第4章集成运算放大器的应用 学习要点 °案酚蒡耨落大器在线性和非线应 动3种基本输入方式及其电路的特点 熟悉比例、加减、积分、微分葶基本运 算电路的结构、工作原理特点和功能 令能分析由基本运算电路组合而成的其范 运犷电路 令熟悉电压比较器的电路结构、工作原理 和分析方法 令了解集成运放在实际应用中的一些注
第4章 集成运算放大器的应用 ❖ 掌握集成运算放大器在线性和非线性应 用时的分析方法 ❖ 掌握集成运算放大器的反相、同相、差 动3种基本输入方式及其电路的特点 ❖ 熟悉比例、加减、积分、微分等基本运 算电路的结构、工作原理、特点和功能 ❖ 能分析由基本运算电路组合而成的其他 运算电路 ❖ 熟悉电压比较器的电路结构、工作原理 和分析方法 ❖ 了解集成运放在实际应用中的一些注意 事项 学习要点
第4章集成运算放大器的应用 ◆4.1模拟运算电路 ◆42信号处理电路 ◆43波形发生电路 844使用运算放大器 应注意的几个问题
❖4.1 模拟运算电路 ❖4.2 信号处理电路 ❖4.3 波形发生电路 ❖4.4 使用运算放大器 应注意的几个问题 第4章 集成运算放大器的应用
4.1.1比例运算电路 1、反相输入比例运算电路 根据运放工作在线性区的两条 分析依据可知:i=i,u=l4=0 而 R R1 R R R R 由此可得 R 式中的负号表示输出电压与输 入电压的相位相反
4.1 模拟运算电路 4.1.1 比例运算电路 1、反相输入比例运算电路 Rp ∞ － + Δ + uo ui RF R1 i 1 i f 根据运放工作在线性区的两条 分析依据可知： 1 f i = i ， = = 0 − + u u 而 F o F o f 1 1 1 R u R u u i R u R u u i i i = − − = = − = − − 由此可得： i u R R u 1 F o = − 式中的负号表示输出电压与输 入电压的相位相反
闭环电压放大倍数为: R RE R 当R=R1时,to==1,42R1 即An=-1,该电路就成了反 相器。 图中电阻R称为平衡电 阻,通常取Rn=R1∥/RF,以 保证其输入端的电阻平衡,从 而提高差动电路的对称性
Rp ∞ － + Δ + uo ui RF R1 i 1 i f 闭环电压放大倍数为： 1 o F R R u u A i u f = = − 当 RF = R1 时， uo = −ui ， 即 Au f = −1，该电路就成了反 相器。 图中电阻 Rp 称为平衡电 阻，通常取 p 1 F R = R // R ， 以 保证其输入端的电阻平衡，从 而提高差动电路的对称性
图示电路既能提高输入电阻,也能满足一定放大倍数的要求 根据运放工作在线性区的虚短和虚断两条分析依据,可以推出 图4-2所示电路的闭环电压放大倍数为: R rfl+ rot R3
R2 ∞ － + Δ + R1 uo Rf1 Rf2 Rf3 ui i 1 i f1 i i f2 f3 = = − + + f3 f1 f2 f1 f2 1 o 1 R R R R R u R u A i uf 图示电路既能提高输入电阻，也能满足一定放大倍数的要求。 根据运放工作在线性区的虚短和虚断两条分析依据，可以推出 图4-2所示电路的闭环电压放大倍数为：
例在图4-2所示电路中,已知R1=100k92,Rn=200kg R=200k2,Rn=1k9,求: (1)闭环电压放大倍数4输入电阻r及平衡电阻R2; (2)如果改用图4-1的电路,要想保持闭环电压放大倍 数和输入电阻不变,反馈电阻R应该多大? 解(1)闭环电压放大倍数为: R R 2 rtrt R Ro R1 200×50 R 200+50+ 100 R 1025
