PAGEPAGE24.4集成運放線性應用電路教案課題名稱集成運放線性應用電路所屬科目模擬電路教學對象中職電子技術應用專業班同步教材模擬電路技術基礎課型新授￡復習教材主編歐小東課程性質理論教學￡實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時4課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、多媒體教學課件線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標：（1）了解集成運放線性應用電路的類型；（2）掌握集成運放的比例運算、加法運算、減法運算、積分和微分運算電路的工作原理；（3）掌握集成運放應用于信號轉換電路、交流耦合放大器和有源濾波器的工作原理。能力目標：（1）會分析集成運放的比例運算、加法運算、減法運算、積分和微分運算電路；（2）會分析集成運放應用于信號轉換電路、交流耦合放大器和有源濾波器。素質目標：（1）養成自主學習的習慣；（2）具備良好的人際交往能力、團隊合作精神和優質服務意識；（3）養成嚴謹、細致的學習習慣。教學重點集成運放的比例運算、加法運算（求和）、減法運算、積分和微分運算電路的工作原理。教學難點集成運放應用于信號轉換電路、交流耦合放大器和有源濾波器的工作原理。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師：發布任務、推送資源，在線答疑解惑。學生：接收學習任務，查找相關資料自主學習；提出疑問。線下教學過程批注任務四集成運放線性應用電路集成運放線性應用電路的類型歸納：4.4.1比例運算電路1．反相比例運算電路（1）電路結構。反相比例運算電路如圖4-19所示。其中，uI由反相輸入端輸入，經反相放大后輸出；R1是輸入電阻；Rf是反饋電阻；R2是平衡電阻。①反饋類型判別：②平衡電阻R2的作用：（2）輸出電壓與輸入電壓的關系。分析工作在線性區集成運放的依據是“虛短”和“虛斷”。由“虛斷”可知iI+=iI-≈0，可得i1=if，uI+=-R2iI+≈0。由“虛短”可知uI+≈uI-≈0。可見，反相輸入端與地等電位，具有接地的特點，這一性質稱為“虛地”。“虛地”是所有工作于線性區的理想集成運放在反相輸入時具有的共同特性。分析過程：（3）反相比例運算電路的特例—反相器（也稱倒相器）。（4）反相比例運算電路應用和分析實例。【例5】理想集成運放如圖4-19所示，已知R1=25kΩ、Rf=100kΩ，集成運放的飽和輸出電壓Uom=12V，試求：（1）輸入、輸出電阻Ri和Ro，以及平衡電阻R2的大小。（2）輸入uI分別為10mV、-10mV、1V、-1V、5V、-5V時對應的輸出電壓uO。2．同相比例運算電路（1）電路結構。同相比例運算電路圖4-22所示。（2）輸出電壓與輸入電壓的關系。

（3）同相比例運算電路的特例—電壓跟隨器。電壓跟隨器的電路符號如圖4-23所示。（4）同相比例運算電路應用和分析實例。【例8】在如圖4-25所示的電路中，已知R1=100kΩ，Rf=200kΩ，R2=100kΩ，R3=200kΩ，uI=1V，求輸出電壓uO。可見，圖4-25所示的電路也是一種同相比例運算電路。【例8】重要結論：在同相比例運算電路中，當同相輸入端采用電阻分壓輸入方式時，uI+≠uI，公式不再適用。此時，輸出電壓的通用公式應為。4.4.2加法運算電路輸出電壓與若干輸入電壓之和成比例的電路稱為加法運算電路，也稱求和電路。它有反相輸入和同相輸入兩種接法。1．反相輸入加法運算電路（1）電路結構。（2）輸出電壓與輸入電壓的關系。2．同相輸入加法運算電路（1）電路結構。（2）輸出電壓的計算。3．反相輸入加法運算電路應用和分析實例。【例11】由理想集成運放構成測量電壓的電路中如圖4-30所示。已知集成運放的輸出端接有滿量程為5V、滿度電流為500μA的直流電壓表，若想得到25V、15V、10V、1V、0.5V幾種不同的量程，試求Ri1～Ri5。4.4.3減法運算電路輸出電壓與若干輸入電壓之差成比例的電路稱為減法運算電路。可以用加法器構成減法運算電路，或者利用差動式電路實現減法運算。1．利用反相信號求和實現減法運算圖4-31所示為用加法器構成減法電路。其中，第一級為反相比例放大器，若Rf1=R1，則uO1=-uI1；第二級為反相加法器。

2．利用差動式電路實現減法運算（1）電路結構。（2）輸出電壓與輸入電壓的關系。3．差動式電路實現減法運算應用和分析實例。【例13】如圖4-34所示，求uO與uI1、uI2的關系。4.4.4積分和微分運算電路積分運算和微分運算互為逆運算，它們被廣泛應用于波形的產生和變換中。以集成運放作為放大器，以電阻和電容作為反饋網絡，可以實現這兩種運算。1．積分運算電路（1）電路結構。積分運算電路如圖4-37所示。（2）輸出電壓與輸入電壓的關系。（3）積分運算電路的波形變換作用。2．微分運算電路（1）電路結構。（2）輸出電壓與輸入電壓的關系。4.4.5集成運放的其他線性應用電路1．信號轉換電路（1）電壓/電流轉換電路。電壓/電流轉換電路的作用是把輸入電壓轉換為與之成比例的輸出電流，有同相輸入式和反相輸入式兩種電路結構，如圖4-40所示。（2）電流/電壓轉換電路。電流/電壓轉換電路的作用是把輸入電流轉換為與之成比例的輸出電壓。電流/電壓轉換電路如圖4-41所示。2．交流耦合放大器交流耦合放大器如圖4-42所示。其中，圖4-42（a）所示為反相交流耦合放大器，對輸入交流信號而言，構成了反相比例放大器；圖4-42（b）所示為同相交流耦合放大器，對輸入交流信號而言，構成了同相比例放大器。3．有源濾波器（1）濾波器的概念與分類。濾波器的概念：能使有用的頻率信號順利通過而同時抑制無用頻率信號的功能電路。濾波器的分類：①按構成器件的不同，可分為無源濾波器和有源濾波器；②按頻率特性的不同，可分為低通、高通、帶通和帶阻4類濾波器；③按電感、電容選頻元器件的個數，可分為一階、二階和高階3類濾波器。圖4-43所示為4類濾波器的頻率特性。（2）有源濾波器簡介。由集成運放構成一階濾波器的類型有多種。信號既可以由同相輸入端輸入，也可以由反相輸入端輸入；既可以由輸入端實現對濾波特性的控制，也可以通過控制負反饋量的方法來實現對濾波特性的控制。①一階低通濾波器。同相輸入型一階低通有源濾波器電路如圖（a）、（b）所示，濾波特性如圖（c）所示。②一階高通濾波器。同相輸入型一階高通有源濾波器如圖4-45所示，讀者可自行分析其濾波工作原理。利用上述原理，可構成反相輸入型低通/高通濾波器，也可構成帶通/帶阻濾波器。由于篇幅所限，此處不再贅述。應知應會

知識小結（1）集成運放電路有比例運算電路、加法運算（求和）電路、減法運算電路、積分運算電路、微分運算電路。（2）集成運放的其他線性應用電路有信號轉換電路