第六章集成放组成的运算电路.docVIP

第六章 集成运放组成的运算电路知 识 点 教 学 要 求 掌握 理解 了解 运算电路的分析方法 √ ? ? 基本运算电路的结构及工作原理 √ ? ? 对数和反对数运算电路的工作原理 ? √ ? 模拟乘法器 工作原理 ? √ ? 基本应用电路及分析方法 √ ? ? 运放使用中的几个问题 选型、调零、消振和保护 ? ? √ 运算电路的误差分析 ? ? √ 　本章的难点是： 模拟乘法器的工作原理，实际运算放大器运算电路的误差分析。 三、教学内容 ?6.1运算电路的分析方法?由于运算放大器的增益很高，引入负反馈后很容易满足深度负反馈条件，可实现性能优越的各种数学运算电路。为了突出基本概念，减少复杂的计算，在分析各种运算电路时，将集成运放视为理想器件。 1．理想运放的特性???? 和都趋向无限大，并且、、和均等于零，其它参数也不考虑，这就是理想运算放大器。 2．运放的工作状态????在运算电路中，由于电路引入深度负反馈，运放工作在线性状态。当输入信号过大时，输出信号受直流电源电压的限制，将会出现非线性失真。 3．虚短、虚断和虚地????对于工作在线性区的运放，下述两条重要结论普遍适用，也是分析运放应用电路的基本出发点。????虚短——运放两个输入端之间的电压差近似等于零。????虚断——流入运放输入端的电流近似等于零。????当信号从反相输入端输入，且同相输入端的电位等于零时，“虚短”的结论可引深为反相输端为“虚地”的结论。 4．分析计算方法????对纯电阻和运放组成的电路，利用虚短和虚断的结论和求解线性电路的方法，直接求解输出与输入的关系。????对于含有电容和电感的复杂运算电路，可运用拉氏变换，先求出电路的传递函数，再进行拉氏反变换后得出输出与输入的函数关系。 6.2基本运算电路基本运算电路包含比例、加法、减法、积分和微分运算电路，其输入输出函数呈线性关系，也称为线性运算电路。 1．比例运算电路????反相输入比例运算电路是电压并联负反馈电路，它具有输出和输入电阻都小等特点。通过增大信号源与运放输入端串联电阻可提高电路输入电阻，但同时会出现电路增益降低的情况。若要在提高输入电阻的同时不降低增益，反馈电阻应该用T形电阻网络代替。????同相输入比例运算电路是电压串联负反馈电路，它具有输出电阻小、输入电阻大等特点，但运放输入端承受的共模电压近似等于输入信号，实际应用中应避免最大输入信号电压大于运放最大输入共模电压UICM的情况出现。 2．加法运算电路????当多路输入信号从反相输入端输入时，可构成反相输入加法电路。由于反相输入端存在“虚地”，所以各路输入信号电流相互独立，电路设计中参数选择比较方便。????当多路输入信号从同相输入端输入时，可构成同相输入加法电路。各路输入信号在同相输入端叠加时，并不是相互独立，电路设计和调试比较麻烦。 3．减法运算电路????反相输入比例运算电路和同相输入比例运算电路合并可实现差分比例运算，当比例系数等于1时就实现了减法运算。利用反相输入比例运算电路和反相输入加法电路串接也可实现减法运算。 4．积分运算电路????用电容器替换反相输入比例运算电路的反馈电阻，可构成积分运算电路。积分电路能把输入电压转换成与之成比例的时间量，因而具有延时和定时的功能，常用于非正弦信号发生器和模数转换电路之中。 5．微分运算电路????互换积分运算电路中电阻和电容器，可构成微分运算电路。微分电路对高频噪声和干扰十分敏感，简单微分电路很少直接应用。6.3对数和反对数运算电路????用二极管或晶体管替换反相输入比例运算电路的反馈电阻，可构成对数运算电路。互换对数运算电路中电阻和二极管或晶体管，可构成反对数运算电路。这种电路输入信号只能是单极性，并且输出信号受温度影响较大，实际应用时需加温度补偿电路。????需要注意：对数和反对数运算电路输入输出呈非线性关系，但运放本身仍工作在线性区。 6.4模拟乘法器1．工作原理????利用上述对数电路、加法电路和反对数电路可构成乘法运算电路；若将加法电路改为减法电路则可构成除法运算电路。这种电路只能实现单象限乘法或除法运算。????利用带电流源的差分放大电路晶体管的跨导正比于电流源的电流的这一原理可实现变跨导式乘法器。目前一般采用两级差分放大电路实现四象限单片集成乘法器。 2．基本应用电路????利用模拟乘法器、运算放大器及不同的外围电路可构成诸如除法、求根、求幂运算和有效值测量等多种应用电路。????分析和设计这种电路时，应注意输入信号的极性以保证运放工作在线性区，即电路工作在闭环负反馈状态。6.5运放使用中的几个问题1．选型????集成运放有通用型和专用型之分，一般应用时首先考虑选择通