《电线》电子案 第6章集成运算放大器及其应用电路 61集成运放应用电路的组成原理 62集成运放性能参数及对应用电路的影响 63高精度和高速宽带集成运放 64集成电压比较器
6.2 集成运放性能参数及对应用电路的影响 6.4 集成电压比较器 *6.3 高精度和高速宽带集成运放 6.1 集成运放应用电路的组成原理 第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
第6章集成运算放大器及其应用电路 61集成运放应用电路的组成原理 根据集成运放自身所处的工作状态,运放应用电路分: 线性应用电路和非线性应用电路两大类。 口线性应用电路 组成:集成运放外加深度负反馈。 因负反馈作用,使运放小信wa 号工作,故运放处于线性状态。 v○ Z1或Z采用线性器件(R、O,则可构成加、减、积分、 微分等运算电路。 z1或Z1采用非线性器件(如三极管),则可构成对数、反 对数、乘法、除法等运算电路。 制作:大连海事大学研究室
6.1 集成运放应用电路的组成原理 根据集成运放自身所处的工作状态，运放应用电路分： 线性应用电路和非线性应用电路两大类。 ❑ 线性应用电路 - + A Z1 Zf vo vs1 vs2 i Z1 或 Zf 采用非线性器件(如三极管)，则可构成对数、反 对数、乘法、除法等运算电路。 Z1 或 Zf 采用线性器件(R、C)，则可构成加、减、积分、 微分等运算电路。 组成：集成运放外加深度负反馈。 因负反馈作用，使运放小信 号工作，故运放处于线性状态。 第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
第6章集成运算放大器及其应用电路 口非线性应用电路 组成特点:运放开环工作。 REF 由于开环工作时运放增益很大,因此较小的输入电压, 即可使运放输出进入非线区工作。例如电压比较器。 61.1集成运放理想化条件下两条重要法则 因v+-V=0→0 理 想丿Ra→>0 推论则v→"+ 运Km→∞ 放 因Ra→>∞ BW→> 失调和漂移→>0 则→01 制作:大连海事大学I研究室
❑ 非线性应用电路 - + A vI vO 组成特点：运放开环工作。 VREF 由于开环工作时运放增益很大，因此较小的输入电压， 即可使运放输出进入非线区工作。例如电压比较器。 6.1.1 集成运放理想化条件下两条重要法则 理 想 运 放 Avd → Rid → 0 Rod → KCMR → BW → 失调和漂移→0 推论 Rid → 0 d + − − = o → Av v 因 v v 则 − → + v v 因 则 i → 0 第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
第6章集成运算放大器及其应用电路 说明: →相当于运放两输入端“虚短路”。 虚短路不能理解为两输入端短接,只是(v-v)的值 小到了可以忽略不计的程度。实际上,运放正是利用这 个极其微小的差值进行电压放大的。 i→>0相当于运放两输入端“虚断路” 同样,虚断路不能理解为输入端开路,只是输入电流 小到了可以忽略不计的程度 实际运放低频工作时特性接近理想化,因此可利用 虚短、虚断”运算法则分析运放应用电路。此时,电 路输出只与外部反馈网络参数有关,而不涉及运放内部 电路。 制作:大连海事大学研究室
− → + v v 说明： i → 0 相当于运放两输入端“虚短路” 。 虚短路不能理解为两输入端短接，只是 (v– − v+ ) 的值 小到了可以忽略不计的程度。实际上，运放正是利用这 个极其微小的差值进行电压放大的。 同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是输入电流 小到了可以忽略不计的程度。 相当于运放两输入端“虚断路” 。 实际运放低频工作时特性接近理想化，因此可利用 “虚短、虚断”运算法则分析运放应用电路。此时，电 路输出只与外部反馈网络参数有关，而不涉及运放内部 电路。 第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
第6章集成运算放大器及其应用电路 口集成运放基本应用电路 反相放大器 类型:电压并联负反馈 因v→v+则v≈0 A 反相输入端“虚地”。 因i→0则i1≈it 由图 R R Ro 输出电压表达式: 因v≈0 输入电阻R1≈R1 因深度电压负反馈 输出电阻R。→>0 制作:大连海事大学研究室
❑ 集成运放基本应用电路 ▪ 反相放大器 - + R1 A Rf + - vs vo i f i 类型：电压并联负反馈 1 − → + 因 v v 则 v− 0 反相输入端“虚地” 。 因 i → 0 则 1 f i i 1 s 1 s 1 R v R v v i − = − f o f o f R v R v v i − − = 由图 − 输出电压表达式： s 1 f o v R R v = − 输入电阻 Ri R1 输出电阻 Ro → 0 因 v− 0 因深度电压负反馈 第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
第6章集成运算放大器及其应用电路 同相放大器 类型:电压串联负反馈 因v→>v+则 R 注:同相放大器不存在“虚地”。 因i→0则i 由图 0-卩 oslO R R R e 输出电压表达式: R o R o (1+)v,=(1+) R R 因i→0 输入电阻R1→∞0 因深度电压负反馈 输出电阻R→0 制作:大连海事大学研究室
