第六章集成运算放大器组成的运算电路
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第6章集成运算放大器的应用一填空题1、反相比例电路中,集成运放的反相输入端为点,而同相比例电路中集成运放两个输入端对地的电压基本上等于电压。
2、对数和指数电路是利用二极管的电流和电压之间存在。
3、将正弦波转换为矩形波,应采用;将矩形波转换为三角波,应采用;将矩形波转换为尖脉冲,应采用。
4、滞回比较器具有特性,因此,它具有强的特点。
5、电压比较器的集成运放常常工作在;常用的比较器有比较器、比较器和比较器。
答案:1、接地、电源 2、指数关系 3、过零比较器、积分电路、微分电路 4、滞回,抗干扰性5、非线性区,单限、滞回、窗口二选择题1、为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器,应选用______滤波电路()A.低通B.高通C.带通D.带阻2、若从输入信号中抑制低于3kHZ的信号,应选用_____滤波电路()A.低通B.高通C.带通D.带阻3、若从输入信号中取出低于3kHZ的信号,应选用_____滤波电路()A.低通B.高通C.带通D.带阻4、若从有噪声的信号中提取2kH Z~3kH Z的信号进行处理,应选用_____滤波电路()A.低通B.高通C.带通D.带阻5、在下列电路中,____电路能将正弦波电压移相+900。
()A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路6、在下列电路中,____电路能将正弦波电压转换成二倍频电压。
()A.加法运算电路B.乘方运算电路C.微分运算电路7、在下列电路中,能在正弦波电压上叠加一个直流量的电路为()A.加法运算电路B.积分运算电路C.微分运算电路8、在下列电路中,能够实现电压放大倍数为-90的电路为()A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路答案:1、D 2、B 3、A 4、C 5、C 6、B 7、A 8、A三判断题1、差分比例电路可以实现减法运算。
()2、比例、积分、微分等信号运算电路中,集成运放工作在线性区;而有源滤波器、电压比较器等信号处理电路中,集成运放工作在非线性区。
第六章集成运放组成的运算电路运算电路例6-1例6-2例6-3例6-4例6-5例6-6例6-7例6-8例6-9例6-10例6-11乘法器电路例6-12例6-13例6-14非理想运放电路分析例6-15;【例6-1】试用你所学过的基本电路将一个正弦波电压转换成二倍频的三角波电压。
要求用方框图说明转换思路,并在各方框内分别写出电路的名称。
【相关知识】波形变换,各种运算电路。
【解题思路】利用集成运放所组成的各种基本电路可以实现多种波形变换;例如,利用积分运算电路可将方波变为三角波,利用微分运算电路可将三角波变为方波,利用乘方运算电路可将正弦波实现二倍频,利用电压比较器可将正弦波变为方波。
【解题过程】先通过乘方运算电路实现正弦波的二倍频,再经过零比较器变为方波,最后经积分运算电路变为三角波,方框图如图(a)所示。
【其它解题方法】先通过零比较器将正弦波变为方波,再经积分运算电路变为三角波,最后经绝对值运算电路(精密整流电路)实现二倍频,方框图如图(b)所示。
实际上,还可以有其它方案,如比较器采用滞回比较器等。
【例6-2】电路如图(a)所示。
设为A理想的运算放大器,稳压管DZ的稳定电压等于5V。
(1)若输入信号的波形如图(b)所示,试画出输出电压的波形。
(2)试说明本电路中稳压管的作用。
&图(a) 图(b)【相关知识】反相输入比例器、稳压管、运放。
【解题思路】(1)当稳压管截止时,电路为反相比例器。
(2)当稳压管导通后,输出电压被限制在稳压管的稳定电压。
【解题过程】(1)当时,稳压管截止,电路的电压增益故输出电压当时,稳压管导通,电路的输出电压被限制在,即。
根据以上分析,可画出的波形如图(c)所示。
图(c)。
(2)由以上的分析可知,当输入信号较小时,电路能线性放大;当输入信号较大时稳压管起限幅的作用。
【例6-3】在图(a)示电路中,已知, ,,设A为理想运算放大器,其输出电压最大值为,试分别求出当电位器的滑动端移到最上端、中间位置和最下端时的输出电压的值。
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。
集成运算放大器的基本运算电路《集成运算放大器的基本运算电路》一、简介集成运算放大器(Integrated Circuit Operational Amplifier,简称ICOpamp)是一种功能最为广泛最为重要的放大器,是用来实现幅度放大、均衡、限幅等功能的放大电路,是一种双端输入、单端输出、高增益(G >1000)、低压抗(≤20V)的电路,它可以高效地驱动大电流,提供高灵敏度,具有较低的噪声水平,是数字仪器仪表、信号发生器、电子脉冲变换器等的重要元件。
二、基本电路集成运算放大器的基本电路可以分为四部分:输入放大部分; 电压增益控制部分; 输出放大部分; 和信号跟踪部分。
1、输入放大部分输入放大部分由输入放大漏极,信号增益控制部分由电压增益控制漏极和电容组成,输出放大部分由输出放大源极和输出电容组成,信号跟踪部分由高速信号动态补偿电路组成。
2、电压增益控制部分电压增益控制部分的功能是控制增益,输出信号的幅值与此部分的输入电压成正比,因此所组成电路越复杂,其增益控制动态范围就越大。
3、输出放大部分输出放大部分的功能是把微弱的输入信号放大到较大的幅度,由输出放大源极和输出电容组成,它是集成运算放大器的主要部分,也是它的性能的关键。
4、信号跟踪部分信号跟踪部分的功能是保持输出电平的稳定,当由于外部因素影响把输入信号的幅度和相位变化时,信号跟踪部分使得输出电平与之保持平衡,以保证输出信号的稳定性和准确性。
三、优缺点1、优点集成运算放大器具有体积小、成本低、灵敏度高、动态范围大、高增益等优点,使它在半导体放大器中占据重要地位。
2、缺点集成运算放大器也有一定的缺点,如输入偏置电流较大,输入偏置电容较大,噪声较大,通带幅值较小等。