2022-2023学年高二物理竞赛课件：集成运放应用电路的分类

集成运放应用电路的分类 v+-v- vo VOH VOL 0 集成运放应用电路的分类 图6-2-2 运放传输特性 （比较特性） 按集成运放工作状态，应用上，分：线性应用电路和非线性应用电路两大类。 说明： 相当运放两输入端“虚短路”。 虚短路不能理解为两输入端直接短接，只是(v–-v+)的值小到可忽略不计。实际上，运放正是利用这极微小的差值进行电压放大。 同理，虚断路不能理解为输入端开路，只是输入电流小到可忽略不计。 相当运放两输入端“虚断路”。 运放低频工作时，特性接近理想化，可利用“虚短、虚断”运算法则，分析运放应用电路。此时，电路输出只与外部反馈网络参数有关，与运放内部电路无关。 并非V+与V-真正短路。 V+与V-电流并非真正为零。 （6-2-1） （6-2-2） 1、线性应用电路——闭环。 为扩大Vi幅度范围，集成运放接成（外加）不同的负反馈闭合环路，虽降低增益，并可实现线性放大。这类为闭环应用电路。按虚短路、虚断路分析、求解。 集成运放应用电路的分类 主要应用有：基本应用电路、各种运算电路、仪器放大器、电流传输器、滤波器等。 2、非线性应用电路——开环 - + A vo vI VREF 特点：开环工作，增益很大，较小的Vi，运放输出就进入非线性区(饱和)工作。按虚断路分析、求解。 集成运放应用电路的分类 3、混合应用电路 有些应用，（a）Avd越大越好，线性区vid越窄越好，运放饱和工作,这类为开环工作。如电压比较器。 (b)或为闭环正反馈，如迟滞比较器、振荡器等。 按Vi大小不同，可开环或闭环工作，如精密整流电路、转折点电路。 集成运放的基本应用电路 反相放大器 - + A R1 Rf +- vs vo if i1 类型：电压并联负反馈。P279 解： 则 反相输入端“虚地”。 因 则 由图 输出电压表达式： 输入电阻 输出电阻 因 因深度电压负反馈， （6-2-3） 二、同相放大器 - + A R1 Rf +- vs vo if i1 类型：电压串联负反馈，P279 解： 则 注：同相放大器不存在“虚地”。 因 （1）由图 输入电阻 输出电阻 深度电压负反馈 因 则 （6-2-4） 输出电压表达式： 同相跟随器 R1=∞，Rf=0 - + A +- vs vo 由图得 因 由于 所以，同相跟随器性能优于射随器。 归纳与推广 当R1 、Rf为线性电抗元件时，在复频域内： 反相放大器 同相放大器 拉氏反变换 得 注：拉氏反变换时 Ri大，RO小。电路作用与分立的射极输出器相同，但电压跟随性能更好。P181 6.3 集成运放应用电路 6.3.1 闭环应用 特点：线性放大区，负反馈闭合环路，有：运算电路、仪器放大器、电流传输器、滤波器、跨导放大器等。 一、运算电路 对模拟量进行各种数学运算。 - + A Z1 Zf vo vs1 vs2 i Z1或Zf采用线性元件(R、C)，可构成比例、加法、减法、积分、微分等运算电路。 Z1或Zf采用非线性器件(如三极管、FET)，则可构成对数、反对数、乘法、除法等运算电路。 1.加/减运算电路 反相加法器 - + A R2 Rf +- vs2 vo if i2 R1 i1 +- vs1 因 则 因 则 即 说明：线性电路除可用“虚短、虚断”概念外，还可用叠加原理分析，但麻烦。 令vs2=0 则 令vs1=0 则 例如 （6-3-1） 1、同相加法器 - + A R2 Rf +- vs1 vo R1 +- vs2 R3 法(2)，回路： 则 2、减法器：（1）书：叠加原理分析。 Rf - + A R3 vs1 vo R2 vs2 R1 令vs2=0， 则 令vs1=0， （6-3-2） （参习题6-1） （1）书：叠加原理。 【解】 法(2)，回路。同上 加法、减法器电路 1、反相求和（加法）电路： 优点：可方便地调整某一路Ri，改变该路比例系数，不会影响其他路比例系数。故反相求和电路应用广泛。 例：3个输入端，实际可按需增减输入端数量。 信号由反向输入端引入。 集成运放应用电路 $