集成運放總結(jié)

1、集成運放的總結(jié)線性應(yīng)用【負反饋線性應(yīng)用【負反饋】反相比例運算電路反相比例運算電路同相比例運算電路（特例：電壓跟隨器）同相比例運算電路（特例：電壓跟隨器）反相加法反相加法同相加法同相加法減法減法微分微分積分積分非線性應(yīng)用非線性應(yīng)用【開環(huán)（不加反饋）或正反饋【開環(huán)（不加反饋）或正反饋】過零比較器（同相、反相）過零比較器（同相、反相）單門限電壓比較器（同相、反相）單門限電壓比較器（同相、反相）遲滯比較器（同相、反相）遲滯比較器（同相、反相）方波產(chǎn)生電路、占空比可調(diào)的方波發(fā)生器方波產(chǎn)生電路、占空比可調(diào)的方波發(fā)生器三角波發(fā)生器（遲滯比較器三角波發(fā)生器（遲滯比較器+積分電路）積分電路）“虛短、虛斷虛短、虛

2、斷”“比較、虛斷比較、虛斷”4.4.1 比例運算比例運算一、反相比例運算一、反相比例運算運算放大器在線性應(yīng)用運算放大器在線性應(yīng)用時同時存在虛短和虛斷時同時存在虛短和虛斷0 ii虛斷虛斷F 1 ii -0 uu虛地虛地fFORiu 1f11fFioufRRRiRiuuA 為使兩輸入端對地直流電阻相等：為使兩輸入端對地直流電阻相等：R2=R1 /R f平衡電阻平衡電阻特點：特點：1.1.為深度電壓并聯(lián)負反饋為深度電壓并聯(lián)負反饋, , Auf = Rf / R 12. 輸入電阻較小輸入電阻較小RifRifRif = R13. , 對對KCMR 的要求低的要求低uIC = 0u+ = u- = 0 虛

3、地虛地二、同相比例運算二、同相比例運算 I- uuu F 1 ii ,fIO1IRuuRu I1fO)1(uRRu 1fuf1RRA Auf =1跟隨器跟隨器當(dāng)當(dāng)R1 = ，Rf =0時，時， 特點：特點：1. 為深度電壓為深度電壓串聯(lián)串聯(lián)負反饋負反饋,Auf = 1+Rf /R12. 輸入電阻大輸入電阻大Rif = 3. ，對，對KCMR 的要求高的要求高uIC = u iu+ = u- = uI4.4.2 加法與減法運算加法與減法運算一、加法運算一、加法運算1. 反相加法運算反相加法運算R3 = R1/ R2 / RfiF i1 + i22I21I1fORuRuRu )(2I21I1fOR

4、uRuRu 若若 Rf =R1= R2 則則 uO = (uI1+ uI2 )R2 / R3 / R4 =R1/ Rf uRRu)1(1fO)/)(1(I242342I1432431fOuRRRRRuRRRRRRRu I242342I143243/uRRRRRuRRRRRu 若若R2=R3 = R4, 則則 uO = uI1+ uI2 Rf = 2 R1 2. 同相加法運算同相加法運算法法1：利用迭加定理：利用迭加定理uI2 =0 uI1使：使：I11fO1uRRu uI1 =0 uI2使：使： uRRu)1(1fO22If1f1f2O)1(uRRRRRu 一般一般R1=R1； Rf =Rfu

5、O=uO1+ uO2 = Rf / R1( uI2 uI1 )法法2：利用虛短、虛斷：利用虛短、虛斷f1fI1f11ORRRuRRRuu f1fI2RRRuu uuo = Rf / R1( uI2 uI1 )減法運算實際是差分電路減法運算實際是差分電路二、減法運算二、減法運算4.4.3 微分與積分運算微分與積分運算dtduCiI11 R2 =Rf -0 u虛地虛地fFRuio F 1 ii 虛斷虛斷dtduCRRiuI1ffFO RfC1= 時間常數(shù)時間常數(shù)微分電路輸出電壓微分電路輸出電壓:一、微分運算一、微分運算uItOuOtO二、積分運算二、積分運算1I1Rui dtduCioF =)0(

