运算放大器详细的应用电路(很详细)
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§8.1 比例运算电路8.1.1 反相比例电路1. 基本电路电压并联负反馈输入端虚短、虚断特点:反相端为虚地,所以共模输入可视为0,对运放共模抑制比要求低输出电阻小,带负载能力强要求放大倍数较大时,反馈电阻阻值高,稳定性差。
如果要求放大倍数100,R1=100K,Rf=10M2. T型反馈网络(T型反馈网络的优点是什么?)虚短、虚断8.1.2 同相比例电路1. 基本电路:电压串联负反馈输入端虚短、虚断特点:输入电阻高,输出电阻小,带负载能力强V-=V+=Vi,所以共模输入等于输入信号,对运放的共模抑制比要求高2. 电压跟随器输入电阻大输出电阻小,能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§8.2 加减运算电路8.2.1 求和电路1.反相求和电路2.虚短、虚断特点:调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系3.同相求和电路4.虚短、虚断8.2.2 单运放和差电路8.2.3 双运放和差电路例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路,使 V o=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解:用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K,且R4= 100K则:R1=50K R2=20K R5=10K平衡电阻 R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K例2:如图电路,求Avf,Ri解:§8.3 积分电路和微分电路8.3.1 积分电路电容两端电压与电流的关系:积分实验电路积分电路的用途将方波变为三角波(Vi:方波,频率500Hz,幅度1V)将三角波变为正弦波(Vi:三角波,频率500Hz,幅度1V)(Vi:正弦波,频率500Hz,幅度1V)思考:输入信号与输出信号间的相位关系?(Vi:正弦波,频率200Hz,幅度1V)思考:输入信号频率对输出信号幅度的影响?积分电路的其它用途:去除高频干扰将方波变为三角波移相在模数转换中将电压量变为时间量§8.3 积分电路和微分电路8.3.2 微分电路微分实验电路把三角波变为方波(Vi:三角波,频率1KHz,幅度0.2V)输入正弦波(Vi:正弦波,频率1KHz,幅度0.2V)思考:输入信号与输出信号间的相位关系?(Vi:正弦波,频率500Hz,幅度1V)思考:输入信号频率对输出信号幅度的影响?§8.4 对数和指数运算电路8.4.1 对数电路对数电路改进基本对数电路缺点:运算精度受温度影响大;小信号时exp(VD/VT)与1差不多大,所以误差很大;二极管在电流较大时伏安特性与PN结伏安特性差别较大,所以运算只在较小的电流范围内误差较小。
运放基本应用电路运放基本应用电路运算放大器是具有两个输入端,一个输出端的高增益、高输入阻抗的电压放大器。
若在它的输出端和输入端之间加上反馈网络就可以组成具有各种功能的电路。
当反馈网络为线性电路时可实现乘、除等模拟运算等功能。
运算放大器可进行直流放大,也可进行交流放大。
R f使用运算放大器时,调零和相位补偿是必须注意的两个问题,此外应注意同相端和反相端到地的直流电阻等,以减少输入端直流偏流 U I 引起的误差。
U O 1.反相比例放大器 电路如图1所示。
当开环增益为 ∞(大于104以上)时,反相放大器的闭环增益为: 1R R U U A f I O uf -== (1) 图1 反相比例放大器 由上式可知,选用不同的电阻比值R f / R 1,A uf 可以大于1,也可以小于1。
若R 1 = R f , 则放大器的输出电压等于输入电压的负值,因此也称为反相器。
放大器的输入电阻为:R i ≈R 1直流平衡电阻为:R P = R f // R 1 。
其中,反馈电阻R f 不能取得太大,否则会 产生较大的噪声及漂移,其值一般取几十千欧 到几百千欧之间。
R 1的值应远大于信号源的 O 内阻。
2.同相比例放大器、同相跟随器 同相放大器具有输入电阻很高,输出电阻很低的特点,广泛用于前置放大器。
电路原理图如图2所示。
当开环增益为 ∞(大于104以上 图2 同相比例放大器 )时,同相放大器的闭环增益为:1111R R R R R U U A f f I O uf +=+== (2) 由上式可知,R 1为有限值,A uf 恒大于1。
