模拟电子技术第6章-集成运放的线性应用课件.ppt

1、第6章集成运放的线性应用6.1集成运放的一般应用问题6.2基本运算电路6.3模拟乘法器6.4有源滤波电路应用应用信号运算：加、减、乘、除、积分、微分、对数等信号运算：加、减、乘、除、积分、微分、对数等信号放大信号放大信号处理：滤波、比较、调制等信号处理：滤波、比较、调制等信号产生：正弦波、方波、三角波等信号产生：正弦波、方波、三角波等应用应用=集成运放集成运放+各种反馈各种反馈6.1集成运放的一般应用问题6.1.1应用分类运算放大器的电路模型图6-2集成运放的电压传输特性a)实际特性b)理想特性1.理想集成运算放大器的技术指标1)开环差模电压增益趋于无穷大开环差模电压增益趋于无穷大(Aod)2

2、)差模输入电阻趋于无穷大差模输入电阻趋于无穷大(rid)3)输出电阻趋于零输出电阻趋于零(ro0)4)共模抑制比趋于无穷大共模抑制比趋于无穷大(KCMR)5)输入偏置电流趋于零输入偏置电流趋于零(IIB0)6)频带宽度趋于无穷大频带宽度趋于无穷大(fBW)7)输入失调电压输入失调电压UIO、输入失调电流、输入失调电流IIO以及它们的温漂均为零以及它们的温漂均为零6.1.2线性应用分析方法2.虚短和虚断uPuN 同相输入端与反相输入端两点电位近似相等，同相输入端与反相输入端两点电位近似相等，这种现象称为这种现象称为“虚短虚短”。ipiN0 流过两个输入端的输入电流接近于零，流过两个输入端的输入电

3、流接近于零，这种现象称为这种现象称为“虚断虚断”。6.1.3集成运放应用的实际问题1.集成运放的选择2.集成运放的参数测量3.集成运放使用时可能出现的问题4.集成运放的保护(1)输入端保护图6-3输入保护电路a)反相端输入保护电路b)同相端输入保护电路4.集成运放的保护(2)输出端保护图6-4输出保护电路(3)电源端保护图6-5电源端保护电路6.2基本运算电路6.2.1比例运算电路比例运算电路6.2.2加法和减法运算电路加法和减法运算电路6.2.3积分运算电路和微分运算电路积分运算电路和微分运算电路6.2.4对数运算电路和反对数运算电路对数运算电路和反对数运算电路1.反相输入比例运算电路图6-

4、6反相输入比例运算电路FOI1RuuR 图6-8同相输入比例运算电路2.同相输入比例运算电路FOI1(1)RuuR特例：同相电压跟随器OIuu1.反相输入加法运算电路6.2.2加法和减法运算电路1112OF12()uuuRRR 2.同相输入加法运算电路F2111 12O12+(1)+RR uRuuRRR3.减法运算电路图6-12减法电路a)减法运算电路b)反相输入比例运算电路c)同相输入比例运算电路1.积分运算电路6.2.3积分运算电路和微分运算电路 21tOI1t1cuu dtutRC 图6-15积分电路应用举例a)积分电路b)输入电压波形c)输出电压波形2.微分运算电路IORCduuRiR

5、iRCdt 2.微分运算电路图6-17微分电路用于波形变换1.对数运算电路6.2.4对数运算电路和反对数运算电路IODTSlnuuuURI 2.反对数运算电路(指数运算电路)IT/UORSRReuuiI 6.3模拟乘法器6.3.1模拟乘法器的工作原理6.3.2乘法器应用电路1.变跨导模拟乘法器COXmCXbeRuug R ur E1mTbeTE1(1)IgUrUIYBE3YuuuIRRCOXYXYT2RuuuKuuU R 缺点：缺点：1.只能是正值只能是正值，因而只是一个两象限乘法器，因而只是一个两象限乘法器。2.动态范围很小，只有几十毫伏左右动态范围很小，只有几十毫伏左右 3.温漂会给相乘的

6、结果带来一定的误差温漂会给相乘的结果带来一定的误差 Yu6.3.1模拟乘法器的工作原理2.双平衡模拟乘法器6.3.2乘法器应用电路1.平方和n次方运算电路2.除法运算电路2X1O1X2RuuKR u 注意：是两象限除法器。如果实际电路中的注意：是两象限除法器。如果实际电路中的 为负值，可在模拟乘法器的后面加一为负值，可在模拟乘法器的后面加一级反相放大器。级反相放大器。X2u3.开平方运算电路负电压开平方运算电路2OI1RuuKR图6-29正电压开平方运算电路6.4有源滤波电路6.4.1滤波器的基础知识6.4.2低通有源滤波器(LPF)6.4.3高通滤波器(HPF)6.4.4带通滤波器(BPF)

