【精品课件】集成电路应用

v+ iI
+
vo
v–
–
UOM uoma xEC
例：若vOM=12V，Ao=106， -vOM
则|vi|<12V时，运放
处于线性区。
vo +vOM vi
线性放大区
Ao越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之 间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。
理想运放工作在线性区的两个重要法则：
v+ = v– 虚短
RRn1 vo
RvRif12//RvRi2f
时，
三、 双端输入求和电路
双端输入也称差动输入，双端输入求
和运算电路如图12.03所示。其输出电压
表达式的推导方法与同相输入运算电路相
似。
当vi1=vi2 =0时，用 叠加原理分别求出
vi3=0和vi4 =0时的输出 电压vop。当vi3 = vi4 =0时，分别求出vi1=0， 图12.03双端输入求和运算电路 和vi2 =0时的von。
f
i11
v
ii2
i1
) R v i2
( Rv 1i1 Rv i22
Rf R ) )
f
R2
v
f
i2
)
( Rf R1
Hale Waihona Puke v i1Rf R2
vi2 )
二、 同相输入求和电路
在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入 支路，就构成了同相输入求和电路，如图12.02所示。
因运放具有虚断的特 性，对运放同相输入端的 电位可用叠加原理求得:
vo vopvon
RpRf Rn
(vRi33 vRi44)Rf (vRi11vRi22)
当 R 1 R 2 R 3 R 4 R ， R f R '时 R p R ， n
于是
voR Rf (vi3vi4vi1vi2)
7.2 积分和微分运算电路
7.2.1 积分运算电路 7.2.2 微分运算电路
因此，对于工作在线性区的理想运放应满足： “虚短”：即U+=U- ； “虚断”：即I+=I-=0 本章讨论的即是上述“四字法则”灵活、大胆的应用。
7.1概述
7.1.1电子信息系统的组成
图7.1.1 电子信息系统的示意图
例、红外遥控系统
红外发射 红外接收 放大滤波 信号识别
信号执行
7.1.2理想运放在线性区
一、反相放大器（反相比例放大器） 1、基本电路
i1 vs
R1
R2
图7－2
if
iI = 0 v+ = 0
Rf
v+ =v– v– = 0
– iI
vo
又 iI = 0 i1 = if
+
vs vo R1 Rf
vo
Rf R1
R2：平衡电阻。 R2 = R1 // Rf
若R1 = Rf vo = –vs 此为反相器。
if
iI v+
R1
Rf –
vs R2
vo + 图7－3
v – = v+ = vs 由于 if = i1
vo R1 Rf
vs R1
vo
(1Rf R1
)vs
输入电阻为：Ri＝
输出电阻为：Ro＝0
但是电路有共模信号输入
三、电压跟随器
–
vs
+
vo= vs
vo
此为电压跟随器
图7－4
作用?
7.2.2 求和运算电路
先求 v op
vop
(R4 //R')vi3 (1 Rf R3 (R4 //R') R1//R2
) (R3 //R')vi4 (1 Rf R4 (R3 //R') R1//R2
)
vop
R3 R3
(R4 //R')vi3 (1 Rf R3 (R4 //R') R1//R2
)R4 R4
(R3//R')vi4 (1 Rf R4 (R3//R') R1//R2
7.1 求和运算电路 7.2 积分和微分运算电路 7.3 对数和指数运算电路 7.4 模拟乘法器及其应用 7.5 有源滤波器
[引言]： 运算电路是集成运算放大器的基本应用电路，它是
集成运放的线性应用。讨论的是模拟信号的加法、减法 积分和微分、对数和反对数（指数）、以及乘法和除法 运算。
为了分析方便，把运放均视为理想器件： （1）开环电压增益 Au = （2）Ri= ，R=0， （3）开环带宽 BW= （4）当UP=UN 时，Uo=0。没有温漂
v+ iI
+
vo
v
v
vo AVO
v–
–
v0为有限值，Av0=
iI = 0 虚断 图7－1
§7v .2 v 基 本0 运算r i 电 路-求和iI 、v积ri微v分0电路
7.2.1 比例运算电路 作用：将信号按比例放大。
类型：同相比例放大和反相比例放大。
方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样 输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电 压和反馈系数有关。
)
Rp R3
vi3(1R1R//fR2
)Rp R4
vi4(1R1R//fR2)
[(R1//R2)Rf R1 //R2
Rf Rf
](Rp R3
vi3
Rp R4
vi4)
RpRf (vi3 vi4) Rn R3 R4
式中Rp=R3//R4//R , Rn=R1//R2//Rf
再求 von
vonRR1f vi1RRf2 vi2
Rf
R
R
[ R1 (R2 // R')vi1 R2 (R1 // R')vi2 ] Rf R R1 R1 (R2 // R') R2 R2 (R1 // R') R
vo
( Rp R1
vi1
Rp R2
vi2
)(
R
Rf R
Rf Rf
)
Rp Rn
Rf
(vi1 R1
vi2 R2
)
式中当RRppRR1n//, R2 // R'
输出电阻：Ro=0; 输入电阻:Ri=R1 (从输入和地向里看)
2、T形网络反相比例运算电路 N点电流方程：
U i U M Ri R2
UM RR12Ui
i3uRm3RR1R2 3ui
i4 i2i3 uoi2R 2i4R 4
uoR2R 1 R4(1R2R 3R4)ui
二、同相放大器（同相比例放大器）
图12.02 同相求和运算电路
v
(R2 // R')vi1 R1 (R2 // R')
(R1 // R')vi2 R2 (R1 // R')
而
v
Rf
R
R
vo
v v
由此可得出
vo
[ (R2 // R')vi1 R1 (R2 // R')
(R1 // R')vi2 ] R2 (R1 // R')
一、 反相输入求和电路
在 反相比例运算电路的基础上，增加一个
输入支路，就构成了反相输入求和电路，见图
12.01。此时两个输入信号电压产生的电流都
当 流R向1RfR。2所R以f时 输出， 是两输 输入出 信号等 的比于例相 和两。之 输和 入
图12.01 反相求和运算电路
vv
o o
((
iRi1 (Rv