電路第11章 集成算放大器及其應(yīng)用

1、電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)第11章 集成運(yùn)算放大器 及其應(yīng)用 內(nèi)容提要本章主要以集成運(yùn)算放大器組成的實(shí)際電路為例，介紹實(shí)際電路的分析與設(shè)計(jì)，使初學(xué)者能夠初步學(xué)會(huì)分析和設(shè)計(jì)實(shí)際電路。電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)11.1集成運(yùn)算放大器的工作特性及分析方法集成運(yùn)算放大器的工作特性及分析方法11.2 集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路 11.3 應(yīng)用電路分析舉例應(yīng)用電路分析舉例11.4 應(yīng)用電路設(shè)計(jì)舉例應(yīng)用電路設(shè)計(jì)舉例 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回 圖示電路是由圖示電路是由集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器組成的小功率液體電組成的小功率液體電熱恒溫控制電路，其功能是對(duì)液

2、體加熱進(jìn)行恒溫控制。熱恒溫控制電路，其功能是對(duì)液體加熱進(jìn)行恒溫控制。當(dāng)液體的溫度低于設(shè)定值時(shí)，恒溫控制電路發(fā)出信號(hào)，當(dāng)液體的溫度低于設(shè)定值時(shí)，恒溫控制電路發(fā)出信號(hào)，主電路的電熱絲通電，液體加熱；當(dāng)液體的溫度在設(shè)定主電路的電熱絲通電，液體加熱；當(dāng)液體的溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，恒溫控制電路不發(fā)出信號(hào)，主電路中的電值范圍內(nèi)時(shí)，恒溫控制電路不發(fā)出信號(hào)，主電路中的電熱絲斷電，液體保溫。熱絲斷電，液體保溫。【引例引例】 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回 11.1 集成運(yùn)算放大器的工作特集成運(yùn)算放大器的工作特 性及分析方法性及分析方法 集成運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放）是集成運(yùn)算放大

3、器（簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放）是1414腳或腳或8 8腳的腳的集成芯片，其外形和電路符號(hào)如圖集成芯片，其外形和電路符號(hào)如圖11.1a11.1a、b b所示。所示。8 8腳腳的芯片集成了一個(gè)運(yùn)算放大器，的芯片集成了一個(gè)運(yùn)算放大器，1414腳的芯片集成了二個(gè)腳的芯片集成了二個(gè)或四個(gè)運(yùn)算放大器?；蛩膫€(gè)運(yùn)算放大器。 集成運(yùn)算放大器因早期多用于各種數(shù)學(xué)運(yùn)算而得此集成運(yùn)算放大器因早期多用于各種數(shù)學(xué)運(yùn)算而得此名。目前，集成運(yùn)放在工程上得到了廣泛的應(yīng)用，例如名。目前，集成運(yùn)放在工程上得到了廣泛的應(yīng)用，例如可進(jìn)行信號(hào)的運(yùn)算、信號(hào)的處理和信號(hào)的產(chǎn)生等等。可進(jìn)行信號(hào)的運(yùn)算、信號(hào)的處理和信號(hào)的產(chǎn)生等等。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)

4、 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回11.1.1 集成運(yùn)放的工作特性及主要技術(shù)參數(shù)1. 1. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性集成運(yùn)放有兩個(gè)輸入端，集成運(yùn)放有兩個(gè)輸入端，“+”+”號(hào)表示的端子稱為同相輸號(hào)表示的端子稱為同相輸入端，即在此端輸入電壓時(shí)，輸出電壓與輸入電壓同相入端，即在此端輸入電壓時(shí)，輸出電壓與輸入電壓同相位；位；“”號(hào)表示的端子稱為反相輸入端，即在此端輸號(hào)表示的端子稱為反相輸入端，即在此端輸入電壓時(shí)，輸出電壓與輸入電壓反相位。入電壓時(shí)，輸出電壓與輸入電壓反相位。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回在線性區(qū)時(shí)，輸出電壓在線性區(qū)時(shí)，輸出電壓 ou與輸入電壓與輸入

