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1、集成运算放大器的用用电路本讲稿第一页，共二十二页1.1 加法与减法运算电路加法与减法运算电路1.反相加法运算反相加法运算R3=R1/R2/RfiF i1+i2若若 Rf=R1=R2 则则 uO=(uI1+uI2)可见可见输出电压与两个输入电压输出电压与两个输入电压之间之间是是一种一种反相反相输入输入加法加法运算关运算关系。系。本讲稿第二页，共二十二页 R2/R3/R4=R1/Rf若若 R2=R3=R4，则则 uO=uI1+uI2 Rf=2R1 2.同相加法运算同相加法运算由于这种电路涉及到多个电阻的并联运算，给阻值调节带来由于这种电路涉及到多个电阻的并联运算，给阻值调节带来不便，而且还存在共模
2、干扰，故实际中很少采用。不便，而且还存在共模干扰，故实际中很少采用。本讲稿第三页，共二十二页法法 1：利用叠加定理：利用叠加定理uI2=0 uI1 使：使：uI1=0 uI2 使：使：一般一般R1=R 1；Rf=R fuO=uO1+uO2=Rf/R1(uI2 uI1)法法 2：利用虚短、虚断：利用虚短、虚断uo=Rf/R1(uI2 uI1)减法运算实际是差动电路减法运算实际是差动电路3.减法运算电路减法运算电路若四个电阻均相同，则若四个电阻均相同，则uo=uI2 uI1 本讲稿第四页，共二十二页测量放大器测量放大器(或仪用放大器或仪用放大器)同相输入同相输入同相输入同相输入差动输入差动输入uO
3、1uO2对共模信号：对共模信号：uO1=uO2 则则 uO=0对差模信号：对差模信号：R1 中点为交流地中点为交流地为保证测量精度为保证测量精度需元件对称性好需元件对称性好4 4三运放差动放大电路三运放差动放大电路本讲稿第五页，共二十二页仪器放大器仪器放大器是用来放大微弱差值信号的高精度放大器。是用来放大微弱差值信号的高精度放大器。特点：特点：KCMR很高、很高、Ri 很大，很大，Au 在很大范围内可调。在很大范围内可调。仪器放大器单片集成产品：仪器放大器单片集成产品：LH0036、LH0038、AMP-03、AD365、AD524等。等。例：仪器放大器构成的桥路放大器例：仪器放大器构成的桥路
4、放大器温度为规定值时温度为规定值时 RT=R 路桥平衡路桥平衡 uo=0。温度变化时温度变化时 RT R 路桥不平衡路桥不平衡 uo 产生变化。产生变化。仪器仪器放大器放大器RGRTRRRt oVREFuo本讲稿第六页，共二十二页例1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本讲稿第七页，共二十二页例2 求图示电路中uo与uI1、uI2的关系。第第 6 章集成运算放大器的应用章集成运算放大器的应用本讲稿第八页，共二十二页例3差动运算电路的设计差动运算电路的设计条件：条件：Rf=10 k 要求：要求：uo=uI1 2uI2R1=5 k R2=2
5、R3R2/R3=R1/Rf=5/10R2=10 k R3=5 k 本讲稿第九页，共二十二页课堂练习课堂练习本讲稿第十页，共二十二页1.积分运算电路积分运算电路=当当 uI=UI 时，时，设设 uC(0)=0 时间常数时间常数 =R1Cf1.2 积分与微分运算电路积分与微分运算电路本讲稿第十一页，共二十二页反相积分器：反相积分器：如果如果u i=直流电压直流电压,输出将反相积分，经过一定的输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。时间后输出饱和。tui0tuo0-UomTM积分时间积分时间设设Uom=15V,ui=+3V,R=10k ,C=1 F求积到饱和值的时间：求积到饱和值的时间：本讲稿第十
6、二页，共二十二页练练习习:画画出出在在给给定定输输入入波波形形作用下积分器的输出波形。作用下积分器的输出波形。tui0212345tuo0-2-4-6本讲稿第十三页，共二十二页应用举例：应用举例：输入方波，输出是三角波。输入方波，输出是三角波。tui0tuo0本讲稿第十四页，共二十二页例6.4 在图所示电路中。（1）写出输出电压uo与输入电压ui的运算关系。（2）若输入电压ui=1V，电容器两端的初始电压uC=0V，求输出电压uo变为0V所需要的时间。解：（1）由可知，运放A1构成积分电路，A2构成加法电路，输入电压ui经积分电路积分后再与ui通过加法电路进行加法运算。由图可得：本讲稿第十五页
7、，共二十二页将将 代入以上两式，得代入以上两式，得（2）因）因，当，当uo变为变为0V时，有时，有故需经过故需经过，输出电压，输出电压uo变为变为0V本讲稿第十六页，共二十二页R2=Rf虚地虚地虚断虚断RfC1=时间常数时间常数微分电路输出电压：微分电路输出电压：2.微分运算电路微分运算电路 uItOuOtO本讲稿第十七页，共二十二页u+=u-=usio=i1=us/R11.输出电流与负载大小无关输出电流与负载大小无关2.恒压源转换成为恒流源恒压源转换成为恒流源特点：特点：1.3 基本运算电路应用举例基本运算电路应用举例例例6.5 在工程应用中，为抗干扰、提高测量精度或满足特定要求，常常需要进
8、行电压信号和电流信号之间的转换。图示电路称为电压-电流转换器，试分析其输出电流io和输入电压us之间的关系。本讲稿第十八页，共二十二页 例例66 图示电路为图示电路为比例比例-积分运算电路积分运算电路，又称，又称PIPI调节器调节器。它在自动控制系统中得到广。它在自动控制系统中得到广泛应用。试分析其输入、输出电压关系。泛应用。试分析其输入、输出电压关系。解：根据虚短和虚断的概念，由图可得本讲稿第十九页，共二十二页当输入电压为一恒定当输入电压为一恒定Ui值时，输出电压为值时，输出电压为上式的第一项为上式的第一项为比例调节比例调节，第二项为，第二项为积分调节积分调节。设设t t=0=0时，在输入端
9、加入固定电压时，在输入端加入固定电压UiUi，由于电容上电压不能突变，由于电容上电压不能突变，UCf=0UCf=0，电路，电路只只有比例调节运算起作用有比例调节运算起作用，此时，此时 当当t t0 0时时，电容开始充电，电容开始充电，积分运算起作用积分运算起作用，随着时间增长，输出电压作直，随着时间增长，输出电压作直线变化，比例线变化，比例-积分动作的变化规律如图所示。积分动作的变化规律如图所示。积分电路在自动控制系统中常用来实现延时、定时，本例中积分电路在自动控制系统中常用来实现延时、定时，本例中用来延缓过渡过程的用来延缓过渡过程的冲击冲击，使被控制的电机外加电压缓慢上升，避免其转矩猛增，造成传动机械，使被控制的电机外加电压缓慢上升，避免其转矩猛增，造成传动机械的损坏。的损坏。本讲稿第二十页，共二十二页例例7 开关延迟电路开关延迟电路电子开关电子开关当当 uO 6 V 时时 S 闭合，闭合，tuOO6 V1 msuItO 3 VtusO 3 V本讲稿第二十一页，共二十二页例例 8 利用积分电路将方波变成三角波利用积分电路将方波变成三角波10 k 10 nF 时间常数时间常数 =R1Cf=0.1 ms设设 uC(0)=0=5 VuI/Vt/ms0.10.30.55 5uO/Vt/ms=5 V5 5本讲稿第二十二页，共二十二页