2022-2023学年高二物理竞赛课件：集成运算放大器应用电路

集成运算放大器应用电路 集成运放广泛应用于电子线路的各个领域，包括模拟信号的产生、运算、放大、滤波和处理。本章主要讨论集成运放线性和非线性应用原理及基本应用电路。线性应用主要介绍基本模拟运算电路（加法、减法、积分、微分、对数、指数、乘法、除法、平方及开方）和有源滤波电路；非线性应用主要讨论电压比较电路、精密整流与绝对值电路。 本章简介 集成运算放大器应用电路 2 集成运放的电压传输特性与工作状态 理想集成运放的应用特性分析 1.理想运放线性工作状态分析 2.理想运放非线性工作状态分析 本节内容 集成运算放大器的应用原理 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 集成运放的电压传输特性与工作状态 线性状态： 非线性状态： 负反馈闭环应用 开环或正反馈闭环应用 理想集成运放的应用特性分析 (1) 差模开环电压增益Aud= ∞ (2) 差模输入电阻rid = ∞ (3) 输出电阻ro = 0 (4) 共模抑制比KCMR= ∞ (5) 输入偏置电流IIB = 0 (6) 输入失调电压及其温漂、失调电流及其温漂均为0 (7) 单位增益带宽及转换速率均为 ∞ 为简化分析，集成运放视为理想器件，满足下列条件： 理想集成运放的应用特性分析 1。理想运放线性工作状态分析 因为uO为有限值， Aud＝∞，所以 uN－uP＝0，即 uN＝uP…………虚短 因为rid＝∞，所以 iN＝iP＝0………虚断 电路特征：引入电压负反馈。 无源网络 集成运放工作在线性区——线性状态 理想集成运放的应用特性分析 2。理想运放非线性工作状态分析 电路特征：开环或正反馈。 集成运放工作在非线性区——非线性状态 O uo (uP-uN) 理想特性 UOH UOL 实际特性 非线性区 非线性区 线性区 由于rid→∞,“虚断”仍成立，即 iP=iN=0 -- “虚断” “虚短”不成立, 即 UOH、UOL值由OP输出级及电源供电电路决定，或由外接限幅、稳幅电路的值决定。 理想集成运放的应用特性分析 3。理想运放应用电路的一般分析方法 (2) 依相应工作状态的特性分析电路 (1) 判OP工作状态 负反馈闭环系统——线性 非负反馈闭环系统——非线性 { 研究问题：（1）什么是运算电路：运算电路的输出电压是输入电压某种运算的结果，如加、减、乘、除、乘方、开方、积分、微分、对数、指数等。 （2）描述方法：运算关系式 uO＝f (uI) （3）分析方法：“虚短”和“虚断”是基本出发点。 基本要求： 识别电路 求解运算关系式 8 加法与减法运算电路 1.反相运算电路 2.同相运算电路 8 积分与微分运算电路 1.积分运算电路 2.微分运算电路 8.3 对数与指数运算电路 1.对数运算电路 2.指数运算电路 8.4 乘法、除法与乘方、开方运算电路 1.乘法与乘方运算电路 2.除法与开方运算电路 本节内容 8 模拟运算电路 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 8 加法与减法运算电路 1、反相运算电路 (1)反相比例运算电路 电路引入了哪种组态的负反馈？ 电路的输入电阻为多少？ 3) R’＝？为什么？ 4) 若要Ri＝100kΩ，比例系数为－100，R1＝？ Rf＝？ Rf太大，噪声大。如何利用相对小的电阻获得－100的比例系数？ iN=iP=0， uN=uP=0－－虚地 在节点N： 静态平衡电阻 8 加法与减法运算电路 T 形反馈网络反相比例运算电路 利用R4中有较大电流来获得较大数值的比例系数。 $