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1、会计学1武汉理工大学模电运放电信武汉理工大学模电运放电信(dinxn)第一页，共68页。9.1.1 理想运放理想运放(yn fn)参数参数（b）国内外常用）国内外常用(chn yn)符号符号 9.1 概述概述(i sh)（a）国标符号）国标符号AA 开环电压增益开环电压增益:Avo=,=,（105 很高）很高）输入电阻输入电阻:Ri=,（106 很大）很大）输出电阻输出电阻:ro=0=0 （100 很小）很小）开环带宽开环带宽BW=,（实际中很少）（实际中很少）KCMR=。vP=vN，vO0，失调电压为零；，失调电压为零；越大越好的参数为越大越好的参数为，越小越好的参数为，越小越好的参数为0
2、0。第1页/共68页第二页，共68页。9.1.2 运放的线性工作运放的线性工作(gngzu)状态状态-虚短和虚短和虚断虚断又又 Ri=,（106 很大）很大）ii 0 0 ，即：，即：虚断虚断 利用利用“虚短虚短”和和“虚断虚断”，可以简化运算放大器电路的分析，可以简化运算放大器电路的分析(fnx)过程。过程。vPvN，即：，即：虚短虚短；vOAvo(vPvN)而，而，-VCC vO VCC）开环电压开环电压(diny)增益增益:Avo=,第2页/共68页第三页，共68页。1）运算放大器为理想）运算放大器为理想(lxing)运放：运放：Aod、rid 等均为等均为，ro等等均为均为0。满足满足
3、(mnz)：uNuP，虚短；，虚短；iNiP0，虚断，虚断3）电路构成）电路构成(guchng)：引入电压负反馈。：引入电压负反馈。无源网络无源网络2 2）工作于线性放大区工作于线性放大区:u uO OA Aodod(u uP P u uN N)线性应用时运算放大电路的工作条件线性应用时运算放大电路的工作条件（2）滤波电路：）滤波电路：低通、高通、带通等；低通、高通、带通等；描述方法：描述方法：运分析传递函数运分析传递函数:线性应用：线性应用：（1）运算电路：）运算电路：加、减、乘、加、减、乘、除、积分、微分、对数、指数等；除、积分、微分、对数、指数等；描述方法：描述方法：运算关系式运算关系式
4、 uOf(uI)（3）分析方法：利用）分析方法：利用“虚短虚短”和和“虚断虚断”列相关节点电流方程。列相关节点电流方程。9.1.2 运放的线性工作状态运放的线性工作状态-虚短和虚断虚短和虚断第3页/共68页第四页，共68页。9.1.3 运算放大器的非线性工作运算放大器的非线性工作(gngzu)状状态态 一般一般(ybn)，在线性工作区，在线性工作区，|vP-vN|uN时，时，uOUOM uP2应用：应用：让已知频率的信号通过让已知频率的信号通过,通信通信系统，如收音机等。系统，如收音机等。9.3.1 基本概念基本概念第26页/共68页第二十七页，共68页。2)有有源源滤滤波波(lb)电电路路的
5、的分类分类(4)带阻（带阻（BEF）(陷波陷波)(Band-Elimination Filter)电路电路(dinl)构成：构成：低通低通1高通高通2vivo1vo是否是否(sh fu)可由低通和高通串接而可由低通和高通串接而成？成？怎么构成？怎么构成？1UN即即 vi0 时，时，vOmax=+VCCUPUN 即即vi VN即即viVREF 时，时，vOmax=+VCCVPVN即即viVN，VOH VPVP即即viVT+时，时，vO=VOLVPVN即即viVT-时，时，vO=VOH回差电压回差电压(diny)为：为：vivi上上 升升 时时 与与 VT+VT+比比 较较(bjio)(bjio)
6、，vIvI下下降降时时与与VT-VT-比较比较(bjio)(bjio)。viVT+时，时，vO=VOLViR1VoVREFR2A9.4.3 迟滞电压比较器迟滞电压比较器第48页/共68页第四十九页，共68页。同相输入迟滞电压比较器同相输入迟滞电压比较器ViR1VoVREFR2A 同相输入迟滞电压同相输入迟滞电压(diny)比较器比较器（1）电路）电路(dinl)的组成：的组成：引入正反馈电路引入正反馈电路(dinl)，输入信，输入信号从正相端输入。号从正相端输入。（2）门限电压的计算：）门限电压的计算：令令VP=VN,得到得到(d do)上门限电压为：上门限电压为：得到下门限电压为：得到下门限