5、電壓 du之間是線性之間是線性放大的關(guān)系，即放大的關(guān)系，即duouoo)(uauuau在非線性區(qū)時(shí)，輸出電壓在非線性區(qū)時(shí)，輸出電壓 ou與輸入電壓與輸入電壓 du之間是不是之間是不是線性關(guān)系，即線性關(guān)系，即ouomu 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回2. 2. 主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)（1 1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)）開環(huán)電壓放大倍數(shù) uoa是指集成運(yùn)放的輸出端與是指集成運(yùn)放的輸出端與輸入端之間沒輸入端之間沒 有外接元件時(shí)，在輸入端有外接元件時(shí)，在輸入端號(hào)時(shí)所測(cè)出的電壓放大倍數(shù)。號(hào)時(shí)所測(cè)出的電壓放大倍數(shù)。 47uo10 10a加入小電壓信加入小電壓信（2 2）最大輸出電

6、壓）最大輸出電壓 omu是指集成運(yùn)放在輸出電壓不失真是指集成運(yùn)放在輸出電壓不失真的條件下輸出的條件下輸出 的最大電壓。的最大電壓。 omu電源電壓值。電源電壓值。 值略小于集成運(yùn)放的工作值略小于集成運(yùn)放的工作 （3 3）輸入電阻）輸入電阻 d ir輸入電阻是指集成運(yùn)放的輸入電壓與輸入電阻是指集成運(yùn)放的輸入電壓與與輸入電流之比。集成運(yùn)放的與輸入電流之比。集成運(yùn)放的 d ir都很高，一般在都很高，一般在 m以上。以上。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回（4 4）輸出電阻）輸出電阻 or是指集成運(yùn)放的輸出端的等效電阻。是指集成運(yùn)放的輸出端的等效電阻。集成運(yùn)放的集成運(yùn)放的

7、 or都很小，都很小， 一般在幾十一般在幾十 以下。以下。 （5 5）共模抑制比）共模抑制比 cmrk是指集成運(yùn)放的差模信號(hào)放大是指集成運(yùn)放的差模信號(hào)放大放大倍數(shù)和共模信號(hào)放大倍數(shù)之比，即放大倍數(shù)和共模信號(hào)放大倍數(shù)之比，即ucudcmraakcmrk大，說明集成運(yùn)放的抗干擾能力強(qiáng)。大，說明集成運(yùn)放的抗干擾能力強(qiáng)。 實(shí)際使用集成運(yùn)放時(shí)，要根據(jù)具體要求選擇合適的型號(hào)。實(shí)際使用集成運(yùn)放時(shí)，要根據(jù)具體要求選擇合適的型號(hào)。常用的集成運(yùn)放有常用的集成運(yùn)放有 084tl358lm324lm741a、等。等。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回運(yùn)算放大器的組成運(yùn)算放大器的組成iu

8、電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回 集成運(yùn)放集成運(yùn)放lm324內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩個(gè)輸入端兩個(gè)輸入端一個(gè)輸出端一個(gè)輸出端正電源正電源負(fù)電源負(fù)電源 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回2 2腳：反相輸入端腳：反相輸入端3 3腳：同相向輸入端腳：同相向輸入端4 4腳、腳、7 7腳：正負(fù)電源端腳：正負(fù)電源端6 6腳：輸出端腳：輸出端1 1腳、腳、5 5腳：外接調(diào)零端腳：外接調(diào)零端8 8腳：空腳腳：空腳8 8個(gè)管腳的運(yùn)放個(gè)管腳的運(yùn)放a741uuoua在電路符號(hào)圖中一般在電路符號(hào)圖中一般不畫出直流電源端。不畫出直流電源端。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第

9、11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回11.1.2 集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的分集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的分析方法析方法 若僅研究集成運(yùn)放對(duì)輸入信號(hào)的放大問題，不若僅研究集成運(yùn)放對(duì)輸入信號(hào)的放大問題，不考慮其他因素對(duì)電路的影響，可以將集成運(yùn)放用線性考慮其他因素對(duì)電路的影響，可以將集成運(yùn)放用線性來等效，用線性電路的分析方法來分析。來等效，用線性電路的分析方法來分析。1. 1. 集成運(yùn)放的等效電路集成運(yùn)放的等效電路等效電路等效電路 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回2. 2. 集成運(yùn)放的分析方法集成運(yùn)放的分析方法duuuou反饋網(wǎng)絡(luò)a 為了保證運(yùn)放工作在線性區(qū)，為了保證運(yùn)放工作在線