同相放大器的输入电阻为:R i = r ic其中: r ic 是运放同相端对地的共模输入电阻,一般为108Ω;放大器同相端的直流平衡电阻为:R P = R f // R 1。
若R 1 ∞(开路),或R f = 0,则A u f 为1,于是同相放大器变为同相跟随器。
此时由于放大器几乎不从信号源吸取电流,因此 U可视作电压源,是比较理想的阻抗变换器。
(1)反相比例放大器:将输入加至反相端,同时将正相端子接地,由运放的虚短和虚断V U U 0==+-,又有102R U U R U U i -=---,得输出为:i U R RU 210-= 仿真电路为:取:Ω==k R R 2221,tV U sin 21=,得到输出结果为:tV U sin 40-=输出波形为:(2)电压跟随器:当同相比例放大器的增益为1时,可得到电压跟随器,其在两个电路的级联中具有隔离缓冲作用。
可消除两级电路间的相互影响。
其仿真波形为:取输入为4V,频率为1kHz的方波,得到输出结果为:(3)同相比例放大器:将INA133的2,5和1,3端子分别并联,以此运放作为基本放大器,反馈网络串联在输入回路中,且反馈电压正比于输入电压,引入串联电压负反馈。
反馈电压1211U R R R U f +=由运放的虚短和虚断,有输出电压为:1120)1(U R R U += 其仿真电路为:取tV U sin 21=,Ω==k R R 2212,得到结果为:tV U sin 60= 其输出波形为:(4)反相器:当方向比例放大器增益为1时可得到反相器电路,其仿真电路为:取:tV U sin 21=,输出结果为:tV U U sin 210-=-=仿真输出波形为:(5)同相相加器;将输入信号引至同相端,得到同相相加器由INA133内置电阻设计如下电路,得到输出结果为:210U U U += 仿真电路为:取tV U sin 21=,tV U sin 32=,由公式得到结果为:tV U sin 50= 仿真输出波形为:(6)相减器:将输入信号分别加在INA133的正相和反相输入端,可得到相减电路,其仿真电路如下: 其输出结果为:210U U U -=取tV U sin 51=,tV U sin 22=,计算输出结果为:tV U sin 30=其仿真输出波形为:(7)积分器:利用INA133及电容可构成反相积分器,仿真电路如下图,电阻2R 与运放构成积分器,电阻1R 可起到保护作用,防止低频信号增益过大。
实验六集成运算放大器的线性应用(最全)word资料实验六 集成运算放大器的线性应用一、设计目的1.熟悉µA741集电路使用技术要求。
2.掌握µA741的运算电路的组成,并能验证运算的功能。
二、电路结构及说明1.反相放大器电路结构:理想条件下,表达式:1f i o u R Ru u A -==。
说明:21R R =时电路保持平衡。
2.同相放大器电路结构理想条件下,表达式:1f i o u 1R R u u A +==。
说明:21R R = ,f 3R R =电路保持平衡,减少输入引起失调电压的误差。
3.反相比例加法器电路结构 理想条件下,表达式)(B A 4fo u u R R u +-=。
说明:43R R =,543//R R R =电路保持平衡;单电源供电,利用分压方式得A u 、B u 。
4.差动减法器电路结构 理想条件下,达式)(B A 3fo u u R R u --=。
说明:43R R =电路保持平衡。
5.反相积分器电路结构理想条件下,表达式:dt t u CR u )(1i 1o ⎰-=。
说明:输入方波信号,输出是输入对时间的积分,负号表示输入与输出反相。
当输入电压为方波时,输出电压为三角波,其输出电压的峰值为:)2(211P -SP P -OP TC R u u -=(1)C 为反馈元件。
f R 为分流电阻,它是给直流反馈提供通路避免失调电压在输出端产生积累电荷,使积分器产生饱和,f R 取大些可改善积分线性。
(2)21R R =保持电路平衡。
(3)当选择时间常数T C R ==1τ时,那么:P -SP 1P -SP P -OP 41)2(21u T C R u u -=-=。
(其中T 表示信号频率的周期) 三、实验仪器1. 直流稳压电源 一台 2.函数信号发生器 一台 3.示波器 一台 4.晶体管毫伏表 一台 5.数字万用表 一块 四、设计要求和内容1.反相放大器。
运算放大器7大经典电路实图分析!运放的基本分析方法:虚断,虚短。
对于不熟悉的运放应用电路,就使用该基本分析方法。
运放是用途广泛的器件,接入适当的反馈网络,可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。
