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1、1 集成运算放大器基础,1.1 集成运算放大器的组成,通常由差动放大电路构成，目的是为了减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗。,通常由共发射极放大电路构成，目的是为了获得较高的电压放大倍数。,通常由互补对称电路构成，目的是为了减小输出电阻，提高电路的带负载能力。,一般由各种恒流源电路构成，作用是为上述各级电路提供稳定、合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。,集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，标“+”的输入端称为同相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相同；标“”的输入端称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相反。（双电源供电）,集成运放的理想化参
2、数： Ado=、 rid=、 ro=0 、KCMR=、等,非线性区分析依据：,当i0，即时，oOM 当i<0，即<时，oOM,1.2 集成运算放大器的理想模型,线性区分析依据：,（1）虚断：由rid=，得ii0，即理想运放两个输入端的输入电流为零。 （2）虚短：由Ado=，得uu，即理想运放两个输入端的电位相等。若信号从反相输入端输入，而同相输入端接地，则uu=0，即反相输入端的电位为地电位，通常称为虚地。,,1.3.1 反相输入比例运算电路,,闭环电压放大倍数为：,,,,图中电阻Rp称为平衡电阻，通常取 ，以保证其输入端的电阻平衡，从而提高差动电路的对称性。,1.3 模拟运算电路,1
3、.3.2 同相输入比例运算电路,,为了提高差动电路的对称性，平衡电阻 。,1.3.3 电压跟随器,在上式，当Rf0时， UoUi 输出电压与输入电压相同 Ri，Ro0（阻抗变换）,,同相放大器,电压跟随器,1.4.1 加法运算电路,1.4 加法和减法运算电路,1.4.2 减法运算电路,思考1：计算下图的电压放大倍数。,A1 = 1+2R2/R1 A2 = R4/R3 A = A1A2,,I,A1 = 1+2R5/R4 =7.667 A2 = 1+49.4k/51k=1.969 A = 15.093,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。即用来比较两个电压的大小，以
4、输出电压的高电平或低电平表示两个输入电压的大小关系。 常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较器和具有滞回特性的比较器。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。 阈值电压：将比较器的输出电压从一个电平翻转到另一个电平时的输入电压值。又称门限电压。,1.5 比较器,(1) 过零比较器和电压幅度比较器,过零电压比较器是典型的幅度比较电路，它的电路图和传输特性曲线如图14.01所示。,1.5.1 固定幅度比较器,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 , 就得到电压幅度比较器，它的电路图和传输特性曲线如图14.02所示。,(2)比较器的基本特点,
5、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。 输入不存在虚短的概念,从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路如图14.03(a)所示。当输入电压vI从零逐渐增大，且:,时， ， 称为 上限阈值(触发)电平。,当输入电压 时， , 此时触发电平变为 ， 称为下限阈值(触发)电平。,图14.03(a) 滞回比较器电路图,1.5.2 滞回比较器,当 逐渐减小，且 以前， 始终等于 ，因此出现如图14.03(b)所示的滞回特性曲线。,回差电压 ：,图14.0
6、3滞回比较电路 的传输特性,比较器主要用来对输入波形进行整形，可以将不规则的输入波形整形为方波输出,其原理图如图14.06所示。,(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波 图14.06 用比较器实现波形变换,1.5.3 比较器的应用,方波发生电路是由滞回比较电路和RC定时电路构成的，电路如图14.07所示。,(1)工作原理,电源刚接通时, 设,电容C充电， 升高。参阅图14.08。,图14.07 方波发生器,1.5.4 方波发生电路,当 时， ，所以 电容C放电， 下降。,当 ， 时，返回初态。,方波周期用过渡过程公式可以方便地求出,图14.08 方波发生器波形图,图14.07 方波发生器,2 振荡电路,该电路是量热仪水位检测电路。 由方波发生器、耦合电路、F/V转换电路、比较电路、稳压电路和整形电路组成。,,,,,,当比较器输入端信号变负时，单稳电路被触发，控制1mA的恒流源以给定的时间周期接到积分器的输入端。输入频率越高，注入到积分器电容上的电荷就越多，输出电压就越高。当积分器的输入端电流等于流过电阻R1和R3的电流时，输出便稳了下来，从而使输出电压正比于输入频率。,F/V转换器AD650,该电路是水位检测电路。 由波形发生器、耦合电路、电压跟随器、电平转换电路和整形电路组成。,,,,,,,Thank You !,
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