例 在图4-2所示电路中，已知R1=100kΩ，Rf1=200kΩ， Rf2=200kΩ， Rf3=1kΩ，求： （1）闭环电压放大倍数Auf、输入电阻ri及平衡电阻R2； （2）如果改用图4-1的电路，要想保持闭环电压放大倍 数和输入电阻不变，反馈电阻Rf应该多大？ R2 ∞ － + Δ + R1 uo Rf1 Rf2 Rf3 ui i 1 i f1 i i f2 f3 解（1）闭环电压放大倍数为： 102.5 1 200 50 200 50 100 1 1 f3 f1 f2 f1 f2 1 = − = − + + = − + + R R R R R R Au f
输入电阻为: R =R1=100k2 平衡电阻为: 2=R1∥(Rn+Ra∥R{3)=100/200+50/1)=668kg2 R (2)如果改用图4-1的电路,由A,=-102.5 R R1=r1=100k2及闭环电压放大倍数的公式Auf=R 可求得反馈电阻R为: R R1=-(-102.5)×100=10250kg2≈10Mg2 此值过大,不切实际
输入电阻为： = = = 1 =100 k 1 1 1 1 R i R i i u r i i 平衡电阻为： R2 = R1 //(Rf1 + Rf2 // Rf3 ) = 100 //(200 + 50 //1) = 66.8 k （2）如果 改用图 4-1 的 电路，由 = −102.5 Au f ， R1 = ri =100 k 及闭环电压放大倍数的公式 1 f R R Au f = − ， 可求得反馈电阻 Rf 为： R f = −Au f R1 = −(−102.5)100 =10250 k 10 M 此值过大，不切实际
2、 、同相输入比例运算电路 根据运放工作在线性区的两条分析 依据可知: 而 0 RI R1 RI i 由此可得: R 1+ F R 输出电压与输入电压的相位相同
ui Rp ∞ － + Δ + uo RF R1 i 1 i f 2、同相输入比例运算电路 根据运放工作在线性区的两条分析 依据可知： 1 f i = i ， i u = u = u − + 而 F o F o f 1 1 1 0 R u u R u u i R u R u i i i − = − = = − − = − − 由此可得： ui R R u = + 1 F o 1 输出电压与输入电压的相位相同
同反相输入比例运算电路一样,为 了提高差动电路的对称性,平衡电 狙Rn=R1∥/R1 F 闭环电压放大倍数为: R 0 1+ F R 可见同相比例运算电路的闭环电压 放大倍数必定大于或等于1。当 电压跟随器 Rr=0或R1=0时, 1,这时输出电压跟随输入电 压作相同的变化,称为电压跟随器
同反相输入比例运算电路一样，为 了提高差动电路的对称性，平衡电 阻 p 1 F R = R // R 。 闭环电压放大倍数为： 1 o F 1 R R u u A i u f = = + 可见同相比例运算电路的闭环电压 放大倍数必定大于或等于 1。 当 Rf = 0 或 R1 = 时 ， uo = ui ， 即 Au f =1，这时输出电压跟随输入电 压作相同的变化，称为电压跟随器。 ui ∞ － + Δ + uo 电压跟随器
例在图示电路中,已知R1=100k92,R=200k92,u4=1V,求输 出电压u,并说明输入级的作用 R R 2 解输入级为电压跟随器,由于是电压串联负反馈,因 而具有极高的输入电阻,起到减轻信号源负担的作用。且 uln1=l1=1V,作为第二级的输入。 第二级为反相输入比例运算电路,因而其输出电压为: R 200 00
例 在图示电路中，已知R1=100kΩ， Rf=200kΩ ，ui=1V，求输 出电压uo，并说明输入级的作用。 ui ∞ － + Δ + R2 ∞ － + Δ + uo Rf R1 uo 1 解 输入级为电压跟随器，由于是电压串联负反馈，因 而具有极高的输入电阻，起到减轻信号源负担的作用。且 uo 1 = ui =1V ，作为第二级的输入。 第二级为反相输入比例运算电路，因而其输出电压为： 1 2 (V) 100 200 o 1 1 o = − u = − = − R R u f