10、性區(qū)，過無(wú)源網(wǎng)絡(luò)將集成運(yùn)放的輸出端過無(wú)源網(wǎng)絡(luò)將集成運(yùn)放的輸出端必須在電路中引入負(fù)反饋，即通必須在電路中引入負(fù)反饋，即通 所謂負(fù)反饋就是指將集成運(yùn)放輸出端信號(hào)的一部分所謂負(fù)反饋就是指將集成運(yùn)放輸出端信號(hào)的一部分或全部分通過無(wú)源網(wǎng)絡(luò)送回到輸入端，使集成運(yùn)放的輸或全部分通過無(wú)源網(wǎng)絡(luò)送回到輸入端，使集成運(yùn)放的輸入量減小。入量減小。 和反相輸入端連接起來，電路如圖所示。和反相輸入端連接起來，電路如圖所示。 理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，由理想集成運(yùn)放的理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，由理想集成運(yùn)放的條件可得出以下三個(gè)重要分析規(guī)則：條件可得出以下三個(gè)重要分析規(guī)則： 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放

11、大器及其應(yīng)用返回(1)(1)輸入端虛短輸入端虛短三個(gè)重要分析規(guī)則：三個(gè)重要分析規(guī)則：理想運(yùn)放的輸出電壓為理想運(yùn)放的輸出電壓為 )(uoouuau則輸入電壓為則輸入電壓為uooauuu由于由于 uoa且且 ou為有限值，所以為有限值，所以 0uu，即，即 uu可以認(rèn)為反相端和同相端的電位相等，即兩端可視為短路?？梢哉J(rèn)為反相端和同相端的電位相等，即兩端可視為短路。 實(shí)際上，實(shí)際上，uoa 反相端和同相端的電位是趨于相等的，反相端和同相端的電位是趨于相等的，不是真正的短路，所以這種短路稱為輸入端不是真正的短路，所以這種短路稱為輸入端虛短虛短。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)

12、用返回(2)(2)輸入端虛斷輸入端虛斷理想運(yùn)放的輸入電流為理想運(yùn)放的輸入電流為 由于由于 idr所以有所以有 可以認(rèn)為流入反相端和同相端的電流為零，兩輸入端可以認(rèn)為流入反相端和同相端的電流為零，兩輸入端可視為斷路?？梢暈閿嗦?。 iddruii0ii實(shí)際上，實(shí)際上，反相端和同相端的電流是趨于零的，反相端和同相端的電流是趨于零的，不是真正的斷路，所以這種斷路稱為輸入端不是真正的斷路，所以這種斷路稱為輸入端虛斷虛斷。idr 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回(3)(3)輸入端虛地輸入端虛地當(dāng)同相端接地時(shí)當(dāng)同相端接地時(shí)+0u 根據(jù)輸入端虛短，有根據(jù)輸入端虛短，有0u可以認(rèn)為

13、反相端的電位等于零，即反相端可視為接地。可以認(rèn)為反相端的電位等于零，即反相端可視為接地。 實(shí)際上，實(shí)際上， 反相端的電位是趨于零的，反相端的電位是趨于零的，不是真正的接地，所以這種接地稱為輸入端的不是真正的接地，所以這種接地稱為輸入端的虛地虛地。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回 11.2 集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路 集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，可進(jìn)行比例、加減、乘集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，可進(jìn)行比例、加減、乘除、積分、微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)等運(yùn)算，本書只介紹前除、積分、微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)等運(yùn)算，本書只介紹前幾種運(yùn)算。幾種運(yùn)算。1.1.反相比例運(yùn)算電路反相

14、比例運(yùn)算電路frou1riu2r1iifiu由由kclkcl得得iiif1由于輸入端虛斷，即由于輸入端虛斷，即 0i則有則有 f1ii fof1i1,ruuiruui 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回1.1.反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路frou1riu2r1iifiu由由kclkcl得得iiif1由于輸入端虛斷，即由于輸入端虛斷，即 0i則有則有 f1ii fof1i1,ruuiruui由于輸入端虛短和虛地，即由于輸入端虛短和虛地，即 0uu，則有，則有 fof1i1,ruirui所以所以 fo1irurui1fourru1fioufrruua 電路分析基礎(chǔ)電

15、路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回所以閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為所以閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為 1.1.反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路frou1riu2r1iifiufo1irurui1fourru1fioufrruua靜態(tài)平衡電阻為靜態(tài)平衡電阻為 f12/rrr 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回2.2.同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路由于由于 則有則有 fr1rou2riufiiuu0,iiiuu of11urrru由于輸入端虛短，即由于輸入端虛短，即 uu則有則有 of11iurrruu所以所以 i1fo)1 (urru)1 (1fioufrruua可知，電壓

