電子電路輔導(dǎo)課件1-4(運(yùn)放)

1、(1-1)uP輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)偏置電路偏置電路uNuO輸入級(jí)：輸入級(jí)：采用采用差動(dòng)放大電路，以提高輸入電阻，減小差動(dòng)放大電路，以提高輸入電阻，減小 零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號(hào)零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號(hào)。 四、集成運(yùn)放及其基本應(yīng)用四、集成運(yùn)放及其基本應(yīng)用(1-2)u+輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)偏置電路偏置電路u-uO中間級(jí)：中間級(jí)：主要進(jìn)行主要進(jìn)行電壓放大電壓放大， 一般由一般由共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。構(gòu)成。 輸出級(jí)：輸出級(jí)：采用互補(bǔ)對(duì)稱功放電路或射極輸出器，采用互補(bǔ)對(duì)稱功放電路或射極輸出器， 以便以便輸出足夠大的電流和功率輸出足夠大的電流和功率， 并降低輸出

2、電阻，并降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。提高帶負(fù)載能力。 偏置電路：偏置電路：一般是由恒流源電路組成，一般是由恒流源電路組成， 為電路為電路提供穩(wěn)定和合適的靜態(tài)工作點(diǎn)提供穩(wěn)定和合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 (1-3)A Au uo o 高高: : 8080dBdB140dB,140dB,即即10104 410107 7r ridid 高高: 10: 105 510101111 r ro o 低低: : 幾十幾十 幾百幾百 K KCMRCMR高高: : 7070dBdB130dB130dB(1-4)開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)無(wú)窮大開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)無(wú)窮大 Auo ，差模輸入電阻無(wú)窮大差模輸入電阻無(wú)窮大 rid

3、，開(kāi)環(huán)輸出電阻為零開(kāi)環(huán)輸出電阻為零 ro 0 ，共模抑制比無(wú)窮大共模抑制比無(wú)窮大 KCMR +Uo(sat)Uo(sat)線性區(qū)線性區(qū)理想特性理想特性實(shí)際特性實(shí)際特性飽和區(qū)飽和區(qū) O u+ u uo(1-5)線性區(qū)：線性區(qū)：uo = Auo( (u+ u)非線性區(qū)：非線性區(qū)：u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = +Uo(sat) u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = + Uo(sat) u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = Uo(sat) (1-8) 集成運(yùn)算放大器引入適當(dāng)?shù)呢?fù)反饋，可使輸出和集成運(yùn)算放大器引入適當(dāng)?shù)呢?fù)反饋，可使輸出和輸入之間具有某種函數(shù)關(guān)系，如比例、加法、減法、輸入之間具有某種函數(shù)關(guān)系，如比例、加法

4、、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)與反對(duì)數(shù)、乘除等運(yùn)算。積分、微分、對(duì)數(shù)與反對(duì)數(shù)、乘除等運(yùn)算。 輸入、輸出另一端均輸入、輸出另一端均為地為地, “ 、+、- ”可略可略。uoRFuiR2R1+ R2 = R1 / RF(1-9)ifiiii+uoRFuiR2R1+ 因因u=u+= 0因因i+= i = 0所以所以 ii if 1iiRuui FofRuui 1iiRui FofRui Fo1iRuRu i1FouRRu 1FiofRRuuAu 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：(1-10)i1FouRRu uoRFuiR2R1+ 反饋電路直接從輸反饋電路直接從輸出端引出出端引出電壓反饋電壓反饋輸入信號(hào)

5、和反饋信號(hào)加在輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在同一輸入端同一輸入端并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋反饋信號(hào)使凈輸入反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小信號(hào)減小負(fù)反饋負(fù)反饋(1-11)例例1. 電路如圖所示，試分別計(jì)算開(kāi)關(guān)電路如圖所示，試分別計(jì)算開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)和閉合時(shí)的電壓放大倍數(shù)斷開(kāi)和閉合時(shí)的電壓放大倍數(shù)Auf 。1. 當(dāng)當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)：斷開(kāi)時(shí)：解：解：511101 RRAFufuouiR21k+ 1k1kS10kiiifii (1-12)2. 當(dāng)當(dāng)S閉合時(shí)：閉合時(shí)：iiiuui32211 uouiR21k+ 1k1kS10kiiifii iiiuii3121 1010oofuuui fiii 3 . 31031 ioufoiuuAuu(