8号线攻城狮1运放在有源滤波中的应用上图是典型的有源滤波电路(赛伦-凯电路,是巴特沃兹电路的一种)。
有源滤波的好处是可以让大于截止频率的信号更快速的衰减,而且滤波特性对电容、电阻的要求不高。
该电路的设计要点是:在满足合适的截止频率的条件下,尽可能将R233和R230的阻值选一致,C50和C201的容量大小选取一致(两级RC电路的电阻、电容值相等时,叫赛伦凯电路),这样就可以在满足滤波性能的情况下,将器件的种类归一化。
其中电阻R280是防止输入悬空会导致运放输出异常。
滤波最常用二阶有源低通滤波电路为巴特沃兹低通滤波,单调下降,曲线平坦最平滑;●巴特沃兹低通滤波中用的最多的是赛伦凯乐电路,即仿真的该电路。
一个滤波器,要知道其截至频率是多少,或者能写出传递函数和频率响应也可以。
如果该滤波器还有放大功能,要知道该滤波器的增益是多少。
当两级RC电路的电阻、电容值相等时,叫赛伦凯电路,在二阶有源电路中引入一个负反馈,目的是使输出电压在高频率段迅速下降。
二阶有源低通滤波电路的通带放大倍数为 1+Rf /R1 ,与一阶低通滤波电路相同;截止频率为:注明,m的单位为欧姆, N 的单位为 u。
所以计算得出截止频率为:●切比雪夫,迅速衰减,但通带中有纹波;●贝塞尔(椭圆),相移与频率成正比,群延时基本是恒定。
8号线攻城狮2运放在电压比较器中的应用上图是典型信号转换电路,将输入的交流信号,通过比较器LM393,将其转化为同频率的方波信号(存在反相让软件处理一下就可以),该电路在交流信号测频中广泛使用。
该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。
将输出进行(1+R292/R273)倍的放大,放大倍数越高,方波的上升边缘越陡峭。
如何正确连接并使用电子电路中的运算放大器运算放大器(Operational Amplifier,简称OP-AMP)是电子电路中常见的一种器件,用于放大电压和信号。
它在各种电子设备中广泛应用,包括放大器、滤波器、比较器、振荡器等。
本文将详细介绍如何正确连接并使用电子电路中的运算放大器。
1. 运算放大器的基本原理运算放大器是一种差分放大器,它由多个晶体管组成。
它有两个输入端,即非反相输入端(+)和反相输入端(-),以及一个输出端。
在理想情况下,运算放大器具有无限的输入阻抗、无限的增益和无限的带宽。
在实际应用中,我们需要根据具体需求进行合理的连接和使用。
2. 连接运算放大器为了正确连接运算放大器,我们需要注意以下几点:(1) 电源连接:运算放大器通常需要正负两个电源供电,简称双电源。
将正电源连接到VCC+引脚,将负电源连接到VCC-引脚。
这样可以确保运算放大器在工作时正常供电。
(2) 地引脚连接:运算放大器的地引脚一般标记为GND,需要将其连接到电路的地点,以确保同一电位。
(3) 输入引脚连接:将信号源连接至运算放大器的非反相输入端(+),将被放大的信号连接至反相输入端(-)。
根据具体应用,可以通过电阻网络对输入端进行偏置和调整。
3. 使用运算放大器在正确连接运算放大器后,我们可以根据实际需求进行使用。
以下是一些常见的使用方式:(1) 放大器:将运算放大器连接为非反相放大器或反相放大器,通过调整输入信号和反馈电阻的比例,可以实现不同的放大倍数。
(2) 求和器:通过将多个输入信号连接到运算放大器的不同输入端,可以实现输入信号的求和。
(3) 比较器:将运算放大器配置为比较器,可以用于检测信号的阈值,并产生相应的输出信号。
(4) 滤波器:结合电容和电阻等元件,可以将运算放大器连接为滤波器,实现对特定频率范围的信号放大或削弱。
4. 注意事项在使用运算放大器时,需要注意以下几点:(1) 电源稳定性:运算放大器对电源稳定性要求较高,因此应选择稳定性较好的电源并进行适当滤波。
集成运算放大器的基本运算电路集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
基本运算电路(1)反相比例运算电路电路如图1所示,对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为uO=-ui图1 反相比例运算电路为了减小输入偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1||RF。
(2)同相比例运算电路图2是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为)ui当R1→∞时,uO=ui,即得到如图3所示的电压跟随器。
图中R2=RF,用以减小漂移和起保护作用。
