1、集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用第七章第七章 信號的運算和處理信號的運算和處理7.1.1 7.1.1 理想運放理想運放7.1.2 7.1.2 基本運算電路基本運算電路一、比例運算電路一、比例運算電路二、加減運算電路二、加減運算電路三、積分和微分運算電路三、積分和微分運算電路 在分析運算放大器的電路時，一般將它看在分析運算放大器的電路時，一般將它看成是成是理想的運算放大器理想的運算放大器。 理想化的主要條件：理想化的主要條件：7.1.1 理想運放理想運放odaidr0orcmrkhf0iou0ioi0dtduio0dtdiioo()pnuf uu運算放大器的傳輸特性uo uuuo

2、(sat)uo(sat)uimuim線性區線性區正飽和區正飽和區 負飽和區負飽和區 uoup+unau 表示運算放大器輸出電壓與輸入表示運算放大器輸出電壓與輸入電壓之間關系的曲線稱為電壓之間關系的曲線稱為傳輸特性傳輸特性7.1.1 理想運放理想運放o()upnua uuo()0pnuuuua運放工作在線性區的分析依據運放工作在線性區的分析依據相當于兩輸入端之間相當于兩輸入端之間短路短路，但又未真正短路，故稱，但又未真正短路，故稱 “虛短虛短” 相當于兩輸入端之間相當于兩輸入端之間斷路斷路，但又未真正斷路，故稱，但又未真正斷路，故稱 “虛斷虛斷”。2. ip in 0 1. up un差模輸入電

3、阻差模輸入電阻idr i+所以所以uoup+unrid， uo 是有限值是有限值，ua 7.1.1 理想運放理想運放uo+uu +運放工作在飽和區的依據運放工作在飽和區的依據ip = in 0 ridiuo uuo非線性區非線性區 非線性區非線性區 當當pnuupnuuo(sat)ouu (sat)oouu 時，時，pnuu注注 意意7.1.1 理想運放理想運放1 1、加上、加上負反饋負反饋工作在工作在線性區線性區2 2、開環開環或加上或加上正反饋正反饋工作在工作在非線性區非線性區理想運放的理想運放的兩個工作區兩個工作區(2)電信號處理電路電信號處理電路：有源濾波、整流。：有源濾波、整流。(2

4、)整形電路整形電路：比較器：比較器(1)電信號運算電路電信號運算電路：加法、減法、微分、積加法、減法、微分、積分分、對數、反對數、乘法、除法等、對數、反對數、乘法、除法等(1)電信號產生電路電信號產生電路：正弦波、非正弦波：正弦波、非正弦波 7.1基本運算基本運算電路電路 7.1.2 比例運算電路比例運算電路 7.1.3 加減運算電路加減運算電路 7.1.4 微分與積分運算電路微分與積分運算電路 7.1.5 對數與指數運算電路對數與指數運算電路 7.1.6 乘法運算電路乘法運算電路1.1.反相比例運算電路反相比例運算電路fiii 0 uu1i1iiruruui ffruruuioof i1ou

5、rruf 1iofrruuafu frrr/12 7.1.2 7.1.2 比例運算電路比例運算電路由運放工作在線性區的依據可得由運放工作在線性區的依據可得閉環電壓放大倍數閉環電壓放大倍數平衡電阻平衡電阻iouu frr 1若若則則ifr1r2uorfiiui+反相器反相器1.1.反相比例運算電路反相比例運算電路i1ourruf 7.1.2 7.1.2 比例運算電路比例運算電路由運放工作在線性區的依據可得由運放工作在線性區的依據可得ifr1r2uorfiiui+rifr if特點：特點：1. .為深度電壓并聯負反饋，為深度電壓并聯負反饋，auf = rf / r 12. 輸入電阻較小輸入電阻較小