16、放大倍數(shù)可知，電壓放大倍數(shù) 1ufa 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回3.3.電壓跟隨器電壓跟隨器fr1rou2riufiiuu或者或者 1r1,r 0fr當(dāng)當(dāng) 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回【例【例11.111.1】在圖示的電路中，已知】在圖示的電路中，已知 i4vu ，電阻，電阻 1410k,rrk50f21frr，集成運(yùn)放的工作電壓，集成運(yùn)放的工作電壓 為為 15v。試求輸出電壓試求輸出電壓 ou 。【解】這是兩級(jí)運(yùn)算電路，第一級(jí)為同相比例運(yùn)算電路，【解】這是兩級(jí)運(yùn)算電路，第一級(jí)為同相比例運(yùn)算電路，第二級(jí)為反相比例運(yùn)算電路第二

17、級(jí)為反相比例運(yùn)算電路 f1o1i1(1)50(1) 0.4v102.4vruurf2oo14502.4v12v10ruur 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回4.4.加法運(yùn)算電路加法運(yùn)算電路fr13rou1 iu2r3iiifi12r11r2iu3iu2ii1ii11i111i11 iruruui12i212i22iruruui13i313i33iruruui因?yàn)橐驗(yàn)?0i ，所以所以 fi32i1 iiiii則則13i312i211i1forurururu1112131rrrr當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，)(i3i2i11fouuurruf1rr當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，)(i3i2i1o

18、uuuu 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回5.5.減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路frou1 iu2r3r2iu1r1i應(yīng)用疊加原理分析減法運(yùn)算電路：應(yīng)用疊加原理分析減法運(yùn)算電路：i1u比例運(yùn)算電路，如圖比例運(yùn)算電路，如圖a a當(dāng)當(dāng) 單獨(dú)作用時(shí)，電路變?yōu)榉聪鄦为?dú)作用時(shí)，電路變?yōu)榉聪嗨?，有所示，?i11fourrui2u比例運(yùn)算電路，如圖比例運(yùn)算電路，如圖b b當(dāng)當(dāng) 單獨(dú)作用時(shí)，電路變?yōu)橥鄦为?dú)作用時(shí)，電路變?yōu)橥嗨?，有所示，?i2323urrru 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回frou1 iu2r3r2iu1r1ii1u當(dāng)當(dāng) 單獨(dú)作

19、用時(shí)，單獨(dú)作用時(shí)，i11fourrui2u比例運(yùn)算電路，如圖比例運(yùn)算電路，如圖b b當(dāng)當(dāng) 單獨(dú)作用時(shí)，電路變?yōu)橥鄦为?dú)作用時(shí)，電路變?yōu)橥嗨?，有所示，?i2323urrru則則i23231f1fo11urrrrrurru 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回frou1 iu2r3r2iu1r1ii1u當(dāng)當(dāng) 單獨(dú)作用時(shí)，單獨(dú)作用時(shí)，i11fourrui2u當(dāng)當(dāng) 單獨(dú)作用時(shí)，單獨(dú)作用時(shí)，i23231f1fo11urrrrrurru i11fi23231fooo1urrurrrrruuu 12,rr3frr當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)，i1i21fouurru 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)

20、第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回1frr當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)，frou1 iu2r3r2iu1r1ii1i21fouurruoi2i1uuu 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回6. 6. 積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路crouiurriici由由kclkcl得得 iiicr由于輸入端虛斷和虛地，則有由于輸入端虛斷和虛地，則有tucruiicddircocuuturcticuud1d1icco則則 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回7. 7. 微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路由于輸入端虛斷和虛地，則有由于輸入端虛斷和虛地，則有ci,uurcii tuctuci

21、cddddic則則 turcriuddiro 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回 11.3 應(yīng)用電路分析舉例應(yīng)用電路分析舉例分析電路功能的步驟：分析電路功能的步驟：1.1.將整個(gè)電路分解成各個(gè)單元電路。將整個(gè)電路分解成各個(gè)單元電路。2.2.分析各單元電路的工作原理。分析各單元電路的工作原理。3.3.估算各單元電路的主要技術(shù)參數(shù)。估算各單元電路的主要技術(shù)參數(shù)。4.4.整體電路的性能分析。整體電路的性能分析。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回 1 1可調(diào)參考電壓電路可調(diào)參考電壓電路 在圖在圖a a中，集成運(yùn)放接成同相比例運(yùn)放電路，則輸出電中