一般RF取10KΩ,RF太小起不到保护作用,太大则影响跟随性。
图2 同相比例运算电路图3 电压跟随器(3)反相加法电路电路如图4所示。
图4 反相加法运算电路输出电压与输入电压之间的关系为uO=()R3=R1||R2||RF (4) 减法运算电路对于图5所示的减法运算电路,当R1=R2,R3=RF时,有如下关系式uO=(ui2-ui1)图5 减法运算电路(5)积分运算电路反相积分电路如图6所示。
在理想化条件下,输出电压uo等于uo(t)= —式中“—”号表示输出信号与输入信号反相。
uc(o)是t=0时刻电容C两端的电压值,即初始值。
图6 积分运算电路如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压,并设uc(o)=0,则—即输出电压uo(t)随时间增长而线性下降。
显然时间常数R1C的数值大,达到给定的uo值所需的时间就长。
积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。
在进行积分运算之前,首先应对运放调零。
为了便于调节,将图中K1闭合,通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。
但在完成调零后,应将K1打开,以免因R2的接入造成积分误差。
K2的设置一方面为积分电容放电提供通路,同时可实现积分电容初始电压uc(o)=0。
运算放大器应用电路的设计与制作(一) 运算放大器 1.原理运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反响电路时,可以灵敏地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
运算放大器一般由4个局部组成,偏置电路,输入级,中间级,输出级。
图1运算放大器的特性曲线 图2运算放大器输入输出端图示图1是运算放大器的特性曲线,一般用到的只是曲线中的线性局部。
如图2所示。
U -对应的端子为“-〞,当输入U -单独加于该端子时,输出电压与输入电压U -反相,故称它为反相输入端。
U +对应的端子为“+〞,当输入U +单独由该端参加时,输出电压与U +同相,故称它为同相输入端。
输出:U 0= A(U +-U -) ; A 称为运算放大器的开环增益〔开环电压放大倍数〕。
在实际运用经常将运放理想化,这是由于一般说来,运放的输入电阻很大,开环增益也很大,输出电阻很小,可以将之视为理想化的,这样就能得到:开环电压增益A ud =∞;输入阻抗r i =∞;输出阻抗r o =0;带宽f BW =∞;失调与漂移均为零等理想化参数。
2.理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压U O 与输入电压之间满足关系式:U O =A ud 〔U +-U -〕,由于A ud =∞,而U O 为有限值,因此,U +-U -≈0。
即U +≈U -,称为“虚短〞。
由于r i =∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即I IB =0,称为“虚断〞,这说明运放对其前级汲取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的根本原那么,可简化运放电路的计算。
3. 运算放大器的应用 (1)比例电路所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路,比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。
(a) 反向比例电路反向比例电路如图3所示,输入信号参加反相输入端:图3反向比例电路电路图对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为:为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R ’=R 1 // R F 。
实验3.6 集成运算放大器的基本应用(模拟运算电路)
目的原理内容
特别注意:
实验之前先检查电路板中是否安装了集成块,集成块的安装是否正确。
(如图所示,集成块的管脚要安装正确。
)
(接线时要记住,所有仪器都要共地!)
1、反相比例运算电路。
按图3.6.1连接实验电路,不用调零。
表3.6.1的波形,实测值和计算值(简略的计算过程)。
(如果确定电路正确,实测值和理论值完全不符,那么可能集成块是坏的。
请更换新的集成块。
)
2、同相比例运算电路。
不用调零,分为实验(1)和(2),要记录两行数据!
