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第1单元 运算放大器及其应用 1.1 集成运算放大器的简单介绍 1.1.1 运算放大器的基本结构特点 电路的简单说明 1.1.2 运算放大器的主要技术指标 1.1.3 理想运算放大器及其分析依据 1. 理想运算放大器 3. 理想运放工作在线性区的特点 1.1.4 通用运算放大器简介 μA741 LM358 LM324 LM311 LM339 高速型 高阻型 高压型 高精度型 大功率型 低功耗型 1.1.6 运算放大器使用时的注意事项 消除自激振荡 运放内部一般都有消振元件，无需外接消振元件。 输入限幅保护 使用时，经常在输入端接有两个相反并联的二极管。 输出限幅保护 可以在输出端接上稳压管限幅电路。 电源保护 为了防止运放因电源反接而损坏，可以在电源接线端各接1个二极管。 1.2 运算放大器在信号运算方面的运用 1.2.1 比例运算 1. 反相比例运算 2. 同相比例运算 1.2.2 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 2. 同相加法运算电路 1.2.3 减法运算电路 由三运放组成的测量放大器 测量放大器的原理电路 1.2.4 积分运算电路 1.2.5 微分运算电路 比例-微分运算电路 1.3 运放在信号比较（处理）方面的应用 有源滤波器 1. 电路 2. 工作原理 1.3.2 电平比较器 1. 基本电压比较器 输出带限幅的电压比较器 过零电压比较器 1.3.3 滞回特性比较器 1.4 运放在波形产生方面的应用 1.4.2 矩形波发生器 1. 电路结构 3. 工作波形 4. 周期与频率 1.4.3 三角波发生器 1. 电路结构 2. 工作波形 3. 周期与频率 与三角波发生器基本相似，由比较器与积分器两部门组成，区别在于积分器增加了一个控制电压输入端，而且比较器与积分器之间用一个二极管来连接。 充电 放电 uo uC t1 t3 t2 T = T1+T2 电容充放电过程，uC 的响应规律为 T1 T2 T –Uo(sat) + Uo(sat) A1：滞回比较器 因 u– = 0 ， 所以当 u+ = 0 时， A1状态改变 A2：反相积分电路 C uo1 R3 DZ R2 + + ? – ? R6 uo R5 R4 + – + + ? – ? A2 A1 R1 ui1 + + ∞ R2 + + ∞ uo2 uo1 uo R6 R6 R4 R4 + + ∞ R2 R1 + ui2 ui + + A2 A1 A3 ? ? ? – – – – – – – + 对A1和A2有 对A3有 改变R1的阻值，即可调节电压放大倍数 三运放电路是差动放大器，放大倍数可调。 由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高。 由虚短及虚断性质可得 i1 = if if =? if i1 uo CF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? uC + – 当电容CF的初始电压为 uC(t0) 时，则有 若输入信号电压为恒定直流量，即 ui= Ui 时，则 ui t O 积分饱和 线性积分时间 线性积分时间 –Uo(sat) uo t O + Uo(sat) ui = Ui 0 ui = –Ui 0 采用集成运算放大器组成的积分电路，由于充电电流基本上是恒定的，故 uo 是时间 t 的一次函数，从而提高了它的线性度。 输出电压随时 间线性变化 Ui –Ui 将比例运算和积分运算结合在一起，就组成 比例-积分运算电路。 uo CF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? RF if i1 电路的输出电压 上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分 这种运算器又称 PI 调节器, 常用于控制系统中, 以保证自控系统的稳定性和控制精度。改变 RF 和 CF，可调整比例系数和积分时间常数, 以满足控制系统的要求。 if i1 由虚短及虚断性质可得 i1 = if uo C1 ui R2 RF + + – – + + ? – ? ui t O uo t O Ui –Ui 上式表明：输出电压是对输入电压的比例-微分 控制系统中， PD调节器在调节过程中起加速作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。 —PD调节器 uo C1 ui R2 RF + + – – + + ? – ? R1 if iR iC _ + ? + ? Cf R1 ui uo C1 Rf PID调节器(比例-积分-微分) P I D P、I:提高精度; D:提高响应速度. t ui 0 t -u0 0 滤波器是一