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1、书名：模拟电子技术与应用项目教程作者：王继辉ISBN：978-7-111-44950-8定价：28.00出版社：机械工业出版社层次：高职高专集成运算的应用集成运算的应用模拟运算电路1 1模拟运算电路的测试2 2电压比较器3 3 3 4回顾：集成运放的两种工作状态回顾：集成运放的两种工作状态1.1.运放的电压传输特性：运放的电压传输特性：设设：电电源源电压电压VCC=10V。运放的运放的Aod=104Ui1mV时时，运放，运放处处于于线线性区。性区。Aod越大，越大，线线性区越小，性区越小，当当Aod 时时，线线性区性区00 0u uo ou ui i+10V+10V-10V10V+U+Uomo
2、m-U-Uomom-1mV1mV+1mV1mV线性区线性区非线性区非线性区非线性区非线性区+10V-10V+Uom-Uom0uoui 52.2.理想运算放大器：理想运算放大器：开开环电压环电压放大倍数放大倍数 Aod=差摸差摸输输入入电电阻阻 Rid=输输出出电电阻阻 Ro=0为为了了扩扩大运放的大运放的线线性区，性区，给给运放运放电电路引入路引入负负反反馈馈：理想运放工作在线性区的条件：理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈！电路中有负反馈！运放工作在运放工作在线线性区性区的分析方法：的分析方法：虚短（虚短（u+=u-）虚断（虚断（ii+=ii-=0）3.3.线性区：线性区：64.4.非
3、线性区（正、负饱和状态）非线性区（正、负饱和状态）运放工作在非线性区的条件：运放工作在非线性区的条件：电路开环工作或引入正反馈！电路开环工作或引入正反馈！运放工作在非线性区的分析方法在下一节讨论运放工作在非线性区的分析方法在下一节讨论+10V-10V+Uom-Uom0uoui 7一、比例运算电路一、比例运算电路作用：作用：将信号按比例放大。将信号按比例放大。类型：类型：同相比例放大和反相比例放大。同相比例放大和反相比例放大。电路结构：电路结构：引入深度电压并联负反馈或电压串引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样放大倍数与运放本身联负反馈。这样放大倍数与运放本身无关，只与反馈系数即外部元件
4、有关。无关，只与反馈系数即外部元件有关。8i1=i21 1）放大倍数）放大倍数虚短路虚短路虚断路虚断路1.1.反相比例运算电路反相比例运算电路结构特点：结构特点：负反馈引到反相输入负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。端，信号从反相端输入。电压并联负反馈电压并联负反馈uo_ _+RFR1RPuii1i2总电流总电流反馈电流反馈电流 92 2）电路的输入电阻）电路的输入电阻Ri=R1平衡电阻，使输入端对地平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。态时输入级的对称性。RP=R1 /R2uo_ _+R2R1RPuii1i2为为保保证证一一定定的的输输入入
5、电电阻阻，当当放放大大倍倍数数大大时时，需需增增大大R2，而而大大电电阻阻的的精精度度差差，因因 此此，在在放放大大倍倍数数较较大大时时，该该电电路路结结构构不不再再适适用用。10电位为电位为0 0，虚地，虚地输出电阻小；共模电压输出电阻小；共模电压为为 0 0；“虚地虚地”是反相是反相输入的特点。输入的特点。_ _+R2R1RPuii1i23 3）反馈方式）反馈方式电压并联负反馈电压并联负反馈输出电阻很小，输出电阻很小，输入电阻也不大。输入电阻也不大。111 1）共模输入电压为）共模输入电压为0 0，因此对运放的共模抑制比，因此对运放的共模抑制比要求低。要求低。2 2）由于电压负反馈的作用，
6、输出电阻小，可认）由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是为是0 0，因此带负载能力强。接近恒压源。，因此带负载能力强。接近恒压源。3 3）由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此从）由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此从信号源取的电流较大。对信号源要求较高。信号源取的电流较大。对信号源要求较高。5 5）在放大倍数较大时，该电路结构不再适用）在放大倍数较大时，该电路结构不再适用 。4 4）输入和输出反相。）输入和输出反相。反相比例电路的特点：反相比例电路的特点：122.2.同相比例运算电路同相比例运算电路_ _+R2R1RPuiuou-=u+=ui反馈方式：电压串联负反馈，输入电阻高。反馈方
7、式：电压串联负反馈，输入电阻高。虚短路虚短路虚断路虚断路结构特点：结构特点：负反馈引到反负反馈引到反相输入端，信号从同相端相输入端，信号从同相端输入。输入。虚断路虚断路udiuf 133）共模）共模输输入入电压为电压为ui，因此，因此对对运放的共模抑制运放的共模抑制比要求高。比要求高。1）由于）由于电压负电压负反反馈馈的作用，的作用，输输出出电电阻小，可阻小，可认认为为是是0，因此，因此带负载带负载能力能力强强。2）由于串）由于串联负联负反反馈馈的作用，的作用，输输入入电电阻大。阻大。4）输输入与入与输输出同相，放大倍数大于等于出同相，放大倍数大于等于 1。同相比例电路的特点：同相比例电路的特
