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5-6集成运算放大器的线性之一.ppt


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文档列表 文档介绍
集成运算放大器(简称集成运放)是一种理想的增益器件。为了分析方便,把集成运放电路均视为理想器件,应满足:
(1)开环电压增益 Au=
(2)输入电阻Ri= ,输出电阻Ro=0
(3)开环带宽 BW= 
(4)同相输入端端压与反相输入端端电压UP=UN 时,输出电压Uo=0,无温漂。
因此,对于工作在线性区的理想运算放大器应满足“虚短”:即UP=UN ;“虚断”:即iP=iN = 0 本章讨论的即是上述“虚短、”“虚断”四字法则的灵活应用。
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将输入信号按比例放大的电路,称为比例运算电路。比例电路是实现输出电压 Uo 与输入电压 Ui ,成一定比例关系的运算电路。一般表达式为:
其中 k 为比例系数。根据输入信号的不同接法,比例电路有三种基本形式:反相输入、同相输入和差动输入。
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5 . 比例运算电路
1. 反相比例运算电路
电路的反馈组态是: 电压并联负反馈
电路的反馈网络:如图所示反向比例运算电路的组成下图所示。由图可见,输入电压ui通过电阻R1加在运放的反向输入
端。Rf是沟通输出和输入
的通道。
图5-32反相比例运算电路
1)反相比例电路组成
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(1)运放两个输入端电压相等并等于0,故没有共模输入信号,这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。
(2)uN= uP,而uP=0,反相端R1没有真正接地,故称“虚地”点。
(3)电路在深度负反馈条件下,电路的输入电阻为R1,输出电阻近似为零。
因反向比例运算电路带有负反馈网络,所以,集成运放工作在线性工作区。利用“虚断”和“虚短”的概念可分析输出电压和输入电压的关系。
2)反相比例电路的特点:
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3)反相比例电路电压放大倍数
由虚断得: I+=I= 0 及 If=I1,U+=I+R0=0(V)
由虚短可知:U=U+=0(V),即“虚地”
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4)反相比例电路几点结论
(1)反相比例运算电路实际上是一个深度的电压并联负反馈电路。在理想情况下,反相输入端的电位等于零,称为“虚地”。因此加在集成运放输入端的共模输入电压很小。
(2)电压放大倍数,即输出电压与输入电压的幅值成正比,但相位相反。也就是说,电路实现了反相比例运算。比值|A uf| 决定于电阻RF和R1之比,而与集成运放内部各项参数无关。只要RF 和R1 的阻值比较准确且稳定,就可以得到准确的比例运算关系。比值|A uf| 可以大于1,也可以小于1。当RF =R1时,A uf=-1,称为单位增益倒相器。
(3)由于引入了深度电压并联负反馈,因此电路的输入电阻不高,输出电阻很低。
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T形网络反向比例运算电路中的平衡电阻为:
如果要求放大倍数100,R1=R2=R4=100k,则: R3=
5)反相比例电路特例——T形网络反向比例运算电路
T形网络反向比例运算放大器:将反向比例运算放大器电路中的电阻Rf被R2、R3和R4电阻所组成的T形网络替代。
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2. 同相比例运算电路
1)同相比例电路电路组成
电路的反馈网络:如图所示输入电压ui通过电阻RP加在运放的同向输入端。Rf是沟通输出和输入的通道。
根据虚短的概念有:
图5-33同相比例运算电路
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(1)输入电阻高;
(2)由于,电路的共模输入信号高,
因此集成运放的共模抑制比要求高。
同向比例运算放大器是属于电压串联负反馈放大器。
利用“虚断”和“虚短”的概念可分析输出电压和输入电
压的关系。根据“虚断”的概念可得:

根据“虚短”的概念可得:

根据电压放大倍数的表达式可得:
2)同相比例电路电压放大倍数
3)同相比例电路几点结论
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根据式:
可得:
上式说明上图所示电路的电压放大倍数等于1,输出电压随着输入电压的变化而变化,具有这种特征的电路称为电压跟随器。
4)同相比例电路特例——电压跟随器
电压跟随器是同相比例运算的特例。假如对普通的同相比例电路,令Rf =0(或R1=∞),则电路变成如下图所示的形式。
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  • 时间2011-08-27