,理想低通,一阶低通,二阶低通,O,返回,二、采样保持电路,采样,采样,采样,保持,保持,保持,采样保持电路能快速而准确地跟随输入信号的变化进行间隔采样。,O,