7、和带阻滤波器(BEF)1.滤波器的功能滤波电路的功能是让指定频段的信号顺利通过，而对其它频段的信号起滤波电路的功能是让指定频段的信号顺利通过，而对其它频段的信号起衰减作用。由于集成运放具有输入电阻大、输出电阻小、电压增益高、负衰减作用。由于集成运放具有输入电阻大、输出电阻小、电压增益高、负载能力强等优点，所以载能力强等优点，所以常用集成运放（工作在线性区）和网络组成有源滤常用集成运放（工作在线性区）和网络组成有源滤波电路。缺点是运放带宽有限，只适用于频率小于几十波电路。缺点是运放带宽有限，只适用于频率小于几十kHz。在滤波器中，把信号能够通过的频率范围称为在滤波器中，把信号能够通过的频率范围称

8、为通带通带；反之，信号受到很；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带阻带；通带和阻带之间的频率称为截通带和阻带之间的频率称为截止频率止频率。实际滤波器的通带和阻带之间存在一定的频率范围称为过渡带。实际滤波器的通带和阻带之间存在一定的频率范围称为过渡带。过渡带越窄，说明电路的选择性越好。过渡带越窄，说明电路的选择性越好。OI()()()usA su s6.4.1滤波器的基础知识2.滤波电路的分类l模拟滤波电路和数字滤波电路模拟滤波电路和数字滤波电路l无源滤波电路和有源滤波电路无源滤波电路和有源滤波电路l低通滤波器低通滤波器(LPF)、高通滤波器、高通

9、滤波器(HPF)、带通滤波器、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器带阻滤波器(BEF)、全通滤波器、全通滤波器(APF)6.4.2低通有源滤波器(LPF)O0IHjjj1juAAuF011RAR H1RC1.一阶低通有源滤波器一阶低通有源滤波器2二阶低通有源滤波器(LPF)0200(j)1jAAQ01RC013QA6.4.3高通滤波器(HPF)1.一阶有源高通滤波电路一阶有源高通滤波电路O02ILjjj1uAAu（）（）L1RCF011RAR 2.二阶有源高通滤波电路二阶有源高通滤波电路202200j120lg20lg1AAQ（）（）（）013QA1.带通滤波器(BPF)图6-37带通滤波器框图a

10、)结构框图b)带通滤波器的理想特性6.4.4带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)1.带通滤波器(BPF)图6-38带通滤波器a)电路图b)幅频特性曲线2.带阻滤波器(BEF)图6-39带阻有源滤波器a)带阻滤波器框图b)带阻滤波器的理想特性2.带阻滤波器(BEF)图6-40带阻有源滤波器a)带阻有源滤波器b)带阻有源滤波器的幅频特性本章小结本章小结理想集成运放就是将集成运放的各项技术指标理想化，即理想集成运放就是将集成运放的各项技术指标理想化，即 ，等，这是分析集成运放应用电路的基本依据。当理等，这是分析集成运放应用电路的基本依据。当理想运放工作在线性区，两个输入端想运放工作在线性区，两

11、个输入端“虚短虚短”，即，即 ，同时两个输入端，同时两个输入端又又“虚断虚断”，即，即 。集成运算放大器是一种高增益直接耦合放大器，它作为基本的电子器件，集成运算放大器是一种高增益直接耦合放大器，它作为基本的电子器件，可实现多种功能电路，如电子电路中的比例、求和、求差、可实现多种功能电路，如电子电路中的比例、求和、求差、积分和微分等模积分和微分等模拟运算电路。拟运算电路。集成模拟乘法器是一种重要的模拟信号的变换与处理功能器件，用途广集成模拟乘法器是一种重要的模拟信号的变换与处理功能器件，用途广泛。除了完成各种运算功能外，还可用在信息工程领域的频率变换技术等方泛。除了完成各种运算功能外，还可用在信息工程领域的频率变换技术等方面。面。有源滤波电路通常是由运放和有源滤波电路通常是由运放和RC网络构成的电子系统，根据幅频响应不网络构成的电子系统，根据幅频响应不同，可分为低通、高通、带通、带阻和全通滤波电路。高阶滤波电路一般都同，可分为低通、高通、带通、带阻和全通滤波电路。高阶滤波电路一般都可由一阶和二阶有源滤波电路组成。可由一阶和二阶有源滤波电路组成。udA ir o0r PNuuPN0ii