7、电压为：VPVN=VREF，VOH VPVN即即viVT+时，时，vO=VOHVNVP即即viVT+时，时，vo=VOHvi到到viVT+时翻转，时翻转，vo=VOHvi到到viVT-时翻转，时翻转，vo=VOL过程分析：过程分析：viuN=uREF，uZ uPURH时，时，uO1=uO2=UOM，D1导通，导通，D2截止；截止；uO=UZ。当当uIURL时，时，uO2=uO1=UOM，D2导通，导通，D1截止；截止；uO=UZ。当当URLuI URH时，时，uO1=uO2=UOM，D1、D2均截止；均截止；uO=0。将将vi变化区间分成三个，变化区间分成三个，第54页/共68页第五十五页，共
8、68页。1）单单门门限限：单单运运放放开开环环，只只有有(zhyu)一一个个阈阈值值，输输入入电电压压单单调调变变化使输出电压只跃变一次。化使输出电压只跃变一次。三种比较三种比较(bjio)器总结器总结2）迟迟滞滞(双双门门限限)：单单运运放放正正反反馈馈，有有二二个个阈阈值值；输输入入电电压压的的变变化化方方向向不不同同，阈阈值值电电压压也也不不同同，上上升升时时阈阈值值为为上上门门(shng mn)限限值值，下下降降时时阈阈值值为下门限值；输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。具有滞回特性。为下门限值；输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。具有滞回特性。2）窗窗口口：双双运运放放开开环环，
9、有有二二个个阈阈值值；输输入入电电压压单单调调变变化化使使输输出出电电压压跃跃变二次。变二次。第55页/共68页第五十六页，共68页。基基本本(jbn)构构成成基本原理：基本原理：通过迟滞比较器输出的正、负饱和电压对通过迟滞比较器输出的正、负饱和电压对RC电路进行充电或放电路进行充电或放电，电容上电压的升高或降低，又作为比较器控制电，电容上电压的升高或降低，又作为比较器控制Uo状态翻转的信状态翻转的信号号(xnho)，Uo的跳变又进而控制了电容上的电压是充电或放电，的跳变又进而控制了电容上的电压是充电或放电，如此循环，可在比较器的输出端得到方波或矩形波。如此循环，可在比较器的输出端得到方波或矩
10、形波。迟滞比较器迟滞比较器RC充放电充放电定时电路定时电路积分电路积分电路Vo9.4.5 方波发生器方波发生器第56页/共68页第五十七页，共68页。R2R1 Uo经经R对对C充电，充电，Uc，以指数规律趋向，以指数规律趋向+UZ，当，当UcUTH，状态状态(zhungti)翻转，翻转，Uo从从+UZ-UZ，C放电，放电，UC减小，当减小，当UcUTL，状态状态(zhungti)翻转，翻转，Uo从从-UZ+UZ，然后周而复始，然后周而复始，Uo为方为方波。波。设设Uc(o)0,Uo=+UZ,UTH、UTL工作工作(gngzu)原理原理 9.4.5 方波发生器方波发生器第57页/共68页第五十八
11、页，共68页。占空比可调电路占空比可调电路(dinl)(dinl)为了为了(wi le)占空比调节范围大，占空比调节范围大，R3应如何取值？应如何取值？正向充电正向充电(chng din)和反向充电和反向充电(chng din)时间常数可调，占空比时间常数可调，占空比就可调。就可调。9.4.5 方波发生器方波发生器第58页/共68页第五十九页，共68页。矩形波经过矩形波经过(jnggu)积分器积分器三角波。三角波。两个两个RC环节环节实际电路将两个实际电路将两个RC 环节环节(hunji)合二为一合二为一uO要取代要取代(qdi)uC，必须改变，必须改变输入端。输入端。集成运放应用电路的分析方
12、法：集成运放应用电路的分析方法：化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算9.4.5 方波发生器方波发生器第59页/共68页第六十页，共68页。l锯齿锯齿(jch)(jch)波发生器波发生器T思考思考(sko)？R3大的大大的大小对波形的影响？小对波形的影响？使三角波电路的正、反向使三角波电路的正、反向(fn xin)积分时积分时间常数不同间常数不同锯齿波电路。锯齿波电路。第60页/共68页第六十一页，共68页。9.5 集成运算放大器应用集成运算放大器应用(yngyng)中应注意中应注意的问题的问题P280：1）集成运算）集成运