8、点：14_ _+uiuo此电路是电压串联负反馈，输入电阻大，输此电路是电压串联负反馈，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。器相同，但是电压跟随性能好。结构特点：结构特点：输出电压全输出电压全部引到反相输入端，信部引到反相输入端，信号从同相端输入。号从同相端输入。电压电压跟随器是同相比例运算跟随器是同相比例运算放大器的特例。放大器的特例。3.3.电压跟随器电压跟随器 15二、反相求和运算二、反相求和运算电电路路R12_ _+R2R11ui2uoRPui1 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，实际应用时可
9、适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。以适应不同的需要。16i12iFi11R12_ _+R2R11ui2uoRPui1可用叠加法求可用叠加法求虚地虚地 17三三.减法运算电路减法运算电路_ _+R2R1R1ui2uoR2ui1解出：解出：叠加法叠加法_ _+R2R1R1ui2uoR2ui1差动放大器放大了两个信号的差，可实现减差动放大器放大了两个信号的差，可实现减法运算。法运算。该电路的特点是：该电路的特点是：由于采用双端差动输入，由于采用双端差动输入，故具有高共模抑制比；故具有高共模抑制比；但是由于有并联负反馈存但是由于有并联负反馈存在，故它的输入电阻不高。在，故它的输入电阻不高。
10、18-RF1+ui1uo1R1ui2R2R3-RF2+uoR4ui3R5R6例例1:1:求输入与输出关系求输入与输出关系 19_ _+10k 20k+5V5k ui20k uo1uo_ _+20k 20k 10k 例例2:2:写出输出电压表达式写出输出电压表达式 201.它它们们都引入都引入电压负电压负反反馈馈，因此，因此输输出出电电阻都比阻都比较较小小。2.关于关于输输入入电电阻：反相阻：反相输输入的入的输输入入电电阻小，同阻小，同相相输输入的入的输输入入电电阻高。阻高。3.同相同相输输入的共模入的共模电压电压高，反相高，反相输输入的共模入的共模电电压压小。小。比例运算电路与加减运算电路小结
11、比例运算电路与加减运算电路小结 21i1iFui-+RR2Cuo四四.积分运算电路积分运算电路由于是反相积分故为负由于是反相积分故为负 22若输入方波，输出是三角波。若输入方波，输出是三角波。tui0tuo0思考：思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样如果输入是正弦波，输出波形怎样?也可以构作同相积分电路，也可以构作同相积分电路，则输出为正，输入与输出则输出为正，输入与输出同相。同相。23五五.微分运算电路微分运算电路u=u+=0uit0 0t0 0uou i+uoRR2i1iFC若输入：若输入：则：则：24 25一一.训练目的训练目的（1）研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法等基本运算电
12、路的功能。（2）了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题二二.仪器设备仪器设备12V直流电源1套 函数信号发生器1台 交流毫伏表1块 直流电压表1块 集成运算放大器A7411 电阻器、电容器若干 26三三.训练内容训练内容（1 1）反相比例运算电路）反相比例运算电路1）按图连接电路，接通12V电源进行调零。调零时，将输入端接地，调零端接入电位器RW，用直流电压表测量输出电压U0，细心调节RW，使U0为零（即失调电压为零）。272）输入f100Hz，Ui0.5V的正弦交流信号，测量相应的UO，并用示波器观察uO和ui的相位关系，记录。Ui（V）U0（V）ui、uO波形波形AV实测值实测值计算值
13、计算值 28（2 2）同相比例运算电路）同相比例运算电路1)按图连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记录。Ui（V）U0（V）ui、uO波形波形AV实测实测值值计算计算值值 292）将上图中的R1断开，得下图所示电路重复内容1)。Ui（V）U0（V）ui、uO波形波形AV实测实测值值计算计算值值 30一、单值电压比较器一、单值电压比较器+uouiUR-uoui0+Uom-UomUR当当ui UR时时,uo=-Uom 31+uoui特例：特例：过过零比零比较较器器(UR=0时时)+uouiuoui0 0+UOM-UOM传输特性曲线传输特性曲线ui0则输则输出出为为正，反之正，反之为负为负。ui u-=0 时时,uo=+UOM当当u+u-=0时时,uo=-UOM 36uoui0 0Uom-Uom传输特性曲线传输特性曲线UHUL+uoRR2R1ui上下门限电压：上下门限电压：对称性对称性