6、1-13)uoRFuiR2R1+ R2=R1/RFiuuu 1i110RuRui FoiFofRuuRuui ifi1uRRuRRu)1 ()1 (1Fi1Fo閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù) :1Fiouf1RRuuA fiii 則因因i+= i = 0i+= i = 0(1-14) 輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加兩個(gè)輸入端加兩個(gè)輸入端串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋反饋電路直接從輸反饋電路直接從輸出端引出出端引出電壓反饋電壓反饋 反饋信號(hào)使凈輸入反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小信號(hào)減小負(fù)反饋負(fù)反饋uoRFuiR2R1+ (1-15)uiuoRFR3R2+ R1uRRuo)1 (1Fi3 231F)

7、1 (uRRRRR(1-16) 即即 R1= ，RF = 0 ，Auf = 1 ， uo = ui ， 稱稱電壓跟隨器電壓跟隨器。uoui+ uo+ 15k 15k +15V 7.5k 例例2. 試計(jì)算圖示電路中試計(jì)算圖示電路中uo的大小的大小 。0 ii解：由于解：由于Vuuu5 . 71521o uo只與電源電壓和分壓電阻只與電源電壓和分壓電阻有關(guān)，而與負(fù)載電阻大小和運(yùn)放有關(guān)，而與負(fù)載電阻大小和運(yùn)放的參數(shù)無(wú)關(guān)。的參數(shù)無(wú)關(guān)。 (1-17)例例3. 如圖所示電路，已知如圖所示電路，已知RF100k， R150k，輸入電壓，輸入電壓 ui3sint V， 求電壓放大倍數(shù)和輸出電壓求電壓放大倍數(shù)和

8、輸出電壓uo。uoRFuiR2R1+ 350100111Fuf RRA解解 ：電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)VtuAu sin9iufo (1-18)R2= Ri1 / Ri2 / Ri3 / RFii3ii1if因因u= u+= 01i1i1iRui 2i2i2iRui 3i3i3iRui FofRui i3i2i1fiiii 因因虛斷虛斷，i = i+ = 0 )(i33Fi22Fi11FouRRuRRuRRuiii 當(dāng)當(dāng)Ri1= Ri2= Ri3= RF時(shí)，時(shí)， )(i3i2i1ouuuu uoui1RFui3Ri1Ri3+ R2ui2Ri2ii2(1-19)例例4. 一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的輸出電壓

9、和某些輸入信號(hào)的數(shù)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的輸出電壓和某些輸入信號(hào)的數(shù)值關(guān)系為值關(guān)系為uo=-(4ui1+2ui2+0.5ui3)，試選擇圖示電路中，試選擇圖示電路中各輸入電路的電阻和平衡電阻。設(shè)各輸入電路的電阻和平衡電阻。設(shè)RF=100 k。uoui1RFui3Ri1Ri3+ R2ui2Ri2)(i33Fi22Fi11FouRRuRRuRRuiii解：解： kRRi254F1 kRRi502F2 kRRi2005 . 0F3 kRRRRRiii3 .13/F3212 (1-20)ui2uoRFui1R3R2+ R1R2 / R3 = R1 / RF ui1單獨(dú)作用時(shí)單獨(dú)作用時(shí) 反相輸入比例運(yùn)算：反相輸入

10、比例運(yùn)算：1i1F 1ouRRu ui2單獨(dú)作用時(shí)，為同相輸入比例運(yùn)算：?jiǎn)为?dú)作用時(shí)，為同相輸入比例運(yùn)算： uRRuo)1(1F22i3 231F)1(uRRRRR u+(1-21)ui2uoRFui1R3R2+ R1u+1i1F2i3 231F)1(uRRuRRRRR 2o 1ouuuo 如果取如果取 R1 = R2 ，R3 = RF )(1i2i1FouuRRu 則：則： 如如 R1 = R2 = R3 = RF 1i2iouuu 則：則：輸出電壓等于兩個(gè)電壓之差。輸出電壓等于兩個(gè)電壓之差。(1-22)例例5. 在圖示電路中，已知在圖示電路中，已知ui1=2V，ui2=1V，求輸出電壓，求輸