表3.6.2的波形、实测值和计算值(简略的计算过程)。
3、反相加法运算电路。
按图3.6.2连接实验电路。
不用调零。
输入信号直接使用两个变化范围在-5~+5的直流信号源,直流信号源的接地端与直流稳压电源的接地端相同(黑色端口,标有“地”)。
将两个直流电源的电压值控制在-0.5~+0.5之间,改变两个直流电源的电压,得到一系列不同的U i1和U i2,并测得相应的Uo,记入表3.6.3。
总结测量数据有什么规律。
运算放大器的开环电路运算放大器(Operational Amplifier,简称OP-AMP)是一种非常重要的电子器件,广泛应用于各种电路中,其开环电路是其工作的基础。
本文将详细介绍运算放大器的开环电路,包括其定义、特性、基本构造、工作原理以及应用。
一、定义运算放大器是一种以集成电路形式存在的差分放大器,具有高增益、宽带宽、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
其开环电路是指将反馈回路断开,只考虑运算放大器的输入输出关系的电路。
二、特性1. 高增益:运算放大器的开环增益很高,通常为几万到百万倍,具体取决于所选取的型号和供电电压等因素。
2. 宽带宽:运算放大器的带宽是指其在放大能力衰减到原始增益的一半时所对应的频率。
一般情况下,运算放大器的带宽可以达到几百万赫兹。
3. 高输入阻抗:运算放大器具有非常高的输入阻抗,通常在兆欧姆级别,这使得它可以接收来自外部电路的信号而对其几乎不产生损耗。
4. 低输出阻抗:运算放大器具有非常低的输出阻抗,通常在几十欧姆级别,这使得它可以驱动较大负载电流而不会引起电压的衰减。
三、基本构造运算放大器由多个晶体管、电阻和电容等元件构成。
其中,包括差动输入级、共基极级和输出级等。
在实际的集成电路中,这些元件都被集成在一块芯片上,并且通过内部的金属导线互相连接。
四、工作原理运算放大器的工作原理可以分为三种典型的工作方式:差模模式、共模模式和差动模式。
1. 差模模式:在差模模式下,运算放大器的两个输入端分别接收到不同的输入信号。
这时,运算放大器会将两个输入信号之间的差值进行放大,并将其输出。
2. 共模模式:在共模模式下,运算放大器的两个输入端接收到相同的输入信号。
这时,运算放大器会忽略两个输入信号之间的差值,只将共同的信号进行放大,并将其输出。
3. 差动模式:在差动模式下,运算放大器的一个输入端接收到正向输入信号,另一个输入端接收到反向输入信号。
这时,运算放大器会将两个输入信号之间的差值进行放大,并将其输出。
运算放大器8种应用电路1.电压跟随器电压跟随器(也称为缓冲器)不会放大或反相输入信号,而是在两个电路之间提供隔离。
输入阻抗很高,而输出阻抗很低,避免了电路内的任何负载效应。
当输出直接连接回输入之一时,缓冲器的总增益为+1且Vout = Vin。
2.放大器反相器反相器,也称为反相缓冲器,与先前的电压跟随器相反。
如果两个电阻相等,则反相器不会放大,但会反相输入信号。
输入阻抗等于R,增益为-1,给出Vout = -Vin。
同相放大器不会对输入信号进行反相或产生反相信号,而是以(RA+ RB)/RB或通常为1+(RA/RB)的比率进行放大。
输入信号连接到同相(+)输入。
4.反相放大器反相放大器同时以-RA/RB的比率对输入信号进行反相和放大。
放大器的增益由使用反馈电阻RA的负反馈控制,输入信号被馈送到反相(-)输入。
上面的反相和同相放大器电路可以连接在一起以形成桥式放大器配置。
输入信号是两个运放共用的,输出电压信号跨接在负载电阻R L两端,该电阻在两个输出之间浮动。
如果两个运放增益A1和A2的大小彼此相等,则输出信号将加倍,因为它实际上是两个单独的放大器增益的组合。
6.电压加法器加法器,也称为求和放大器,产生与输入电压V1和v2之和成比例的反相输出电压。
可以汇总更多输入。
如果输入电阻的值相等(R1=R2=R),则总输出电压为给定值,增益为+1。
如果输入电阻不相等,则输出电压为加权和,并变为:Vout =-(V1(RA / R1)+ V2(RA / R2)+等)7.电压减法器减法器也称为差分放大器,它使用反相和同相输入来产生输出信号,该信号是两个输入电压V1和V2之差,从而允许一个信号与另一个信号相减。
如果需要,可以添加更多的输入以将其减去。
如果电阻相等(R=R3和RA=R4),则输出电压为给定值,电压增益为+1。
如果输入电阻是不相等的电路变得放大器时产生负输出的差分V1高于V2和正输出时V1低于V2。
8.电压比较器比较器有许多用途,但最常见的是将输入电压与参考电压进行比较,如果输入电压高于参考电压,则切换输出。
LM741原理及应用电路LM741是一种单通道运算放大器,由美国国家半导体公司(National Semiconductor)生产。
它是一款高性能、低功耗的通用运算放大器,广泛应用于各种电子设备中。
