《电子线路（第4版）》课件 第5章 集成运算放大器的应用.ppt

四、实验内容与步骤1．电源的连接分别将两组电源调至12V，两组电源与LM324的接法如图5.15所示。图5.15集成运放的双电源供电连接2.反相比例运算电路的测试实验电路如图所示。（1）在输入端分别接入UI为0.5V,0.2V,?0.2V,?0.5V的直流信号，用万用表测量相应的UO的值，列表计算Auf，并与理论值比较。（2）输入ui为f=1kHz，Ui=100mV的正弦信号，用示波器及交流毫伏表测试输入、输出电压，并比较它们的相位和大小，计算Auf。3.减法运算电路的测试实验电路如图所示。在输入端分别加上直流电压UI1=1V，UI2=2V及UI1=2V，UI2=1V，分别测出相应的输出电压UO，并与理论值相比较。4.加法运算电路的测试在输入端分别接入UI为+4V,+2V,?2V和?4V的直流电压，然后分别测出A,B,C各点电位，并分别测出输出电压UO的值。五、实验分析和总结（1）整理实验数据，结合数据并从理论上验证以上各种运算。（2）回答下列思考题：①理想运算放大器有哪些特点？②如果集成运放改成单电源供电，应如何连接线路？③在比例运算电路中，当ui达到一定数值后，uo不再按线性增大，这是什么原因造成的？本章小结（1）集成运放有线性和非线性两种工作状态，相应地就有两类应用：线性应用和非线性应用。（2）运放工作在线性区的两大特点，即un=up，ii=0是分析工作在线性区运放电路的重要依据。（3）集成运放的线性应用有：组成放大电路、运算电路等。为了工作在线性放大状态，作为线性应用的运放必须引入深度负反馈，此时应用虚短、虚断和虚地等概念可使电路的分析大为简化。（4）运放工作在非线性区的特点是：u+u-，则uo=+UOM；u+u-，则uo=?UOM，输出电压通常只有高电平和低电平两个稳定状态，它可以看成是由输入电压控制的开关。（5）集成运放的非线性应用有：组成电压比较器和非正弦波发生器等。为了使运放工作在非线性状态，必须使运放开环或引入正反馈，分析电路时主要画出它的传输特性或波形。（6）在使用集成运放时应注意做好相应的保护措施，以防不正常工作和损坏。第5章集成运算放大器的应用5.1集成运放的理想化及基本电路5.2运算电路5.3电压比较器5.4集成运放的应用与实验5.1.1集成运放的理想特性－＋＋反相输入端unup同相输入端信号传输方向ui输出端理想运放开环电压放大倍数ouAuO集成放的符号、管脚5.1集成运放的理想化及基本电路1.理想运放的概念理想化的条件：开环电压放大倍数Aod∞;差模输入电阻rid开环输出电阻rod共模抑制比KCMRR∞;0;∞;uuou上限截止频率fH→?。理想运放的符号2．理想运放在线性区的特点（1）虚短：由于两输入端之间的电压差为0，相当于两输入端短路，但又不是真正的短路，故称为“虚短”。虚短实际上指的是两输入端的电压相同，也就是up=un。（2）虚断：由于ii=0，相当于两输入端开路，但又不是真正的断开，故称为“虚断”。虚断表明两输入端没有电流。集成运放的电压、电流，以及“虚短”、“虚断”示意图5.1.2集成运放的两种基本电路1.反相输入放大电路虚地点i1=if（虚断）因为有负反馈，利用虚短和虚断u+=0u－=u+=0（虚地）反馈方式：电压并联负反馈电压放大倍数:例题.R1=10k?,Rf=20k?,ui=-1V。求:uo、Ri。说明R的作用，R应为多大？特点：共模输入电压=0（u－=u+=0）缺点：输入电阻小（Ri=R1）R为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R=R1//Rf2.同相输入放大电路u-=u+=uii1=if（虚断）平衡电阻R=Rf//R1因为有负反馈，利用虚短和虚断反馈方式：电压串联负反馈特点：输入电阻高缺点：共模输入电压≠0（u－=u+=ui）电压放大倍数:Auf=1电压跟随器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。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。ui=u+=u-=uo因为有负反馈，利用虚短和虚断：【例5.1】在图5.3所示的电路中，如果已知R1=1k?,Rf=25k?,ui=0.2V，求：Auf,uo及R?的值。解：由电压放大倍数公式（5-2）可得输出电压为uo=Aufui=?25×0.2=?5V平衡电阻R?为R1与Rf的并联值，即R?=R1