集成运算放大器的应用优秀PPT.ppt

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1、集成运算放大器的应用第一页，本课件共有32页5.1.1 5.1.1 集成运放的理想特性集成运放的理想特性集成运放的理想特性集成运放的理想特性 反相输入端unup 同相输入端信号传输方向ui输出端理想运放开环电压放大倍数ouAO集成放的符号、管脚集成放的符号、管脚5.1 集成运放的理想化及基本电路集成运放的理想化及基本电路第二页，本课件共有32页1.理想运放的概念理想运放的概念理想化的条件理想化的条件：开环电压放大倍数开环电压放大倍数 Aod ;差模输入电阻差模输入电阻 rid开环输出电阻开环输出电阻 rod共模抑制比共模抑制比 KCMRR;0 0;uuou上限截止频率上限截止频率fH。理想运放

2、的符号 第三页，本课件共有32页2理想运放在线性区的特点理想运放在线性区的特点（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，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。集成运放的电压、电流，以及“虚短”、“虚断”示意图第四页，本课件共有32页5.1.2 集成运放的两种基本电路集成运放的两种基本电路1.反相输入放大电路反相输入放大电路虚地点虚地点i1=if （虚断）（虚断）因为有负反馈，因为有负反馈，利用虚短和虚断利用虚短和虚断

3、u+=0 u=u+=0（虚地）（虚地）反馈方式：反馈方式：电压并联负反馈电压并联负反馈电压放大倍数电压放大倍数:第五页，本课件共有32页例题例题.R1=10k ,Rf=20k ,ui=-1V=-1V。求。求:uo、Ri。说。说明明R的作用，的作用，R应为多大？应为多大？特点：特点：共模输入电压共模输入电压=0（u=u+=0）缺点：缺点：输入电阻小（输入电阻小（Ri=R1）R为平衡电阻为平衡电阻(使输入使输入端对地的静态电阻相等端对地的静态电阻相等):R=R1/Rf第六页，本课件共有32页采用采用T型反馈网络的反相比例电路型反馈网络的反相比例电路目的：在高比例系数时，避免目的：在高比例系数时，避

4、免R1阻阻值太小，使输入电阻太小。值太小，使输入电阻太小。分析：分析：u+=u-=0（虚短）（虚短）i1=i2（虚断）（虚断）第七页，本课件共有32页2.同相输入放大电路同相输入放大电路u-=u+=uii1=if（虚断）虚断）平衡电阻平衡电阻R=Rf/R1因为有负反馈，因为有负反馈，利用虚短和虚断利用虚短和虚断反馈方式：反馈方式：电压串联负反馈电压串联负反馈特点：特点：输入电阻高输入电阻高缺点：缺点：共模输入电压共模输入电压0（u=u+=ui）电压放大倍数电压放大倍数:第八页，本课件共有32页Auf=1电压跟随器电压跟随器此电路是同相比此电路是同相比例运算的特殊情况，例运算的特殊情况，输入电阻

5、大，输出输入电阻大，输出电阻小。电阻小。在电路中作在电路中作用与分立元件的射极用与分立元件的射极输出器相同，但是电输出器相同，但是电压跟随性能好。压跟随性能好。ui=u+=u-=uo因为有负反馈，因为有负反馈，利用虚短和虚断：利用虚短和虚断：第九页，本课件共有32页5.2.1 比例运算电路比例运算电路 数学上y=kx（k为比例常数）称为比例运算，在电路中则可通过uo=kui来模拟这种运算，比例常数k为电路的电压放大倍数。显然，前述的反相输入放大电路和同相输入放大电路都可实现比例运算，前者k=Rf/R10，因此分别称为反相比例电路和同相比例电路。5.2 运算电路运算电路第十页，本课件共有32页若

6、若R1=R2=R,平衡电阻平衡电阻R0=R1/R2/Rfi1+i2=if虚地虚地5.2.2 加法运算电路加法运算电路第十一页，本课件共有32页叠加原理叠加原理 ui1作用作用 ui2作用作用 综合：综合：则有：则有：5.2.3 减法运算电路第十二页，本课件共有32页5.3 电压比较器电压比较器 将将一一个个模模拟拟电电压压信信号号与与一一参参考考电电压压相相比比较较，输输出一定的高低电平。出一定的高低电平。功能：功能：构成：构成：运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系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。是非线性函数。uoui0+UOM-UOM第十

7、三页，本课件共有32页1.1.运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。运放工作在非线性状态基本分析方法运放工作在非线性状态基本分析方法2.2.运放工作在非线性状态的分析方法：运放工作在非线性状态的分析方法：若若U+U-则则UO=+UOM；若若U+U-则则UO=-UOM。虚断（运放输入端电流虚断（运放输入端电流=0）注意：此时不能用虚短！注意：此时不能用虚短！uoui0+UOM-UOM第十四页，本课件共有32页uoui0+UOM-UOM1.过零比较器过零比较器:（门限电平（门限电平=0）uoui0+UOM-UOM一一.单门限电压比较器单