下面将详细介绍LM741的原理和几个常见的应用电路。
一、原理:1.输入级:由两个差分输入放大器组成,其中一个输入入射极被接地,另一个输入入射极连接于反馈回路。
2.放大级:输入级将信号转换为差模信号,经过差模放大后,放大倍数由所使用外部电阻的比例决定。
3.驱动级:放大后的信号通过输出级,输出给负载电阻。
二、应用电路:1.非反馈比较器电路在非反馈比较器电路中,输入信号与参考电压进行比较。
当输入信号高于参考电压时,输出为高电平;当输入信号低于参考电压时,输出为低电平。
2.反馈放大器电路在反馈放大器电路中,将放大输出信号通过反馈回路再次输入到输入端,实现放大倍数的调节。
3.运算放大器电路运算放大器电路可以实现加法器、减法器、乘法器、积分器、微分器等功能。
以反馈放大器电路为例,下面给出一个基本的示意图:```+--------+R*--------+Vin -----+----*-----+--------+------- VoutR2Ground +--------+```在这个电路中,输入信号Vin经过R2和R1的电阻分压,再经过差模放大,最后通过输出级驱动负载电阻,输出信号为Vout。
具体计算放大倍数的公式为:Vout/Vin = -(R2/R1)这种反馈放大器电路提供了放大倍数的选定和稳定性的改善。
总结:LM741是一种常见且经典的运算放大器,具有通用性和高性能。
它可以用于各种电路设计中,如非反馈比较器、反馈放大器和运算放大器等。
通过选择合适的电阻比例和连接方法,可以实现不同的功能和放大倍数。
同时,LM741也可以通过配合外部元件,提高电路的稳定性和性能。
在实际应用中,需要根据具体需求进行电路设计,合理选取元件参数,以达到最佳效果。
§8.1 比例运算电路8.1.1 反相比例电路1. 基本电路电压并联负反馈输入端虚短、虚断特点:反相端为虚地,所以共模输入可视为0,对运放共模抑制比要求低输出电阻小,带负载能力强要求放大倍数较大时,反馈电阻阻值高,稳定性差。
如果要求放大倍数100,R1=100K,Rf=10M2. T型反馈网络(T型反馈网络的优点是什么?)虚短、虚断8.1.2 同相比例电路1. 基本电路:电压串联负反馈输入端虚短、虚断特点:输入电阻高,输出电阻小,带负载能力强V-=V+=Vi,所以共模输入等于输入信号,对运放的共模抑制比要求高2. 电压跟随器输入电阻大输出电阻小,能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§8.2 加减运算电路8.2.1 求和电路1.反相求和电路2.虚短、虚断特点:调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系3.同相求和电路4.虚短、虚断8.2.2 单运放和差电路8.2.3 双运放和差电路例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路,使 V o=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解:用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K,且R4= 100K则:R1=50K R2=20K R5=10K平衡电阻 R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K例2:如图电路,求Avf,Ri解:§8.3 积分电路和微分电路8.3.1 积分电路电容两端电压与电流的关系:积分实验电路积分电路的用途将方波变为三角波(Vi:方波,频率500Hz,幅度1V)将三角波变为正弦波(Vi:三角波,频率500Hz,幅度1V)(Vi:正弦波,频率500Hz,幅度1V)思考:输入信号与输出信号间的相位关系?(Vi:正弦波,频率200Hz,幅度1V)思考:输入信号频率对输出信号幅度的影响?积分电路的其它用途:去除高频干扰将方波变为三角波移相在模数转换中将电压量变为时间量§8.3 积分电路和微分电路8.3.2 微分电路微分实验电路把三角波变为方波(Vi:三角波,频率1KHz,幅度0.2V)输入正弦波(Vi:正弦波,频率1KHz,幅度0.2V)思考:输入信号与输出信号间的相位关系?(Vi:正弦波,频率500Hz,幅度1V)思考:输入信号频率对输出信号幅度的影响?§8.4 对数和指数运算电路8.4.1 对数电路对数电路改进基本对数电路缺点:运算精度受温度影响大;小信号时exp(VD/VT)与1差不多大,所以误差很大;二极管在电流较大时伏安特性与PN结伏安特性差别较大,所以运算只在较小的电流范围内误差较小。
§8.1 比例运算电路8.1.1 反相比例电路1. 基本电路电压并联负反馈输入端虚短、虚断特点:反相端为虚地,所以共模输入可视为0,对运放共模抑制比要求低输出电阻小,带负载能力强要求放大倍数较大时,反馈电阻阻值高,稳定性差。