6、r if = r13. uic = 0，對，對 kcmr 的要求低的要求低u+ = u = 01.1.反相比例運算電路反相比例運算電路7.1.2 7.1.2 比例運算電路比例運算電路t型網絡反相比例運算電路2.2.同相比例運算電路同相比例運算電路fiii iuuu 1i1irurui ffruuruuioiof i1o)1(urruf 1iof1rruuafu 由運放工作在線性區的依據得由運放工作在線性區的依據得閉環電壓放大倍數閉環電壓放大倍數0 fr0iuu 1r若若則則或或ifr1r2uorfiiui+電壓跟隨器電壓跟隨器7.1.2 7.1.2 比例運算電路比例運算電路2.2.同相比例運算

7、電路同相比例運算電路i1o)1(urruf ifr1r2uorfiiui+7.1.2 7.1.2 比例運算電路比例運算電路 特點：特點：1. 為深度為深度電壓串聯負反饋電壓串聯負反饋auf = 1 + rf /r12. 輸入電阻大輸入電阻大r if = 3. ，對，對 kcmr 的要求高的要求高uic = u iu+ = u = ui由運放工作在線性區的依據得由運放工作在線性區的依據得例例 求輸出電壓求輸出電壓 uo11i1i1rui fiiruiiio21f )(i212i111ourrurruff 12i2i2rui frrrr/12112 平衡電阻平衡電阻uoifr12r2rfii2ui

8、2+r11ii1ui1+7.1.3 7.1.3 加減運算電路加減運算電路1.1.反相求和電路反相求和電路由運放工作在線性區的依據得由運放工作在線性區的依據得若若 rf = r11= r22 則則 uo = (ui1+ ui2) r2 / r3 / r4 = r1/ rf urru)1(1fo)/)(1(i242342i1432431fourrrrrurrrrrrru i242342i143243/urrrrrurrrrru 若若 r2 = r3 = r4 ，則則 uo = ui1+ ui2 rf = 2r1 2. 2. 同相求和運算同相求和運算7.1.3 7.1.3 加減運算電路加減運算電路平

9、衡電阻平衡電阻i2323urrru 兩個輸入端都有信號輸入兩個輸入端都有信號輸入因為因為 uui11i23231o)1(urrurrrrruff foiirruuruiruu1111i1i1)( ifr1r2uorfiiui1+r3+ui2+平衡電阻平衡電阻frrrr/1327.1.3 7.1.3 加減運算電路加減運算電路3. 3. 減法運算電路減法運算電路減法運算實際是差分電路減法運算實際是差分電路兩個輸入端都有信號輸入兩個輸入端都有信號輸入i11i23231o)1(urrurrrrruff ifr1r2uorfiiui1+r3+ui2+7.1.3 7.1.3 加減運算電路加減運算電路3.

10、3. 減法運算電路減法運算電路一般一般r1 = r2 ； rf = r3uo = rf /r1( ui2 ui1 )儀表放大器（書儀表放大器（書p379p379）精密放大器）精密放大器）特點特點：高共模抑制比高共模抑制比 高輸入阻抗高輸入阻抗 高放大倍數高放大倍數)(21(1i221fiouurrrru 1 1、積分運算、積分運算1i1rui ofddfuict i1f1dou tur c 7.1.4 7.1.4 積分與微分運算電路積分與微分運算電路微分運算電路微分運算電路tuciddi11 1fiitucrriuddi1fffo 7.1.4 7.1.4 積分與微分運算電路積分與微分運算電路7

11、.1.4 7.1.4 積分與微分運算電路積分與微分運算電路逆函數型微分運算電路逆函數型微分運算電路12ii2112ouurr 231oouu dtr c 2131ioruu dtrr c 231.ior r c duurdt7. 1.5 對數運算電路對數運算電路利用利用pn結的指數結的指數特性實現對數運算特性實現對數運算douu ruiii rdtd/usdeuii sdtdlniiuu itslnuuri itslnuuri運算精度受溫度影響運算精度受溫度影響0i u7. 1.5 對數運算電路對數運算電路icruiirbetuucesiii elncbetsiuuilniobetsuuuui r 采用三極管的對數運算電路采用三極管的對數運算電路運算精度受溫度影響運算精度受溫度影響7. 1.5 指數運算電路指數運算電路beiuubetuuresiii eituuorsui ri er ituusi e0i u運算精度