集成电路运算放大器的应用.ppt

【例2】 在下图 所示的电路中, 输入电压uI为正弦波, 画出UR＞0, UR＜0, UR=0 时的输出电压波形。  解：由传输特性得： 2、过零比较器 （过零比较器的门限电压等于零） 图 7 – 35 具有输入保护和输出限幅的比较器 5、运算电路： 作业：P181 1—6思考 7、8、9习题 上节内容复习： 运算电路： 三、积分电路和微分电路 1. 积分电路 图 7 – 11 反相积分电路基本形式 由如下图可进行分析： 因为“-”端是虚地, 即： U- =U+ = 0 则： 而： 式中uC(0)是积分前时刻电容C上的电压, 称为电容端电压的初始值。 所以： 把 代入上式得： 当uC(0)=0 时： 上式中当uc（0）=0 时： 即：输出电压与输入电压的积分成正比。通常把τ =RC叫做时间常数，积分电路中，时间常数τ远大于信号的宽度。其输出电压与输入电压的关系如右图所示： 2、微分电路： 与积分电路相反，将积分电路中的电阻和电容对调即得基本的微分电路。也可画成如下（a）形式： 由于：Iid = 0 、且“-”端虚地，即：U- = U+ = 0 则有： 即：输出电压与输入电压的微分成正比。通常把τ =RC叫做时间常数，微分电路中，时间常数τ远小于信号的宽度。其输出电压与输入电压的关系如右图所示： 四、对数和指数运算电路 在实际应用中，有时需要进行对数运算或反对数(指数)运算。例如，在某些系统中，输入信号范围很宽，容易造成限幅状态，通过对数放大器，使输出信号与输入信号的对数成正比，从而将信号加以压缩。又例如，要实现两信号的相乘或相除等等，都需要使用对数和反对数运算电路。 通过晶体管的PN结的伏安特性可实现对数和反对数运算电路。 1、对数运算电路： 最简单的对数运算器是将反相比例放大器的反馈电阻Rf换成一个二极管或三极管，如右图所示。 由于：Iid = 0 、且“-”端虚地，即：U- = U+ = 0 则有： 而： 即： 即输出电压与输入电压的对数成正比。对数电路中，输入电压必须为正，输出电压的幅值不超过0.7伏。输出电压还与UT和IS有关，而UT和IS对温度很敏感，所以此电路的漂移严重，不能付诸于实用。一般改善的办法是：用对管消除IS的影响；用热敏电阻补偿UT的温度影响。具有温度补偿的对数运算电路见P252。 2. 指数运算电路 图 7 – 17 基本指数运算电路 由于“-”端是虚地： 当uIUT时： 又因为 iF=iD，故： §7.3有源滤波器 一、基本概念 1、滤波器：即为能从输入信号中选出有频率的信号使其顺利通过，而将无用频率的信号加以抑制或衰减的电子电路叫做滤波器。 2、滤波器的分类：由采用元件的不同可分为无源滤波器和有源滤波器。无源滤波器即为由无源元件 R、L、C组成；有源滤波器由有源器件如集成运放和RC网络组成。由所能通过的频率范围，又可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器四种。 3、滤波器的幅频特性及表示：对有源模拟滤波器，可以将其视为一个线性网络，其电压传输关系是频率的函数，可以表示为： 对以上四种滤波器，理想情况下的幅频特性如下： a为低通滤波器、b为高通滤波器、c为带通滤波器、d为带阻滤波器 图7 – 23 无源滤波器及其幅频特性 4、无源滤波器的基本特性： 图7 - 23(a)中： 图7 - 23(b)中： 它们的截止角频率均为 无源滤波电路主要存在如下问题:  (1) 电路的增益小, 最大仅为1。  (2) 带负载能力差。 如在无源滤波电路的输出端接一负载电阻RL, 如图7 - 23(a)、 (b)虚线所示, 则其截止频率和增益均随RL而变化。以低通滤波电路为例, 接入RL后, 传递函数将成为 式中 可见增益 , 而截止频率。为了克服上述缺点, 可将RC无源网络接至集成运放的输入端, 组成有源滤波电路。 二、一阶有源低通滤波器 1、电路及组成： 由一阶RC低通电路与一级电压跟随器组成。由集成运放A组成电压跟随器，其优点是输入电阻高，输出电阻低，隔断了负载RL对RC网络的影响，带负载的能力很强。如使上电路还具有一定的放大作用，将电压跟随器改为同相放大器即可。如右图所示： 2、幅频特性及滤波原理： 对上电路： 对运放： 则： 则电压传输特性（频率特性