第八章运算放大器应用 ■运算电路 比例运算电路 加、减运算电路 积分、微分运算电路 对数、指数运算电路 乘、除运算电路 电流一电压变换电路 滤波电路 有源低通滤波电路 有源高通滤波电路 有源带通滤波电路 有源带阻滤波电路 例题、习题
第八章 运算放大器应用 运算电路 ▪ 比例运算电路 ▪ 加、减运算电路 ▪ 积分、微分运算电路 ▪ 对数、指数运算电路 ▪ 乘、除运算电路 电流—电压变换电路 滤波电路 ▪ 有源低通滤波电路 ▪ 有源高通滤波电路 ▪ 有源带通滤波电路 ▪ 有源带阻滤波电路 例题、习题
§8.1比例运算电路 8.1.1反相比例电路 1.基本电路 电压并联负反馈 R 输入端虚短、虚断 A =0 R R R 电路中R1称为平衡 R R;=RI 电阻R’=R1∥R 特点: 反相端为虚地,所以共模输入可视为0,对运放共模抑制比要 求低 输出电阻小,带负载能力强 要求放大倍数较大时,反馈电阻阻值高,稳定性差。 如果要求放大倍数100,R1=100K,R=10M
§8.1 比例运算电路 8.1.1 反相比例电路 电压并联负反馈 输入端虚短、虚断 I i = I f V _ =V+ = 0 i f o V R R V 1 = - Ri Ri = R1 1. 基本电路 特点： • 反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运放共模抑制比要 求低 • 输出电阻小，带负载能力强 • 要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。 如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M 电路中R’i 称为平衡 电阻R’ = R1 // Rf Vi - + Rf R' Vo If ↓ R1 I →i Id → A
2.T型反馈网络 虚短、虚断 R R O R A h=1 R R2 R3=-R2l=--7 R R 如果要求放大倍数100, 3、0-Vk_R2V R1=R2=R4=100K,R3=1.01k R3R3 RI R2+R4R2∥R4 (1+ R1 R3 R3-414
Vi - + A R2 R4 Vo If ↓ R1 Ii → Id → I4 ↑ R3 I3 ↑ R' 2. T型反馈网络 _ = = 0 = V V + Ii If 虚短、虚断 o Vi R R R R R R V ) // (1+ + = - 3 2 4 1 2 4 R1 V I I i i = f = R f Vi R R V R I 1 2 3 = − 2 = − 3 1 2 3 3 3 0 R V R R R V I R i = − = 如果要求放大倍数100， R1=R2=R4=100K，R3=1.01K 3 4 R4 V =V -I o R
8.1.2同相比例电路 R 1.基本电路 电压串联负反馈 输入端虚短、虚断 R R R R平衡电阻 R+ Ri R’=R1∥R R V=(1+ R 特点: 输入电阻高,输出电阻小,带负载能力强 V=V=V,所以共模输入等于输入信号,对运放的共模 抑制比要求高
R' Vi Vo Rf R1 8.1.2 同相比例电路 电压串联负反馈 输入端虚短、虚断 V _ =V + =Vi o f i V R R R V 1 1 + = Ri Ri = 平衡电阻 R’ = R1 // Rf 特点： • 输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强 • V-=V+=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模 抑制比要求高 1. 基本电路 i f o V R R V (1 ) 1 = +
2.电压跟随器 。≈V 输入电阻大输出电阻小,能真实地将输入信号 传给负载而从信号源取流很小
2. 电压跟随器 Vo Vi 输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号 传给负载而从信号源取流很小 Vi Vo
§8.2加减运算电路 R 8.1.1求和电路 1.反相求和电路 R 虚短、虚断 R l=0 I=+=0 A 11+12+13=1 R'R’=R1∥R2MR3∥R R ri R2 r3 特点:调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出 的比例关系; 没有共模输入
Vi3 - + A Rf R' Vo If ↓ R3 I3 → Id → Vi2 R2 I2 → Vi1 I1 → R1 §8.2 加减运算电路 8.1.1 求和电路 0 0 _ = = = V V + Id 虚短、虚断 ( ) 3 3 2 2 1 1 R V R V R V V R i i i − o = f + + I 1 + I 2 + I 3 = If 特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出 的比例关系； 没有共模输入 1. 反相求和电路 R’ =R1 // R2 //R3 // Rf
2.同相求和电路 虚短、虚断 1R R l=0 R R R+ RI Vi3 r RoIl y R i2 R(-+ R ra rb r R R=Rn∥1Rb∥R∥R Rn=Ri//R 2 如果R=R则:V=R(n+ Ra rb Rc
2. 同相求和电路 o f d V R R R V V I 1 1 _ 0 + = = = + 虚短、虚断 ( ) 1 2 3 c i b i a i f n p o R V R V R V R R R V = + + n f p a b c R R R R R R R R // // // // ' = 1 = ( ) 1 2 3 c i b i a i p n o f R V R V R V 如果 R = R 则：V = R + + Vi2 Vi1 Ra Vi3 Vo Rf ← R1 R' Rb Rc
8.1.2单运放和差电路 V3=V4=0时: il Ri i2 R/( A R V1=V2=0且 R R=R3∥/R4∥R Rn=R1∥/R2/R 14R Rn=Rp R V2=R( ×少 R Vi3 via vi vi 根据叠加原理得:V。=Vn+Va=R|m+ R3 R4 RI R2
Vi2 - + A R' Vo If R2 I2 → Vi1 R1 I1 → Vi3 R3 I3 → Vi4 R4 I4 → Rf ↓ 8.1.2 单运放和差电路 Vi3=Vi4=0 时： ( ) 2 2 1 1 1 R V R V V R i i o = − f + ( ) 4 4 3 3 2 R V R V V R i i o = f + Vi1=Vi2=0 且 n f p R R R R R R R R // // // // ' 1 2 3 4 = = Rn = Rp = + = + − − 2 2 1 1 4 4 3 3 1 2 R V R V R V R V V V V R i i i i 根据叠加原理得： o o o f
8.1.2双运放和差电路 R f1 R V r 5 R 2R 2 A R i3 R 2=-R RI R R4 R5 fI 2 i3 Vo=R R4、R1R2丿Rs
8.1.2 双运放和差电路 ( ) 2 2 1 1 1 1 R V R V V R i i o = − f + ( ) 5 3 4 1 2 2 R V R V V R o i o = − f + − = + 5 3 2 2 1 1 4 1 2 R V R V R V R V V R f i i i o f Vi2 - + A2 Rf1 R3 Vo1 If1 ↓ R2 I→ 2 I→ d1 Vi1 R1 I1 → - + A1 Rf2 R6 Vo If2 ↓ R4 I→ 4 Id2 → Vi3 R5 I5 →
例1:设计一加减运算电路 设计一加减运算电路,使V=2V1+5V2-10V3 解:用双运放实现 R f1 3 R5 R 2 R R A A R 如果选Rn=R=100K,且R4=100K 则:R1=50KR2=20KR=10K 平衡电阻R3=R1/R2Rn=12KR6=R/RR2=8.3K
例1:设计一加减运算电路 设计一加减运算电路，使 Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解：用双运放实现 如果选Rf1= Rf2 =100K，且R4= 100K 则：R1= 50K R2= 20K R5= 10K 平衡电阻 R3= R1 // R2 // Rf1= 12.5K R6= R4 // R5 // Rf2= 8.3K Vi2 - + A1 Rf1 R3 Vo1 R2 Vi1 R1 - + A2 Rf2 R6 Vo R4 Vi3 R5