石油《电子技术》教学资料包 资源推荐 4.doc

PAGE 94 电子技术学习指导与习题解答 PAGE 93 第4章 集成运算放大器的应用 第4章 集成运算放大器的应用 4.1 学习要求 （1）掌握理想运算放大器在线性和非线性应用时的分析方法。 （2）掌握集成运算放大器的反相、同相、差动3种基本输入方式及其电路的特点。 （3）熟悉比例、加减、积分、微分等基本运算电路的结构、工作原理、特点和功能。 （4）能分析由基本运算电路组合而成的其他运算电路。 （5）熟悉电压比较器的电路结构、工作原理和分析方法。 （6）熟悉一阶滤波器的电路结构、工作原理和分析方法。 （7）了解采样保持电路、波形发生电路、信号测量电路的结构和工作原理。 （8）了解集成运算放大器在实际应用中的一些注意事项。 4.2 学习指导 本章重点： （1）理想运算放大器在线性和非线性应用时的分析方法。 （2）集成运算放大器的反相、同相、差动3种基本输入方式及其电路的特点。 （3）各种基本线性运算放大电路的结构、工作原理、特点和功能。 （4）电压比较器的电路结构、工作原理和分析方法。 （5）一阶滤波器的电路结构、工作原理和分析方法。 本章难点： （1）各种基本线性运算放大电路的分析计算。 （2）多级运算放大电路输出电压与输入电压的关系分析。 （3）电压比较器、波形发生器等电路的分析。 本章考点： （1）应用“虚断”和“虚短”分析各种线性运算放大电路。 （2）多级运算放大电路的分析计算。 （3）电压比较电路的分析计算。 （4）RC正弦波振荡电路的分析计算。 4.2.1 集成运算放大器的线性应用 线性应用是指运算放大器工作在线性状态，即输出电压与输入电压是线性关系，主要用以实现对各种模拟信号进行比例、求和、积分、微分等数学运算，以及有源滤波、采样保持等信号处理工作，分析方法是应用“虚断”和“虚短”这两条分析依据。线性应用的条件是必须引入深度负反馈。集成运算放大器线性应用的基本电路以及输出电压与输入电压的关系（电压传输关系）如表4.1所示。 表4.1 集成运算放大器线性应用的基本电路以及输出电压与输入电压的关系 名称 电路 电压传输关系 说明 反 相 比 例 运 算 电压并联负反馈 R2为平衡电阻 同 相 比 例 运 算 电压串联负反馈 R2为平衡电阻 电 压 跟 随 器 电压串联负反馈 反 相 加 法 运 算 电压并联负反馈 R2为平衡电阻 减 法 运 算 当，时 Rf对ui1电压并联负反馈，对ui2电压串联负反馈 运用叠加定理分析 积分运算 电压并联负反馈 R1为平衡电阻 微 分 运 算 电压并联负反馈 R1为平衡电阻 有 源 低 通 滤 波 器 电压并联负反馈 有 源 高 通 滤 波 器 电压并联负反馈 4.2.2 集成运算放大器的非线性应用 非线性应用是指运算放大器工作在饱和（非线性）状态，输出为正的饱和电压，或负的饱和电压，即输出电压与输入电压是非线性关系，主要用以实现电压比较、非正弦波发生等，分析依据是，时，时，其中为转折点。线性应用的条件是工作在开环状态或引入正反馈。集成运算放大器非线性应用的基本电路以及电压传输关系如表4.1所示。 表4.1 集成运算放大器线性应用的基本电路以及输出电压与输入电压的关系 名称 电路 电压传输关系 说明 任意电压比较器 反相输入 ， 时， 时， 时为过零比较器 同相输入 ， 时， 时， 时为过零比较器 限 幅 电 压 比 较 器 反相输入 ， 时， 时， 时为过零比较器 同相输入 ， 时， 时， 时为过零比较器 滞 回 比 较 器 上门限电压 下门限电压 回差电压 4.2.3 波形发生电路 1．正弦波发生电路 （1）自激振荡条件 自激振荡：一个放大电路的输入端不外接输入信号，在输出端仍有一定频率和幅值的信号输出的现象称为自激振荡。 自激振荡条件为： 幅值条件：，表示反馈信号与输入信号的大小相等。 相位条件：，表示反馈信号与输入信号同相，即必须是正反馈。 起振条件：。 正弦波振荡器由基本放大电路、正反馈网络和选频网络3部分组成，选频网络用以产生单一频率的正弦波。 （2）RC正弦波振荡器 RC正弦波振荡器由带有电压串联负反馈的基本放大电路和具有选频作用的RC正反馈网络组成，如图4.1所示。电路的振荡频率为： 起振条件为： 即 图4.1 文氏电桥振荡器 2．非正弦波发生电路 非正弦波发生电路一般由开关特性器件（如电压比较器等）、反馈电路和延时电路（RC充放电回路或积分电路）组成，没有选频网络，按产生的信号波形不同，主要有方波发生电路、三角波发生电路和锯齿波发生电路等。 4.3 习题解答 4.1 在如图4.2所示电路中，稳压管稳定电压V，电阻kΩ，电位器kΩ，试求调节Rf时输出电压uo的变化范围，并说明改变电阻RL对uo有无影响。 分析