电子技术基础课件 第二章 集成运放及其应用电路.pptVIP

要求设计一个电路具有如下特性： 最大不失真输出电压UO=±14V 输入输出同相 能将Ui=1V的输入信号放大至11V UO + VCC Vss R1 Rf R2 Ui + 同相比例放大电路 A + - 问：若Ui=2V，输出电压UO=？ “虚短” U+=U- 此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。 +- vs vo 由图得 因 特点 A + - 反相加法器 - + A R2 Rf +- vs2 vo if i2 R1 i1 +- vs1 因 则 因 则 即 整理得 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vs2=0 则 令vs1=0 则 例如 反相求和电路可十分方便地改变某一电路的输入电阻，来改变电路的比例关系，而不影响其它路的比例关系。 - + A R2 Rf +- vs1 vo R1 +- vs2 R3 利用叠加原理： 则 参照同相比例放大器 若：Rn=R1//R2=Rp=R3//Rf 则 问：输入阻抗: Ri=? 它的共模输入信号大，因此它的应用不如反相加法器应用广泛。 令vs2=0， 则 令vs1=0， Rf - + A R3 vs1 vo R2 vs2 R1 差模输入电阻：Rif=2R1 若：Rn=R1//Rf=Rp=R2//R3，且R1=R2 则 优点：输入阻抗大，共模抑制比高 去掉R1之间的地，可提高共模抑制比，同时R1可调节差模电压增益。 有源积分器 - + A R C +- vs vo 则 - + A R C +- vs vo voff 当t→∞时,Vo→-∞（－VEE） 当Vs=0, t→∞ 时,Vo→-∞（－VEE） 例题: 画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。 t ui 0 2 1 2 3 4 5 t uo 0 -2 -4 -6 有源微分器 - + A R C +- vs vo 波形变换 t vs 0 输入方波 微分输出尖脉冲 t vo 0 1） 抗干扰能力较差 由于微分电路对ui的变化速率非常敏感，而干扰又是迅速变化的高频信号，所以它的抗干扰性能较差。 2） 会引起自激振荡 由于微分电路对ui将产生相位滞后，若此滞后效应与运放内部的相位滞后作用结合起来，就会带来自激振荡。 i iR uo ui RP R C 改进措施： 限流 限制uo 相位补偿 功能:将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输出一个状态（高、低电平）。 构成:利用运放电路工作于非线性状态所具有的特性:输出与输入关系uo=f(ui)是非线性函数。 uo ui 0 +UOM -UOM 1.运放工作在非线性状态的判定： 电路开环或引入正反馈 2.运放工作在非线性状态的分析方法： 若U+＞U- ，则UO=+UOM；若U+＜U- 则UO=-UOM 虚断(运放输入端电流=0) 注意:此时不能用虚短！ uo ui 0 +UOM -UOM 电压比较器可分为单门限比较器、滞回比较器和窗口比较器三大类。 特点：运放开环工作。 - + A vo vI + - R1 D1 D2 R R （VREF =0） R1限流电阻，与D1、D2共同构成电平变换电路。 VOH = VZ + VD(on) VOL= -( VZ + VD(on) ) vI vo VOH VOL 0 比较特性 t vO 0 t vI 0 比较器输出电压由+Uomax(或-Uomax)跳变到-Uomax (或+Uomax)时对应的输入电压称为阈值电压。单门限比较器仅具有一个阈值电压。 过零比较器 - + A vo vI + - R3 D1 D2 R1//R2 VREF R1 R2 i1 i2 分析方法： 1）令v-= v+求出的输入电压vI 即门限电平。 2）分别分析vI大于、小于门限时的输出vO电平。 令 得门限电平 即v+v- 若 则vO=VOL 即v+v- 若 则vO=VOH 比较特性 vI vo VOH VOL VREF R2 R1 - 单限比较器 单限比较器优点： 电路结构简单，可不计有限KCMRR的影响。 单限比较器缺点： 电路抗干扰能力差。 例如：过零比较器，当门限电平附近出现干扰信号时，输出会出现误操作。 t vO 0 vI t 0 - + A vo vI + - R3 D1 D2 R VREF R1 R2 特点 正反馈电路。 具有双门限。 令 得门限电平： 迟滞宽度： vI vo VOH 0 比较特性 VOL VIL VIH 上门限电压 下门限电压 反相输入迟滞比较器 - + A vo vI + - R3 D1 D2 R VREF R1 R2 令 得门限电平： 迟滞宽度： vI vo VOH 0 比较特性 VOL VIL VIH