电工学简明教程教案11.ppt

* 11.2.5　分立元件放大电路中的负反馈 2．同相输入 11.3.1　比例运算 由运放工作在线性区的依据 可列出 由此得出 闭环电压 放大倍数 若 R1 = ? 则 或 RF = 0 if R1 R2 uO RF ii uI + – + – + – + [例 1]　求图中 uO 的大小 [解] 　　此图为一电压跟随器。电源 + 15 V 经两个 15 k? 的电阻分压后，在同相输入端得到 + 7.5 V 的输入电压。 故 uO = + 7.5 V 　　可见只与电源电压和分压电阻有关其精度和稳定性较高，可作为基准电压 15 k － ＋ uO ∞ + － + 15 k 7 . 5 k + 15 V 　　[例 2]　此图所示的两级运算电路中，R1 = 50 k?，RF = 100 k? 。若输入电压 uI = 1 V ，试求输出电压 uO，并说明输入级的作用。 [解] A1 是电压跟随器 uO1 = uI = 1 V A2 为反相比例运算电路 ∞ + － + ∞ + － + － ＋ u O － ＋ u I A 1 R 1 u O 1 R F R 1 A 2 R 2 11.3.2　加法运算 由图可列出 由上列各式可得 当　R11 = R12 = R1　时， 则上式为 平衡电阻　R2 = R11// R12 // RF uO if R12 R2 RF ii2 uI2 + – R11 iI1 uI1 + – + 11.3.3　减法运算 　　如果两个输入端都有信号输入，则为差分输入。 因为 u? ? u+ ，故上列两式可得 由图可列出 iF R1 R2 uO RF iI uI1 + – R3 + – uI2 + – + – + 11.3.3　 减法运算 当 R1 = R2 ，和 RF = R3 时 平衡电阻　　　R2 = R11// R12 // RF 则上式为 当 RF = R1 时，则得 可见，输出电压与两个输入电压的差值成正比，故可进行减法运算。 if R1 R2 uo RF ii ui1 + – R3 + – ui2 + – + – + iF R1 R2 uO RF iI uI1 + – R3 + – uI2 + – + – + 　　[例 3]　图中，uI1 = uIc1 + uId1 ， uI2 = uIc2 + uId2 ， uIc1 = uIc2 是共模分量，uId1 = ?uId2 是差模分量。如果 R1 = R2 = R3，试问 RF 多大时输出电压不含共模分量？ [解] 欲使 uO 不含共模分量 uIc2，必须满足下列条件： [解] 因 R1 = R2 = R3 ，经整理后得 RF = R1 。此时输出电压 例如　uI1 = 10 mV = (8 + 2) mV = uIc1 + uId1 uI2 = 6 mV = (8 ? 2) mV = uIc2 + uId2 则　　　　　uO = 2uId2 = ?4 mV [例 4]　如图所示，两级运算电路试求 uO 。 [解] 前级 A1 是加法运算电路 uO1 = ? (0.2 ? 0.4 )V = 0.2 V 后级 A2 是减法运算电路 uO = (? 0.6 ? 0.2 )V = ? 0.8 V ∞ + － + ∞ + － + － ＋ u O A 1 R u O 1 R R A 2 R 3 R 3 R 3 R R 0 . 2 V － 0 . 4 V － 0 . 6 V 11.3.4　积分运算 　　用电容代替反相比例运算电路中的 RF，就成为积分运算电路。 if R1 R2 uO RF ii uI + – + – + – + iF uC + – CF 由于反相输入，u? ? 0 故 　　上式表明输出电压正比于输入电压的积分，式中的负号表示两者反相。 R1 CF 称为积分时间常数。 11.3.4　积分运算 uO R1 R2 CF uI + – + – uC + – + – + iF iI 当 uI 为阶跃电压时，则 　　uO 随时间线性增长，最后达到负饱和值。 uO O t uI O t 11.3.5　微分运算 uO RF R2 C1 uI + – + – uC + – + – + iF iI 　　微分运算是积分的逆运算，将积分电路反相输入端的电阻与反馈电容位置对调，就成为微分电路。 由图可列出 故 即输出电压与输入电压对时间的一次微分成正比。 uO RF R2 C1 uI + – + – uC + – + – + iF iI 11.3.5　微分运算 Ui t uO O t uI O 注意：由于此电路工作时稳定性不高， 故实际中很少应用。 　　当 ui 为阶跃电压时 uo 为尖脉冲电压。 11.4　运算放大器在信号处理方面的应用