22、，集成運(yùn)放接成同相比例運(yùn)放電路，則輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式為壓與輸入電壓的關(guān)系式為rdoi1(1)ruur 在實(shí)際應(yīng)用中，一些電路工作時(shí)常需要有參考電壓，在實(shí)際應(yīng)用中，一些電路工作時(shí)常需要有參考電壓，提供參考電壓的電路可由集成運(yùn)放組成。提供參考電壓的電路可由集成運(yùn)放組成。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回在圖在圖b b中，集成運(yùn)放接成中，集成運(yùn)放接成減法運(yùn)算電路，反相端減法運(yùn)算電路，反相端和同相端外加同一信號(hào)和同相端外加同一信號(hào) iu。根據(jù)疊加原理得根據(jù)疊加原理得1rp21rp2oiii1rp1rp(1)2irrrruuuuurrrrrp20r當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)，oi;

23、uu 當(dāng)當(dāng)rp2rp1rp12rrr時(shí)，時(shí)，o0u ；當(dāng)當(dāng)rp2rprr時(shí)，時(shí)，oiuu。此電路輸出電壓此電路輸出電壓 的調(diào)節(jié)范圍是的調(diào)節(jié)范圍是 iiuu。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回 2 2電壓電流轉(zhuǎn)換電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路 在實(shí)際應(yīng)用中，一些電路工作時(shí)常需要將電壓信號(hào)在實(shí)際應(yīng)用中，一些電路工作時(shí)常需要將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。 在圖在圖a a中，根據(jù)虛短、虛斷的概念，有中，根據(jù)虛短、虛斷的概念，有iuuu，1lii 1ilrui則則可見，負(fù)載電流只與輸入電壓可見，負(fù)載電流只與輸入電壓和電阻有關(guān)，集成運(yùn)放向負(fù)載和電阻有關(guān)，集成運(yùn)放向負(fù)載提供恒

24、定電流。提供恒定電流。 此電流源的缺點(diǎn)是負(fù)載不能接地，需要離地浮置。此電流源的缺點(diǎn)是負(fù)載不能接地，需要離地浮置。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回 下圖是用兩個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成的下圖是用兩個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成的負(fù)載負(fù)載 直接接地的電流源電路，直接接地的電流源電路， lr首先求首先求 o2u當(dāng)輸入端虛斷時(shí)，有當(dāng)輸入端虛斷時(shí)，有o211urrru由于由于 uu，所以所以 i12oo1urruu則則is12so1olurrrruuii212o1211iio1211)(urrrurrruuurrru 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回3 3電壓比較器電壓

25、比較器圖中所示電路是由集成運(yùn)放組成的電壓比較器。從圖中所示電路是由集成運(yùn)放組成的電壓比較器。從電路結(jié)構(gòu)上看，理想運(yùn)放的反相輸入端和輸出端之間沒電路結(jié)構(gòu)上看，理想運(yùn)放的反相輸入端和輸出端之間沒有跨接線性元件，所以理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)。有跨接線性元件，所以理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)。 ,uuomouu,uuoomuu 理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)是：理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)是： 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回,uuomouu,uuoomuu 電壓傳輸特性電壓傳輸特性對(duì)于圖對(duì)于圖(a)(a)電路，有電路，有ir,uuomouuir,uuoomuu 可見，電壓

26、比較器將可見，電壓比較器將輸入的任意信號(hào)轉(zhuǎn)換輸入的任意信號(hào)轉(zhuǎn)換為高、低電平。為高、低電平。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回過零電壓比較器過零電壓比較器r(0)u當(dāng)輸入為正弦波時(shí)，輸出電壓波形為當(dāng)輸入為正弦波時(shí)，輸出電壓波形為電壓傳輸特性電壓傳輸特性 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回4 4恒溫控制電路恒溫控制電路 圖示電路是小功率液體電熱恒溫控制電路，其功能是圖示電路是小功率液體電熱恒溫控制電路，其功能是對(duì)液體加熱進(jìn)行恒溫控制。當(dāng)液體的溫度低于設(shè)定值時(shí)，對(duì)液體加熱進(jìn)行恒溫控制。當(dāng)液體的溫度低于設(shè)定值時(shí)，恒溫控制電路發(fā)出信號(hào)，主電路的電

