电工电子技术教学课件作者少学时教学课件作者第4版林平勇课件习题答案ch123课件.ppt

12.3 理想集成运算放大器的分析方法 12.3.1 理想运算放大器 12.3.2 反相输入运算电路的分析方法 12.3.3 同相输入运算电路的分析方法 12.3.4 差分输入运算电路的分析方法 12.3.5 非线性电路的分析方法 理想化的主要条件： 开环差模电压增益 开环差模输入电阻 开环输出电阻 共模抑制比 在分析运算放大器的电路时，一般把运算放大器看成理想元件。 12.3.1 理想运算放大器 + – + + – + u+ u– uo 开环共模输入电阻 运算放大器输出电压与输入电压之间的关系曲线称为传输特性。 实际运放电压传输特性 uo o UO+ UO- 线性工作区 正饱和区 负饱和区 + – + + – + u+ u– uo 很大 UO- 、UO+为负、正饱和电压。 当 很小时，运放工作 在线性区。 理想运放传输特性 uo o UO+ UO- 正饱和区 负饱和区 + – + + – + u+ u– uo 理想运放 时， 当 为了让运放工作在线性区，必须加负反馈，限制其闭环电压放大倍数。 注意：工作在饱和区的理想运放 时， 当 时， 工作在线性区的理想运放 相当于两输入端之间短路, 但又未真正短路，故称 “虚短” 。 相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称 “虚断”。 2. i+= i– = 0 1. u+= u– ,而uo是有限值, 运放开环输入电阻 由于 故从式 ,可知 + – + + – + u+ u– uo （虚短） （虚断） i– i+ 12.3.2 反相输入运算电路的分析方法 1. 反相比例运算电路 虚断 虚地 平衡电阻 输入电阻: ri 若 则 iF R1 Rf i1 uI R? + – + – + + – + uo u+ u- 例12.4 有一电阻式压力传感器，其输出阻抗为500?，测量范围是（0~10）Mpa,其灵敏度是+1mV/ 0.1Mpa,现在要用一个输入0V~5V的标准表来显示这个传感器测量的压力变化，需要一个放大器把传感器输出的信号放大到标准表输入需要的状态，设计放大器并确定各元件参数。 解： 采用反相比例构成放大器， 放大器的最高输入电压为： （10 Mpa/ 0.1Mpa）? 1mV=100mV 放大器的最高输出电压（标准表的最高输入）为5V。 放大倍数： 5/ 0.1 =50 第一级放大后再接一级反相器，使相位符合要求。 （1）取 为信号源内阻的20倍。 （2） （3） （4） 运放采用LM741，10V对称电源供电。 （5） （6） R1 Rf R? + – + + – + R12 Rf2 R2? + – + + – + 2. 反相加法运算电路 iF = i1 + i2 若 Rf = R1= R2 则 uO = ? (uI1+ uI2) R = R1 // R2 // Rf 平衡电阻 iF R1 Rf i1 uI1 R? uI2 + – + – + + – + uo u+ u- i2 3. 反相积分电路 = R1 Cf 称为积分时间常数。 当uI为阶跃电压时，则 uo 0 t uI 0 t uo随时间线性下降，最后达到负饱和值。 iF R1 Cf i1 uI R? + – + – + + – + uo u+ u- *例 12.5 利用积分电路将方波变成三角波。 10 k? 10 nF 时间常数 ? = R1Cf = 0.1 ms 设 uC(0) = 0 = ? 5 V uI/V t/ms 0.1 0.3 0.5 5 ? 5 uO/v t/ms = 5 V 5 ? 5 R1 Cf uI R? + – + – + + – + uo 4. 反相微分电路 虚地 虚断 RfC1称为微分时间常数 当uI为阶跃电压时， uo为尖脉冲电压。 uI 0 uo 0 t iF Rf C1 i1 uI R? + – + – + + – + uo u+ u- – + 12.3.3 同相输入运算电路的分析方法 1. 同相比例运算 R2 = R1 // Rf 平衡电阻 当 R1 = ? 时， 跟随器 或当R1 = ?，Rf = 0 时， R1 iF Rf i1 uI R2 + – + + – + uo u+ u- Rf uI R2 + – + + – + uo uI + – + + – + uo 同相比例运算主要特点： （1）输入与输出信号同相。 （2）输入电阻大，输出电阻小。 （3）存在共模输入信号，对 KCMR 的要求高。 例12.6 如图所示电路，计算输出电压uo 的大小。 + – + – + + – + uo u+ 解：该电路是一电压跟随器