如果要求放大倍数100,R1=100K,Rf=10M2. T型反馈网络虚短、虚断8.1.2 同相比例电路1. 基本电路:电压串联负反馈输入端虚短、虚断特点:输入电阻高,输出电阻小,带负载能力强V-=V+=Vi,所以共模输入等于输入信号,对运放的共模抑制比要求高2. 电压跟随器输入电阻大输出电阻小,能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§8.2 加减运算电路8.2.1 求和电路1.反相求和电路虚短、虚断特点:调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系2.同相求和电路虚短、虚断8.2.2 单运放和差电路8.2.3 双运放和差电路例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路,使Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3解:用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K,且R4= 100K则:R1=50K R2=20K R5=10K平衡电阻R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K 例2:如图电路,求Avf,Ri解:§8.3 积分电路和微分电路8.3.1 积分电路电容两端电压与电流的关系:积分实验电路积分电路的用途将方波变为三角波(Vi:方波,频率500Hz,幅度1V)将三角波变为正弦波(Vi:三角波,频率500Hz,幅度1V)(Vi:正弦波,频率500Hz,幅度1V)思考:输入信号与输出信号间的相位关系?(Vi:正弦波,频率200Hz,幅度1V)思考:输入信号频率对输出信号幅度的影响?积分电路的其它用途:去除高频干扰将方波变为三角波移相在模数转换中将电压量变为时间量§8.3 积分电路和微分电路8.3.2 微分电路微分实验电路把三角波变为方波(Vi:三角波,频率1KHz,幅度0.2V)输入正弦波(Vi:正弦波,频率1KHz,幅度0.2V)思考:输入信号与输出信号间的相位关系?(Vi:正弦波,频率500Hz,幅度1V)思考:输入信号频率对输出信号幅度的影响?§8.4 对数和指数运算电路8.4.1 对数电路对数电路改进基本对数电路缺点:运算精度受温度影响大;小信号时exp(VD/VT)与1差不多大,所以误差很大;二极管在电流较大时伏安特性与PN结伏安特性差别较大,所以运算只在较小的电流范围内误差较小。
改进电路1:用三极管代替二极管电路在理想情况下可完全消除温度的影响改进电路3:实用对数电路如果忽略T2基极电流,则M点电位:8.4.2 指数电路1. 基本指数电路2. 反函数型指数电路电路必须是负反馈才能正常工作,所以:§8.5 乘除运算电路8.5.1 基本乘除运算电路1. 乘法电路乘法器符号同相乘法器反向乘法器2. 除法电路8.5.2. 乘法器应用1. 平方运算和正弦波倍频如果输入信号是正弦波:只要在电路输出端加一隔直电容,便可得到倍频输出信号。
2. 除法运算电路注意:只有在VX2>0时电路才是负反馈负反馈时,根据虚短、虚断概念:3. 开方运算电路输入电压必须小于0,否则电路将变为正反馈。
两种可使输入信号大于0的方案:3. 调制(调幅)4. 压控增益乘法器的一个输入端接直流电压(控制信号),另一个接输入信号,则输出信号与输入信号之比(电压增益)成正比。
V0=KVXvY电流-电压变换器由图可知可见输出电压与输入电流成比例。
输出端的负载电流:电流-电压变换电路若Rl固定,则输出电流与输入电流成比例,此时该电路也可视为电流放大电路。
电压-电流变换器负载不接地负载接地由负载不接地电路图可知:所以输出电流与输入电压成比例。
对负载接地电路图电路,R1和R2构成电流并联负反馈;R3、R4和RL构成构成电压串联正反馈。
讨论:1. 当分母为零时,iO →∞,电路自激。
2. 当R2 /R1 =R3 /R4时, 则:说明iO与VS成正比, 实现了线性变换。
电压-电流和电流-电压变换器广泛应用于放大电路和传感器的连接处,是很有用的电子电路。
§8.6 有源滤波电路8.6.1 滤波电路基础知识一. 无源滤波电路和有源滤波电路无源滤波电路: 由无源元件( R , C , L ) 组成有源滤波电路: 用工作在线性区的集成运放和RC网络组称,实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
有源滤波电路的优点, 缺点: 请看书。