8、门限电压比较器第十五页，本课件共有32页tuituo+Uom-Uom例题：利用电压比较例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。器将正弦波变为方波。第十六页，本课件共有32页2.单门限比较器（与参考电压比较）单门限比较器（与参考电压比较）uoui0+Uom-UomUREFUREF为参考电压为参考电压当当ui UREF时时,uo=+Uom当当ui UREF时时,uo=-Uom 运放处于运放处于开环状态开环状态第十七页，本课件共有32页uoui0+Uom-UomUREF当当ui UREF时时,uo=-Uom 若若ui从反相端输入从反相端输入第十八页，本课件共有32页uoui0+UZ-UZ（1）用稳压管

9、稳定输出电压）用稳压管稳定输出电压忽略了忽略了UD3.限幅电路限幅电路使输出电压为一稳定的确定值使输出电压为一稳定的确定值当当ui 0时时,uo=+UZ当当ui 0时时,uo=-UZ当当ui 0时时,uo=+UZ 第二十页，本课件共有32页二二.迟滞比较器迟滞比较器1.工作原理工作原理两个门限电压。两个门限电压。特点特点:电路中使用正反馈电路中使用正反馈运放工作在非线性区。运放工作在非线性区。（1）当）当uo=+UZ时，时，（2）当）当uo=-UZ时，时，UT+称称上门限电压上门限电压UT-称称下门限电压下门限电压UT+-UT-称为回差称为回差电压电压第二十一页，本课件共有32页迟滞比较器的电

10、压传输特性：迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-设设ui ,当当ui=UT+时时,uo从从+UZ -UZ第二十二页，本课件共有32页例题：例题：Rf=10k，R2=10k ，UZ=6V，UREF=10V。当。当输入输入ui为如图所示的波形时，画为如图所示的波形时，画 出输出出输出uo的波形。的波形。上下限：上下限：uoui08V3V传输特性传输特性+6V-6V第二十三页，本课件共有32页3V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V3V传输特性传输特性+6V-6V第二十四页，本课件共有32页5.4 集成运放的应用常识集成运放的应用常识5.4.1 运算放大器的选择运算放大器的

11、选择 运算放大器的种类很多，在工作中需要按系统对电路的要求进运算放大器的种类很多，在工作中需要按系统对电路的要求进行选用。一般均选用通用型，其售价较低，且容易购买。只有在行选用。一般均选用通用型，其售价较低，且容易购买。只有在有特殊需要时，才选用某种特殊型运放。但并不是价格贵的就好，有特殊需要时，才选用某种特殊型运放。但并不是价格贵的就好，因为特殊型的也只是某几个技术指标比较突出，但是这些指标是因为特殊型的也只是某几个技术指标比较突出，但是这些指标是以牺性另一些指标为代价的。以牺性另一些指标为代价的。另外在选用时，需注意可靠性。如果工作中经常有冲另外在选用时，需注意可靠性。如果工作中经常有冲击

12、电压或电流，则应选用有过载保护型的，而且在容量方击电压或电流，则应选用有过载保护型的，而且在容量方面要留有充分的余地。面要留有充分的余地。第二十五页，本课件共有32页5.4.2 运算放大器使用注意事项运算放大器使用注意事项1.引脚排列引脚排列第二十六页，本课件共有32页2.零点调整零点调整零点调整的常用方法是：将两输入端短路接零点调整的常用方法是：将两输入端短路接地，利用外接调零电位器调整，使输出电压地，利用外接调零电位器调整，使输出电压为为0，具体的调零方法可参阅有关说明书。，具体的调零方法可参阅有关说明书。第二十七页，本课件共有32页3.消除寄生振荡消除寄生振荡 集成运算放大器开环电压放大

13、倍数很大，集成运算放大器开环电压放大倍数很大，容易引起振荡，寄生振荡频率在几十到几百容易引起振荡，寄生振荡频率在几十到几百kHz范围。为此，常要加阻容补偿网络，具范围。为此，常要加阻容补偿网络，具体参数和接法可查阅使用说明书。合适的补体参数和接法可查阅使用说明书。合适的补偿网络参数数值应通过实验确定。偿网络参数数值应通过实验确定。第二十八页，本课件共有32页4.保护电路（1）电源极性的保护）电源极性的保护 电源极性保护（2）输入保护：）输入保护：输入保护电路 第二十九页，本课件共有32页（3）输出保护）输出保护 输出端过压保护电路第三十页，本课件共有32页本章小结（1）集成运放有线性和非线性两

14、种工作状态，相应地就有两类应用：线性应用和非线性应用。（2）运放工作在线性区的两大特点，即un=up，ii=0是分析工作在线性区运放电路的重要依据。（3）集成运放的线性应用有：组成放大电路、运算电路等。为了工作在线性放大状态，作为线性应用的运放必须引入深度负反馈，此时应用虚短、虚断和虚地等概念可使电路的分析大为简化。第三十一页，本课件共有32页（4）运放工作在非线性区的特点是：unup，则uo=+UOM；unup，则uo=UOM，输出电压通常只有高电平和低电平两个稳定状态，它可以看成是由输入电压控制的开关。（5）集成运放的非线性应用有：组成电压比较器和非正弦波发生器等。为了使运放工作在非线性状态，必须使运放开环或引入正反馈，分析电路时主要画出它的传输特性或波形。（6）在使用集成运放时应注意做好相应的保护措施，以防不正常工作和损坏。第三十二页，本课件共有32页