▪ 同相放大器 - + R1 A Rf + - vs vo i f i 类型：电压串联负反馈 1 − → + 因 v v 则 s v v − 注：同相放大器不存在“虚地” 。 因 i → 0 1 s 1 1 0 R v R v i − − = − f s o f o f R v v R v v i − − = 由图 − 输出电压表达式： = + = + + v R R v R R v (1 ) (1 ) 1 f s 1 f o 输入电阻 Ri → 因深度电压负反馈 输出电阻 Ro → 0 因 i → 0 则 1 f i i 第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
第6章集成运算放大器及其应用电路 同相跟随器 因→>v+ 由图得 0=v≈vs 由于A≈1R1→>R→0 所以,同相跟随器性能优于射随器。 口归纳与推广 当R1、R为线性电抗元件时,在复频域内: 反相放大器v(s) (s)、()拉氏反变换 Z1(s) >得v0(t) 同相放大器(=1+211(s) 1(s) d 注:拉氏反变换时 S dt 制作三大连海事大学研究室
▪ 同相跟随器 - + A + - vs vo 由图得 o s v = v v − − → + 因 v v 由于 Avf 1 Ri → Ro → 0 所以，同相跟随器性能优于射随器。 ❑ 归纳与推广 当 R1 、Rf 为线性电抗元件时，在复频域内： ( ) ( ) ( ) ( ) s 1 f o v s Z s Z s 反相放大器 v s = − ] ( ) ( ) ( ) ( ) [1 s 1 f o v s Z s Z s 同相放大器 v s = + 拉氏反变换 ( ) o 得 v t 注：拉氏反变换时 t s d d = = t s d 1 第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
第6章集成运算放大器及其应用电路 6.1.2运算电路 Ro 口加、减运算电路 反相加法器 R 因v→>卩+则v≈0 因i→0 则i+i2≈ir 即 整理得 Ro Ro RI R2 R R R 说明:线性电路除可以采用“虚短、虚断”概念外,还可采用 叠加原理进行分析 令2=0则 R o 例如 R v。=v1+v2 令31=0则 饣奴 制作三大连海事大学研究室
❑ 加、减运算电路 ▪ 反相加法器 6.1.2 运算电路 - + R2 A Rf + - vs2 vo i f i2 R1 i1 + - vs1 − → + 因 v v 则 v− 0 因 i → 0 则 1 2 f i + i i f o 2 s2 1 s1 R v R v R v 即 + − 整理得 s 2 2 f s 1 1 f o v R R v R R v = − − 说明：线性电路除可以采用“虚短、虚断”概念外，还可采用 叠加原理进行分析。 o o1 o2 v = v + v 令 vs2 = 0 则 s1 1 f o1 v R R v = − 令 vs1 = 0 则 s2 2 f o2 v R R v = − 例如 第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
第6章集成运算放大器及其应用电路 同相加法器 利用叠加原理: R R Rv 2 R R1+R2R1+R2 RI 1 R、,R,v R. (1+)( 2 R3R+R2 R+r 减法器 R 令2=0 1 R 令v31=0 R R 2 2 RI R2+R R 则 Rn、R2V R o vo1+v2=(1+ R, R,+R R 制作:大连海事大学研究室
▪ 同相加法器 - + A R2 Rf + - vs1 R vo 1 + - vs2 R3 利用叠加原理： 1 2 1 s2 1 2 2 s1 R R R v R R R v v + + + + = 则 = + + v R R v (1 ) 3 f o (1 )( ) 1 2 1 s2 1 2 2 s1 3 f R R R v R R R v R R + + + = + ▪ 减法器 Rf - + A R3 vs1 v R o 2 vs2 R1 令 vs2 = 0， 则 s1 1 f o1 v R R v = − 令 vs1 = 0， 2 3 3 s 2 1 f o 2 (1 ) R R R v R R v + = + o o1 o2 v = v + v s1 1 f v R R − 2 3 3 s 2 1 f (1 ) R R R v R R + = + 第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
第6章集成运算放大器及其应用电路 口积分和微分电路 有源积分器 方法一:利用运算法则 ≈C R R dt A v dt RC Jo 方法二:利用拉氏变换 v(s)= v(s) 1/(sC Z1(s) vs(S) R sC(3) 拉氏反变换得 y dt RC 制作:大连海事大学研究室
❑ 积分和微分电路 t v C R v d d( ) s − o ▪ 有源积分器 - + A R C + - vs vo 方法一：利用运算法则 则 = − t s v t RC v 0 o d 1 方法二：利用拉氏变换 ( ) Z ( ) ( ) ( ) s 1 f o v s s Z s v s = − ( ) 1 s v s sRC ( ) = − 1/( ) s v s R sC = − 拉氏反变换得 = − t s v t RC v 0 o d 1 第 6 章 集成运算放大器及其应用电路