1、,集成运算放大器的应用,第四章,一、理想集成运算放大器的分析依据,1) u+ u(虚短),证：,uo = Aud (u+ u) = Aud uid,u+ u = uo/Aud 0,2) i+ i 0 (虚断),证：,i+ = uid / Rid 0,同理 i 0,2. 理想运放工作在非线性区的两个特点,1)u+ u时， uo = Uomax,u+ u 时, uo= UOmax,2)i+ i 0 (虚断),1. 理想运放工作在线性区的两个特点, 4.1 集成运算放大器在信号运算电路中的应用,1、反相比例运算放大器,虚地点,i1=iF+ ib-=iF , ib- =0,ib+ =0,u+ =0,u
2、=u+=0,平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1/RF,（一 ）比例运算电路,二、信号运算电路,例1. R1=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo ，RP应为多大？,Au=-（RF/R1）=-20/10=-2 uo= Au ui=(-2)(-1)=2V RP=R1/RF=10/20=6.7 k,2、同相比例运算放大器,u-= u+= ui,ib+ =0,ib- =0,iF=i1,RP=R1/RF,当RF=0时,Au=1,uo=ui,电压跟随器,例2. R1=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo ，RP应为多大？,uo= Au ui=(3)(-1
3、)=-3V RP=R1/RF =10/20=6.7 k,例3 在图示电路中，已知R1=100k， Rf=200k ，ui=1V，求输出电压uo，并说明输入级的作用。,例:求输出和输入的关系,分析：u+=u-=0（虚短）i1=i2 （虚断）,（二） 加法运算：,虚地,若R1 =R2 =R,取RP= R1/ R2/RF,i1 + i2= iF,（三）减法运算,ui2作用,ui1作用,ib+ =0,ib- =0,u- = u+,例4：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。,解：电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成。,例5：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。,解：电路由第一级的同
4、相比例运算电路和第二级的减法运算电路级联而成。,例6. R1=10k , R2=20k , ui 1=-1V， ui 2=1V 。求:uo,（四） 微分运算：,u-= u+= 0,ib- =0,（五）积分运算,uc = -uo,u-= u+= 0,按结构分：有源滤波器（由R、C和运算放大器组成，具有滤波和电压放大作用）和无源滤波器（由R、C或R、L电路组成）,滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，保留下有用信号，让某一频率段的信号通过 。,4.2 集成运算放大器在信号处理方面的应用,按允许通过的频率范围分：,低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤
5、波器（BEF）,一、滤波器,各种滤波器理想的幅频特性：,（1）低通,（2）高通,（3）带通,（4）带阻,滤波器的用途,滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。,1、有源低通滤波器,传递函数：,通带增益：,截止频率：,二、有源滤波器,幅频特性及幅频特性曲线,传递函数：,幅频特性：,缺点：阻带衰减太谩。,传递函数：,通带增益：,截止频率：,2、有源高通滤波器,幅频特性：,缺点：阻带衰减太谩。,幅频特性及幅频特性曲线,传递函数：,可由低通和 高通串联得到,低通截止频率,高通截止频率,必须满足,三、带通滤波器,特点：运放处于开环状态。,当ui
6、 UR时 , uo = +Uom 当ui UR时 , uo = -Uom,（一）若ui从同相端输入,四、电压比较器,UR,当ui UR时 , uo = -Uom,（二） 若ui从反相端输入,过零比较器: (基准电压UR =0时),例：利用电压比较器将正弦波变为方波。,电路改进：用稳压管稳定输出电压。,比较器的特点,1. 电路简单。,2. 当Ao不够大时， 输出边沿不陡。,3. 容易引入干扰。,一. 产生自激振荡的条件,只有正反馈电路才能产生自激振荡。,4.3 集成运算放大器在信号产生方面的应用-正弦波振荡器,反馈信号代替了放大 电路的输入信号。,Xd=Xf,所以，自激振荡条件也可以写成：,自激
7、振荡的条件：,（1）振幅条件：,二.起振条件和稳幅原理,起振条件：,结果：产生增幅振荡,（略大于）,1、被动：器件非线性 2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益,稳幅过程：,起振时，,稳定振荡时，,稳幅措施：,1.放大电路 控制电源向振荡器提供能量 2.正反馈网络 将输出信号的部分或全部返回输入端 3.选频网络:只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。常用的选频网络有RC选频和LC选频 4.稳幅环节:使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。,三.正弦波振荡器的一般组成,四、RC正弦波振荡电路（Page 128),RC 串并联网络的选频特性,R1C1 串
8、联阻抗：,R2C2 并联阻抗：,选频特性：,1.定性分析：,（1）当信号的频率很低时。,R1,R2,其低频等效电路为：,其频率特性为：,当=0时， uf=0，F=0=+90,当时， uf=，F,（2）当信号的频率很高时。,R1,R2,其高频等效电路为：,其频率特性为：,当=时， uf=0，F=0=-90,当时， uf=，F,0=？ Fmax=？,由以上分析知：一定有一个频率0存在， 当=0时，F最大，且 =0,2. 定量分析,R1C1 串联阻抗：,R2C2 并联阻抗：,频率特性：,通常，取R1R2R，C1C2C，则有：,式中：,可见：当 时， F最大，且 =0,Fmax=1/3,RC串并联网络完整的频率特性曲线：,当 时， F= Fmax=1/3,