27、熱絲通電，液體加熱；恒溫控制電路發(fā)出信號(hào)，主電路的電熱絲通電，液體加熱；當(dāng)液體的溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，恒溫控制電路不發(fā)出信當(dāng)液體的溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，恒溫控制電路不發(fā)出信號(hào)，主電路中的電熱絲斷電，液體保溫。號(hào)，主電路中的電熱絲斷電，液體保溫。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回工作原理分析：工作原理分析：溫控電橋電路溫控電橋電路溫度傳感器由熱敏電阻溫度傳感器由熱敏電阻r4 代代替。當(dāng)液體溫度在要求范圍內(nèi)替。當(dāng)液體溫度在要求范圍內(nèi)時(shí)，即時(shí)，即va=vb ,電橋平衡電橋平衡,輸出輸出信號(hào)為零，當(dāng)液體溫度低于設(shè)信號(hào)為零，當(dāng)液體溫度低于設(shè)定值時(shí)，即定值時(shí)，即vavb ，電

28、橋失去，電橋失去平衡，給出加熱信號(hào)。平衡，給出加熱信號(hào)。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回溫度信號(hào)放大電路溫度信號(hào)放大電路溫度信號(hào)放大電路由運(yùn)算放溫度信號(hào)放大電路由運(yùn)算放大器大器a1組成，接成差動(dòng)輸入組成，接成差動(dòng)輸入形式。當(dāng)液體溫度在要求范形式。當(dāng)液體溫度在要求范圍內(nèi)時(shí)圍內(nèi)時(shí),即即va=vb ，運(yùn)算放大，運(yùn)算放大器的輸出電壓器的輸出電壓u01 = 0。當(dāng)液。當(dāng)液體溫度低于設(shè)定值時(shí)體溫度低于設(shè)定值時(shí),即即vavb，運(yùn)算放大器有差值，運(yùn)算放大器有差值信號(hào)輸入，經(jīng)過運(yùn)算放大器信號(hào)輸入，經(jīng)過運(yùn)算放大器的放大，送到下一級(jí)電路。的放大，送到下一級(jí)電路。 電路分析基礎(chǔ)電路分析

29、基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回恒溫預(yù)置電路恒溫預(yù)置電路恒溫預(yù)置電路由運(yùn)恒溫預(yù)置電路由運(yùn)算放大器算放大器a2組成，組成，接成電壓比較器。接成電壓比較器。調(diào)整電阻調(diào)整電阻r10的阻值，的阻值，設(shè)定參考電壓值設(shè)定參考電壓值vc，與與u01進(jìn)行比較，當(dāng)進(jìn)行比較，當(dāng)u01 vc時(shí)時(shí), u02輸出低電輸出低電平。平。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路由繼電器驅(qū)動(dòng)電路由晶體管晶體管v、繼電器、繼電器線圈組成。線圈組成。 u02輸出輸出高電平高電平,晶體管晶體管v導(dǎo)導(dǎo)通，繼電器通，繼電器kt線圈線圈通電，其觸頭動(dòng)作；通電，其觸

30、頭動(dòng)作；當(dāng)當(dāng) u02輸出低電平時(shí)輸出低電平時(shí),晶體管晶體管v截止，繼截止，繼電器電器kt線圈斷電。線圈斷電。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回顯示電路顯示電路顯示電路由繼電器觸顯示電路由繼電器觸頭和指示燈組成。當(dāng)頭和指示燈組成。當(dāng)繼電器繼電器kt線圈通電線圈通電時(shí)，其觸頭動(dòng)作，常時(shí)，其觸頭動(dòng)作，常開觸頭開觸頭kt2閉合；紅閉合；紅燈亮，表示液體處于燈亮，表示液體處于加熱狀態(tài)；當(dāng)繼電器加熱狀態(tài)；當(dāng)繼電器kt線圈斷電時(shí)，綠線圈斷電時(shí)，綠燈亮，表示液體處于燈亮，表示液體處于恒溫狀態(tài)。恒溫狀態(tài)。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回 11.4 應(yīng)