11、出電壓uo。uo1ui1+ + uoui2RRRA1A2+RRRi1i1o12)1(uuRRu 解：解：VuuuuuRRuRRu2)(222)1(i1i2i1i2o1i2o (1-23)uoCFuiR2R1+ ifi1uC+ 則則i1 = iftuCRuCddF1i tuCddoF tuCiCfddF 1i1Rui tuCRud1iF1o d1 ooiF10tutuCRtt 0uui+= i = 0(1-24)當(dāng)當(dāng)ui為階躍電壓時(shí)為階躍電壓時(shí) uitOtUCRud1iF1o積分飽和積分飽和線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間uotO+ Uo(sat)Uo(sat)輸出電壓隨時(shí)輸出電壓隨時(shí)間線性變化間線性變

12、化tCRUFi1(1-25)uoC1uiR2RF+ Foi1ddRutuC tuCRuddi1Fo 由虛短及虛斷性質(zhì)可得由虛短及虛斷性質(zhì)可得i1 = ififi1uitO當(dāng)當(dāng)ui為階躍電壓時(shí)為階躍電壓時(shí) uotO(1-26)I1IFRFUOUZR2+ R1RVS+US由虛短及虛斷性質(zhì)可得由虛短及虛斷性質(zhì)可得11RUIZ 0 uuFORUI FF1II Z1FoURRU 輸出電壓可以認(rèn)為是輸出電壓可以認(rèn)為是恒壓源恒壓源。改變反饋電阻。改變反饋電阻RF的大小，可以改變輸出電壓的大小，可以改變輸出電壓UO的大小。的大小。 (1-27)ILRFUZR2+ R1RLVS+USF由虛短及虛斷性質(zhì)可得由虛短

13、及虛斷性質(zhì)可得ZUuu ZURIU FLFFZLRUI IL的大小與負(fù)載的大小與負(fù)載RL無(wú)關(guān)，所以該電路構(gòu)成電流源無(wú)關(guān)，所以該電路構(gòu)成電流源電路，改變電路，改變RF的大小可以改變電流源的電流值。的大小可以改變電流源的電流值。(1-28) 例例6 如圖為兩級(jí)運(yùn)放組成的電路，如圖為兩級(jí)運(yùn)放組成的電路，已知已知 uI1 = 0.1 V，uI2 =0.2 V，uI3 =0.3 V，求，求 uO。uI1uI2uI3 + uO 30 k 30 k 30 k 10 k 10 k 10 k 10 k 10 k F1 12 F1 11uO1=( uI1 uI2 )第一級(jí)為加法運(yùn)算電路：第一級(jí)為加法運(yùn)算電路： 解

14、解第二級(jí)為減法運(yùn)算電路：第二級(jí)為減法運(yùn)算電路： R5R4 + R5RF2R3 (1 ) uI3 F23 uO1 uO= = 0.3 V= 0.6 V(1-29)例例7. .右圖電路，當(dāng)右圖電路，當(dāng)ui1=1.5V, ui2=1V時(shí)，時(shí)，uo= -1V；則；則RF=?=?uo解：這是一個(gè)減法運(yùn)算電路。3121123(1)FFoiiRRRuuuRRRR 2011.5(1)11010 1020FFRR 解得RF=20k(1-30)例例8. 右圖電路中，設(shè)電路的輸入右圖電路中，設(shè)電路的輸入U(xiǎn)i=0.5V,運(yùn)放的最大運(yùn)放的最大輸出輸出Uom=12V，其余參數(shù)見(jiàn)圖。，其余參數(shù)見(jiàn)圖。ui1）過(guò)）過(guò)0.1s后，后，Uo=?2) 過(guò)過(guò)0.6s后，后， Uo=?3）R4=?解： 1）3640.50.12.520 101 10ioUUtVR C 2）可算出Uo= -15V，但此時(shí)UoUom，故實(shí)際Uo= -12V。3）R4= R4=20k。(1-31)思考題思考題1.ou+-Aui1ui2uoR1RpRfR2+-AuoR1R3RfR2ui1ui2電路如圖(a)(b)(c)(d)所示，求輸出電壓與各輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系式。（a）(b)(1-32)+-AuoR1R3RfR2ui1u