电子技术（第二版）电子教案-第4章 集成运算放大器的应用.pptVIP

4.2.3 电压比较器 2、高通滤波器 截止角频率： 4.2.2 采样保持电路 采样阶段：控制信号uG出现时，电子开关接通，输入模拟信号ui经电子开关使保持电容C迅速充电，电容电压即输出电压uo跟随输入模拟信号电压ui的变化而变化。 保持阶段：uG=0，电子开关断开，保持电容C上的电压因为没有放电回路而得以保持。一直到下一次控制信号的到来，开始新的采样保持周期。 运算放大器处在开环状态，由于电压放大倍数极高，因而输入端之间只要有微小电压，运算放大器便进入非线性工作区域，输出电压uo达到最大值UOM。 1、简单比较器 基准电压UR=0时，输入电压ui与零电位比较，称为过零比较器。 输出端接稳压管限幅。设稳压管的稳定电压为UZ，忽略正向导通电压，则uiUR时，稳压管正向导通， uo=0；uiUR时，稳压管反向击穿， uo=UZ时。 输出端接双向稳压管进行双向限幅。设稳压管的稳定电压为UZ，忽略正向导通电压，则uiUR时，稳压管正向导通， uo=－UZ；uiUR时，稳压管反向击穿， uo=＋UZ时。 电压比较器广泛应用在模-数接口、电平检测及波形变换等领域。如图所示为用过零比较器把正弦波变换为矩形波的例子。 2、滞回比较器 设比较器初始状态uo=+UOM，此时同相输入端的电压为： 当ui由低向高变化直至uiuH1时，比较器的输出电压uo由＋UOM跳变至－UOM，此时同相输入端的电压为： * 电子技术 主编 李中发 制作 李中发 2005年1月 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 熟悉一阶滤波器的电路结构、工作原理和分析方法 了解采样保持电路、波形发生电路、信号测量电路的结构和工作原理 了解集成运放在实际应用中的一些注意事项 学习要点 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 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 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=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？ 解（1）闭环电压放大倍数为： 2、同相输入比例运算电路 电压跟随器 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。 例 在图示电路中，已知R1=100kΩ， Rf=200kΩ ， R2=100kΩ， R3=200kΩ ， ui=1V，求输出电压uo。 4.1.2 加法和减法运算电路 1、加法运算电路 2、减法运算电路 例：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。 解：电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成。 例：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。 解：电路由第一级的同相比例运算电路和第二级的减法运算电路级联而成。 例 试用两级运算放大器设计一个加减运算电路，实现以下运算关系： 解 由题中给出的运算关系可知ui3与uo反相，而ui1和ui2与uo同相，故可用反相加法运算电路将ui1和ui2相加后，其和再与ui3反相相加，从而可使ui3反相一次，而ui1和ui2反相两次。根据以上分析，可画出实现加减运算的电路图，如图所示。 由图可得： 例：求图示电路中uo与ui的关系。 4.1.3 积分和微分运算电路 1、积分运算电路 积分电路波形 积分电路用于方波－三角波转换 例 在图示的电路中。 （1）写出输出电压uo与输入电压ui的运算关系。 （2）若输入电压ui=1V，电容器两端的初始电压uC=0V，求输出电压uo变为0V所需要的时间。 2、微分运算电路 4.2 信号处理电路 4.2.1 有源滤波器 滤波器：选出所需要的频率范围内的信号，使其顺利通过；而对于频率超出此范围的信号，使其不易通过。 不同的滤波器具有不同的频率特性，大致可分为低通、高通、带通和带阻四种。 无源滤波器：仅由无源元件R、C构成的滤波器。无源滤波器的带负载能力较差，这是因为无源滤波器与负载间没有隔离