二. 滤波电路的分类和主要参数1. 按所处理的信号可分为模拟的和数字的两种;2. 按所采用的元器件可分为有源和无源;3. 按通过信号的频段可分为以下五种:a. 低通滤波器( LPF )Avp: 通带电压放大倍数fp: 通带截至频率过渡带: 越窄表明选频性能越好,理想滤波器没有过渡带b. 高通滤波器( HPF )c. 带通滤波器( BPF )d. 带阻滤波器( BEF )、e. 全通滤波器( APF )4. 按频率特性在截止频率fp附近形状的不同可分为Butterworth , Chebyshev 和Bessel等。
理想有源滤波器的频响:滤波器的用途滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分,例如,有一个较低频率的信号,其中包含一些较高频率成分的干扰。
滤波过程如图所示。
§8.6 有源滤波电路8.6.2 低通滤波电路( LPF )低通滤波器的主要技术指标(1)通带增益Avp通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数,如图所示。
性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的,阻带内的电压放大倍数基本为零。
(2)通带截止频率fp其定义与放大电路的上限截止频率相同。
通带与阻带之间称为过渡带,过渡带越窄,说明滤波器的选择性越好。
8.6.2.1 一阶低通滤波电路( LPF )一. 电路构成组成:简单RC滤波器同相放大器特点:│Avp│ >0,带负载能力强缺点:阻带衰减太慢,选择性较差。
二. 性能分析有源滤波电路的分析方法:1.电路图→电路的传递函数Av(s)→频率特性Av(jω)2. 根据定义求出主要参数3. 画出电路的幅频特性一阶LPF的幅频特性:8.6.2.2 简单二阶LPF一. 电路构成组成: 二阶RC网络同相放大器通带增益:二. 主要性能1. 传递函数:2.通带截止频率:3.幅频特性:特点:在f>f0 后幅频特性以-40dB/dec的速度下降;缺点:f=f0 时,放大倍数的模只有通带放大倍数模的三分之一。
8.6.2.3 二阶压控电压源LPF二阶压控电压源一般形式二阶压控电压源LPF分析:Avp同前对节点N , 可以列出下列方程:联立求解以上三式,可得LPF的传递函数:上式表明,该滤波器的通带增益应小于3,才能保障电路稳定工作。
频率特性:当Avp≥3时,Q =∞,有源滤波器自激。
由于将接到输出端,等于在高频端给LPF加了一点正反馈,所以在高频端的放大倍数有所抬高,甚至可能引起自激。
二阶压控电压源LPF的幅频特性:巴特沃思(压控)LPF仿真结果Q=0.707 fp=f0=100Hz§8.6 有源滤波电路8.6.2.4 无限增益多路反馈滤波器无限增益多路反馈有源滤波器一般形式,要求集成运放的开环增益远大于60DB无限增益多路反馈LPF由图可知:对节点N , 列出下列方程:通带电压放大倍数频率响应为:巴特沃思(无限增益)LPF仿真结果Q=0.707 fp=f0=1000Hz8.6.3 高通滤波电路( HPF )8.6.3.1 HPF与LPF的对偶关系1. 幅频特性对偶(相频特性不对偶)2. 传递函数对偶低通滤波器传递函数高通滤波器传递函数HPF与LPF的对偶关系3. 电路结构对偶将起滤波作用的电容换成电阻将起滤波作用的电阻换成电容低通滤波电路高通滤波电路8.6.3.2 二阶压控电压源HPF二阶压控电压源LPF 二阶压控电压源HPF电路形式相互对偶二阶压控电压源HPF传递函数: 低通:高通:二阶压控电压源HPF二阶压控电压源HPF幅频特性:8.6.3.3 无限增益多路反馈HPF无限增益多路反馈LPF无限增益多路反馈HPF8.6.4 带通滤波器(BPF)BPF的一般构成方法:优点:通带较宽,通带截至频率容易调整缺点:电路元件较多一般带通滤波电路仿真结果二阶压控电压源BPF二阶压控电压源一般形式二阶压控电压源BPF传递函数:截止频率:RC选定后,改变R1和Rf即可改变频带宽度二阶压控电压源BPF仿真电路仿真结果8.6.5 带阻滤波器(BEF)BEF的一般形式缺点:电路元件较多且HPF与LPF相并比较困难。
基本BEF电路同相比例无源带阻(双T网络)双T带阻网络双T带阻网络二阶压控电压源BEF电路正反馈,只在f0附近起作用传递函数二阶压控电压源BEF仿真电路仿真结果例题1:要求二阶压控型LPF的f0=400Hz , Q值为0.7,试求电路中的电阻、电容值。
解:根据f0 ,选取C再求R。
1. C的容量不易超过。
因大容量的电容器体积大,价格高,应尽量避免使用。
取计算出:R=3979Ω取R=3.9KΩ2.根据Q值求和,因为时,根据与、的关系,集成运放两输入端外接电阻的对称条件根据与R1 、Rf 的关系,集成运放两输入端外接电阻的对称条件。
例题1仿真结果例题与习题2LPF例题与习题2仿真结果例题与习题3HPF例题与习题3仿真结果例题与习题4例题与习题4仿真结果vo1 :红色vo :蓝色温馨提示:最好仔细阅读后才下载使用,万分感谢!。