31、用電路設(shè)計(jì)舉例應(yīng)用電路設(shè)計(jì)舉例對(duì)于應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)，應(yīng)按如下步驟進(jìn)行：對(duì)于應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)，應(yīng)按如下步驟進(jìn)行：1.1.任務(wù)要求分析。深刻理解任務(wù)要求的含義；任務(wù)要求分析。深刻理解任務(wù)要求的含義；2.2.確定電路方案。將整個(gè)電路按功能分為幾個(gè)部分。確定電路方案。將整個(gè)電路按功能分為幾個(gè)部分。3.3.單元電路的設(shè)計(jì)。用最合理的電路設(shè)計(jì)單元電路，單元電路的設(shè)計(jì)。用最合理的電路設(shè)計(jì)單元電路，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。4.4.整體電路調(diào)試。整體電路調(diào)試。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回 1 1可調(diào)參考電壓源的設(shè)計(jì)可調(diào)參考電壓源的設(shè)計(jì)【例題【例題11.211.2】試用

32、理想運(yùn)放和若干電阻設(shè)計(jì)一個(gè)】試用理想運(yùn)放和若干電阻設(shè)計(jì)一個(gè)5v5v5v5v的連續(xù)可調(diào)的參考電壓源。的連續(xù)可調(diào)的參考電壓源。【解】【解】（1 1）確定電路方案。）確定電路方案。由于要求參考電壓從由于要求參考電壓從5v5v5v5v連續(xù)可調(diào)，所以集成運(yùn)放采用放大倍數(shù)為連續(xù)可調(diào)，所以集成運(yùn)放采用放大倍數(shù)為5 5的減法電的減法電路結(jié)構(gòu)，電路如圖所示。路結(jié)構(gòu)，電路如圖所示。（2 2） 選擇集成運(yùn)放，確定選擇集成運(yùn)放，確定電路的工作電壓。電路的工作電壓。集成運(yùn)放集成運(yùn)放選擇選擇lm324lm324，其工作電壓為，其工作電壓為 v12（3 3）確定集成運(yùn)放輸出與）確定集成運(yùn)放輸出與輸入的關(guān)系式。輸入的關(guān)系式。

33、 根據(jù)疊加原理，有根據(jù)疊加原理，有 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回（3 3）確定集成運(yùn)放輸出與輸入的關(guān)系式。）確定集成運(yùn)放輸出與輸入的關(guān)系式。 根據(jù)疊加原理，有根據(jù)疊加原理，有 i1fiww221fo)/1 (urrurrrrruv1) 110(1v121iu（4 4）確定電阻）確定電阻 f1rr、 。rp20r當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)，o5v;u foi1,ruur 51furra則則則則故選故選f300k ,r 60kk5300uf1arr 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回（5 5）確定電位器）確定電位器 rpr和和 2r電位器也要選大些，電

34、位器也要選大些， rprrp100kr選選rp2rprr當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)，o5v,u 即v5151)/1 ()/1 (21fi1fi21frrrurrurrr則則則則10)/1 (21frrr整理得整理得 2121f9)(rrrrr所以有所以有 2240k18000rk75240180002r 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回（5 5）確定電位器）確定電位器 rpr和和 2rrp100kr選選k75240180002rrp20r當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)rp2rp12rr時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)rp2rprr時(shí)，時(shí)，o5vu ；o0u ；o5vu +，實(shí)現(xiàn)了參考電壓從實(shí)現(xiàn)了參考電壓從5v5v

35、5v5v連續(xù)可調(diào)。連續(xù)可調(diào)。 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回2 2濾波器的設(shè)計(jì)濾波器的設(shè)計(jì) 【例題【例題11.3】設(shè)計(jì)一個(gè)截止頻率為】設(shè)計(jì)一個(gè)截止頻率為khz3的無(wú)源低通濾波器。的無(wú)源低通濾波器?！窘狻浚ā窘狻浚? 1）確定電路的結(jié)構(gòu)。無(wú)源低通濾波器可由）確定電路的結(jié)構(gòu)。無(wú)源低通濾波器可由rc電電路或路或rl電路組成。電路組成。 本題選擇本題選擇rc電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu), ,如圖所示。如圖所示。rciuou（2 2）計(jì)算截止角頻率）計(jì)算截止角頻率 低通濾波器的傳遞函數(shù)為低通濾波器的傳遞函數(shù)為o1(j )(j )( )1jiuhhurc 幅頻特性為幅頻特性為 2)(11)j (rch截止角頻率為截止角頻率為 rc1c 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 第11章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用返回krad/s84.1810314. 3223ccf本例中的本例中的 khz3cf，則，則 rciuou（3 3）選則）選則r r、c c參數(shù)。實(shí)際中可根據(jù)手頭現(xiàn)有的電阻和參數(shù)