13、算(yn sun)放大器器件的选用放大器器件的选用2）集成运算）集成运算(yn sun)放大器器件的测试放大器器件的测试3）集成运算）集成运算(yn sun)放大器器件的调零放大器器件的调零4）集成运算）集成运算(yn sun)放大器器件的保护：放大器器件的保护：（1）电源极性保护；）电源极性保护；（2）输入保护；）输入保护；（3）输出保护）输出保护第61页/共68页第六十二页，共68页。第第 一一 级级 反反 相相 比比 例例(bl)第二级反相加法第二级反相加法例：利用反相信例：利用反相信(xingxn)号求和以实现减法运算号求和以实现减法运算即即当 时得得（减减 法法(jinf)运运算）算
14、）例题例题第62页/共68页第六十三页，共68页。图图1R1RRfvovi1vi2例例2-1：如图电路是由理想：如图电路是由理想(lxing)集成运算放大器构成的放大电路试集成运算放大器构成的放大电路试写出写出VO与与Vi或或Vi1，Vi2及及Vi3之间关系式。之间关系式。解解：方方法法(fngf)一一：根根据据“两两虚虚“列列KCL方方程程图一：图一：vvP P=v=vN N，i ii i=0,v=0,vP P=v=vi1i1,i,iR1R1=i=iRfRf,图图2R4R9R7R6vi1vi2R2R8vo1vo2R1R5R3vovi3R10例题例题(lt)第63页/共68页第六十四页，共68
15、页。例例2-1：如图电路是由理想集成运算：如图电路是由理想集成运算(yn sun)放大器构成的放放大器构成的放大电路试写出大电路试写出VO与与Vi或或Vi1，Vi2及及Vi3之间关系式。之间关系式。图图1RR1Rfvovi1vi2解解：方方法法一一：根根据据(gnj)“两两虚虚“列列KCL方程方程图图2R4R9R7R6vi1vi2R2R8vo1vo2R1R5R3vovi3R10图二：图二：vP=vN，ii=0,vP1=vi1,iR1=iR2,vP2=vi2,iR5=iR6,vP3=vN3例题例题(lt)第64页/共68页第六十五页，共68页。例例2-1：如图电路是由理想集成运算：如图电路是由理
16、想集成运算(yn sun)放大器构成的放放大器构成的放大电路试写出大电路试写出VO与与Vi或或Vi1，Vi2及及Vi3之间关系式。之间关系式。图图1RR1Rfvovi1vi2图图2R4R9R7R6vi1vi2R2R8vo1vo2R1R5R3vovi3R10解解：方方 法法 二二：熟熟 悉悉 基基 本本 运运 算算 单单 元元(dnyun)电路，电路，结结合合(jih)(jih)叠叠加加法法直直接接写写出出单单级级关关系系式式图一：图一：当当v vi1=0=0时，为反相比例运算；时，为反相比例运算；v vi2=0=0时，是同相比例运算时，是同相比例运算例题例题第65页/共68页第六十六页，共68
17、页。例例2-1：如图电路：如图电路(dinl)是由理想集成运算放大器构成的放大电是由理想集成运算放大器构成的放大电路路(dinl)试写出试写出VO与与Vi或或Vi1，Vi2及及Vi3之间关系式。之间关系式。图图1RR1Rfvovi1vi2图图2R4R9R7R6vi1vi2R2R8vo1vo2R1R5R3vovi3R10解解：方方法法二二：熟熟悉悉(shx)基基本本运运算算单单元元电路，电路，结结合合(jih)(jih)叠叠加加法法直直接接写写出出单单级级关关系系式式图二：图二：A1A1、A A2为同相比例运算为同相比例运算当当v vi3=0=0时为同相加法运算，当时为同相加法运算，当v vo2
18、=0=0，v vo1=0=0时为反相比例运算时为反相比例运算例题例题第66页/共68页第六十七页，共68页。例例2-1：如图电路是由理想集成运算放大器构成：如图电路是由理想集成运算放大器构成(guchng)的放大的放大电路试写出电路试写出VO与与Vi或或Vi1，Vi2及及Vi3之间关系式。之间关系式。结束结束(jish)图图1RR1Rfvovi1vi2图图2R4R9R7R6vi1vi2R2R8vo1vo2R1R5R3vovi3R10解解：方方法法二二：熟熟悉悉基基本本(jbn)运运算算单单元电路，元电路，结合叠加法直接写出单级关系式结合叠加法直接写出单级关系式图二：图二：A1A1、A A2为同相比例运算为同相比例运算当当v vi3=0=0时为同相加法运算，当时为同相加法运算，当v vo2=0=0，v vo1=0=0时为反相比例运算时为反相比例运算例题例题第67页/共68页第六十八页，共68页。