运放基础知识【行业内容】
由前面介绍可知：集成运放原理及内部结构，而应用时常采用闭环应用线性应用，集成运放可用理想模型来代替。,第一节 理想运放模型及闭环分析,运放模型分类,1.按精度分类：,理想模型：,非理想模型：,运放宏模型：,2.按功能分类：,直流模型：,交流小信号模型：,大信号模型：,噪声模型：,1,课件优选,1、集成运算放大器的转移特性:,输入差模电压的线性工作范围很小（一般仅 十几毫伏），所以常将特性理想化,2、运放线性工作的保障:,两输入端的电压必须非常接近，才能保障运放工作在线性范围内，否则，运放将进入饱和状态。 运放应用电路中，负反馈是判断是否线性应用的主要电路标志。,集成运算放大器的线性应用,2,课件优选,线性应用运放电路的一般分析方法,求输出电压的方法可分步骤进行：,1、利用i+=0，由电路求出同相输入端电压u+ ；,2、利用u+=u-，确定反相输入端电压u-=u+ ；,3、利用已知电压u-，由A电路求出电流i1 ；,4、利用i-=0，求出电流 if =i1 ；,5、由电路F的特性和u-确定输出电压：uo=u-F(if ) ；,6*、检验输出电压是否在线性范围内。,3,课件优选,一、理想运放模型：,理想运放具有如下性能：,1、开环电压增益AUd ;,2、输入电阻Rid ;,3、输出电阻Ro=0;,4、频带宽度BW ;,5、共模抑制比CMRR ;,6、失调、漂移和内部噪声为零 ;,对功能电路非常重要,运放的主要特点,根据以上特点推出理想运放线性应用时的重要特性,4,课件优选,二、线性应用情况下理想运算放大器具有如下特征：,1、u+=u-(虚短),2、 i+=i-=0 (虚断),3、输出端呈电压源特性：,同相和反向输入端电流近似为零；,两输入端电压近似相等；,Ui=U+=U-= Uo / AU ,Ui= Uo / AU 0 ; Ui= Ii Ri 0 ; Ii 0 ;,5,课件优选,反相比例运算,同相比例运算,一、比例运算电路,三、积分微分电路,四、对数指数电路,基本反相积分,基本反相微分,对数电路,二、加、减法运算电路,反相加法运算,同相加法运算,减法运算,第二节 基本运算电路,指数电路,6,课件优选,(1)、I+=0 U+0V,(2)、U-=U+=0V(虚地),(3)、I1=Ui /R1,(4)、I-=0，If =I1= Ui /R1,(5)、,Rp=R1/Rf,1.电路,2.分析,3.构成要求,（R +=R -）,（一）、反相比例运算电路,结论：(1).闭环增益AUf只取决于Rf和R1 ； (2).负号表示Ui与Uo反相；,7,课件优选,（二）、同相比例运算电路,R2=R1/Rf,(1)、I+=0 ,(2)、,(3)、,(4)、I-=0，If =I1,( 5)、,1.电路,3.构成要求,2.分析,（R +=R -）,结论：闭环增益AUf只取决于Rf和R1 ； 而与运放本身无关。,8,课件优选,同相比例运算电路（特例）,电路：,当 Rf =0 ; R1 = 时：上式中的电压增益为：,是一个理想的电压跟随器。,9,课件优选,（一）、 反相加法电路,在反相比例电路的基础上加一输入支路，构成反相加法电路。 两输入电压产生的电流都流向Rf 。所以输出是两输入信号的比例和。,图07.01 反相求和运算电路,Rp,10,课件优选,（二） 同相加法电路,在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了同相输入求和电路，如图所示。,图07.02 同相加法电路,因运放具有虚断的特性； 对运放同相输入端的电位可用叠加原理。,求得：,11,课件优选,结论：(1).同相加法器的输出电压与输入电压U1 Un之和成正比。 (2).缺点：调节某一支路的Rn会影响比例放大倍数 。 (3).优点：输入阻抗高。,12,课件优选,二、 减法电路,减法器为同、反相放大器的组合，利用叠加原理求解：,图07.02 减法电路,1.只考虑U1作用时：,2.只考虑U2作用时：同相端输入电压为：,P ,13,课件优选,3.总输出电压为：,14,课件优选,三、 积分电路,积分运算电路的分析方法与加法电路类似，反相积分运算电路如图所示：,图12.05 积分运算电路,i(t)= if (t),i(t)= ui (t)/R,1.利用运放虚地的概念：,2.电容两端的电压：,15,课件优选,四、 微分电路,微分运算电路如图所示:,图 07.07 微分电路,反映了输入输出的微分关系。,16,课件优选,五、 对数电路,图 07.09 对数运算电路,对数运算电路见图12.08。,图中二极管可用三 极管发射接代替。,17,课件优选,六、 指数运算电路,指数运算电路如图07.10所示。,指数运算电路相当反对数运算电路。,图 07.10 指数运算电路,图中二极管可用三 极管发射接代替。,18,课件优选,第二节、电压比较器,一、 单门限比较器 二、 迟滞比较器 三、 单片集成电压比较器 *四、 窗口比较器 *五、 比较器的应用,比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。 常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较器，具有迟滞特性的比较器。这些比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。,19,课件优选,一、 单门限比较器,(1)过零比较器和单门限电压比较器,过零电压比较器是典型的幅度比较电路。 其电路图和传输特性曲线如图所示。,只有一个门限的 比较器,20,课件优选,将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压值VREF 上 , 就得到单门限比较器。 电路图和传输特性曲线如图所示。,21,课件优选,(2)比较器的基本特点,工作在开环或正反馈状态。 开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。 非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。,22,课件优选,二、迟滞比较器,U 称为上限阈值(触发)电平。,由输出引一电阻分压支路到同相端，电路如图所示。 当输入电压Ui从零逐渐增大：,此时触发电平变为U2 ， U2 称为下限阈值(触发)电平。,图07.03(a)滞回比较 器电路图,23,课件优选,当 Ui逐渐减小，且Ui = U2 以前， 始终等于Uom- ，因此出现如图所示的迟滞特性曲线。,门限宽度 U ：,图07.03滞回比较电路 的传输特性,24,课件优选,
