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第11章 集成运算放大器 11.1 集成运算放大器的简单介绍 11.1.1 集成运算放大器的特点 11.1.3 主要参数 11.1.4 理想运算放大器及其分析依据 1. 理想运算放大器 3. 理想运放工作在线性区的特点 11.2 运算放大器在信号运算方面的运用 11.2.1 比例运算 1. 反相比例运算 2. 同相比例运算 2. 同相比例运算 11.2.2 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 2. 同相加法运算电路 11.2.3 减法运算电路 11.2.4 积分运算电路 11.2.5 微分运算电路 比例-微分运算电路 11.3 运放在信号处理方面的应用 11.3.1 有源滤波器 1. 电路 2. 工作原理 11.3.3 电压比较器 1. 基本电压比较器 输出带限幅的电压比较器 过零电压比较器 2. 滞回比较器 11.4 运算放大器电路中的负反馈 11.4.1 并联电压负反馈 11.4.2 串联电压负反馈 11.4.3 串联电流负反馈 11.4.4 并联电流负反馈 11.4.4 并联电流负反馈 例1： 例2： 滤波器是一种选频电路。 它能选出有用的信号，而抑制无用的信号，使一定频率范围内的信号能顺利通过，衰减很小，而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减很大。 无源滤波器：由电阻、电容和电感组成的滤波器。 有源滤波器：含有运算放大器的滤波器。 缺点：低频时体积大，很难做到小型化。 优点：体积小、效率高、频率特性好。 按频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等。 模拟开关 模拟输入信号 11.3.2 采样保持电路 S uC + – ui + – uo + – + + ? – ? 采样保持电路，多用于模 - 数转换电路（A/D）之前。由于A/D 转换需要一定的时间，所以在进行A/D 转换前必须对模拟量进行瞬间采样，并把采样值保存一段时间，以满足A/D 转换电路的需要。 用于数字电路、计算机控制及程序控制等装置中。 采样存储 电容 控制信号 电压跟随器 11.3.2 采样保持电路 1. 电路 采样阶段： uG为高电平， S 闭合(场效应管导通)， ui对存储电容C充电， uo= uC = ui 。 保持阶段： uG为 0， S 断开(场效应管截止)，输出 保持该阶段开始瞬间的值不变。 采样脉冲 ui t o uG t o 采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。 S uC + – ui + – uo + – + + ? – ? 电压比较器的功能： 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的 大小和极性。 用途： 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合 。 运放工作在开环状态或引入正反馈。 理想运放工作在饱和区的特点： 1. 输出只有两种可能 +Uo (sat) 或–Uo (sat) 当 u+ u－ 时， uo = +Uo (sat) u+ u－ 时， uo = – Uo (sat) 不存在 “虚短”现象 2. i+= i－ ? 0 仍存在“虚断”现象 电压传输特性 uo u+– u– –Uo(sat) +Uo(sat) 饱和区 O 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) 运放处于开环状态 阈值电压(门限电平)：输出跃变所对应的输入电压。 ui uo O UR UR uo ui R2 + + ? – ? R1 + – + + – – 当 u+u– 时，uo= +Uo (sat) u+u– 时，uo= –Uo (sat) 即 uiUR 时，uo = +Uo (sat) ui UR 时，uo = – Uo (sat) 可见，在 ui =UR 处输出电压 uo 发生跃变。 参考电压 动画 ui t O UR O uo t +Uo (sat) –Uo (sat) t1 t2 单限电压比较器： 当 ui 单方向变化时， uo 只变化一次。 UR uo ui R2 + + ? – ? R1 + – + + – – 电压传输特性 –Uo(sat) +Uo(sat) ui uo O UR ui UR，uo=+ Uo (sat