6、1oIf1CudtuCRu 當(dāng)當(dāng)ui=UI時時,f1IoCRtUu 設(shè)設(shè)uC(0)=0 時間常數(shù)時間常數(shù) = R1Cf積分電路輸出電壓積分電路輸出電壓:tuIOtuOO7.2.1 電壓比較器電壓比較器 (Comparer)一、單限電壓比較器一、單限電壓比較器功能：功能：類型類型基本比較器基本比較器簡單比較器（單門限）簡單比較器（單門限）窗口比較器（雙門限）窗口比較器（雙門限）遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）比較電壓信號比較電壓信號( (被測試信號與標準信號被測試信號與標準信號) )大小大小8uIuO0uIuO1.1.過零電壓比較器過零電壓比較器uI 0UOmaxUOmaxU

7、OHUOL0uIuO2. 同相輸入單門限比較器同相輸入單門限比較器8uIUREF UZUZUREFuI UREF門限門限電壓電壓UT特點特點:1) 工作在非線性區(qū)工作在非線性區(qū)2) 不存在虛短不存在虛短 (除了除了uI=UREF時時) 3) 存在虛斷存在虛斷門限電壓門限電壓 UT = UREF1)電路和門限電壓電路和門限電壓二、二、遲滯遲滯比較器比較器1. 反相型反相型遲滯遲滯比較器比較器uIRR18UREFR2R3 UZuO正反饋正反饋212Z211REFPRRRURRRUU 當(dāng)當(dāng)uI uP時，時， uO =-UZ當(dāng)當(dāng)uI uP時，時， uO =+UZ當(dāng)當(dāng)uI =uP時，時， uO 翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)

8、212Z1REFTRRRURUU 212Z1REFTRRRURUU 例例: R1=30k, R2=15k, UZ= 6V, UREF=0, 求求UT）（）（V23015156 , V23015156-TT UU2) 傳輸特性傳輸特性RR18uIUREFR2R3 UZPuO0uIuOUT+UT-UZ-UZ當(dāng)當(dāng)uI逐漸增大時逐漸增大時 只要只要uI UT+, 則則 uO = - UZ當(dāng)當(dāng)uI逐漸減小時逐漸減小時只要只要uI U T-, 則則 uO = - UZ一旦一旦uI UT-, 則則 uO = UZ上門限下門限 U=UT+-UT U回差電壓uI上升時與上門限比上升時與上門限比,特點特點:uI下

9、降時與下門限比下降時與下門限比2. 同相型同相型遲滯遲滯比較器比較器R1R8uIUREFR2R3 UZuO212Z1IPRRRURuu 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，uP= uN =UREFREF212Z1IURRRURu 即即若若UREF=012ZTRRUU 則則12ZTRRUU 傳輸特性傳輸特性0uIuOUT+UT-UZUZ U= UT+ UT12Z2RRU uO應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例抗抗干干擾擾0uIUTUOHUOL00uIUT-UT+UOHUOL0整整形形0uIUT+UT-0uOUOHUOL0uIUT+UT-0uOUOHUOL o(sat)2 1 2RURRRU o(sat)F 2 2RURRRU

10、 uCOtOuOt-UOLUOHUR-UR RCtCCCCeuuutu 0RU RU o(sat)F 2 2R2o(sat)o(sat)F 2 2 R0URRRUtuUuURRRUuCCC o(sat)F 2 2R3o(sat)o(sat)F 2 2R0URRRUtuUuURRRUuCCC F 22121ln2RRRCTTT F 221ln211RRRCTf = RC 3.2 波形發(fā)生器波形發(fā)生器1. 矩形波發(fā)生器矩形波發(fā)生器R1C8R2R3 UZuOR積分積分電路電路 滯回比較器滯回比較器 UZ uO uCtUT+UT-UZ振蕩頻率振蕩頻率212ZTRRRUU 212ZTRRRUU )21l

11、n(212RRRCT Tf1 占空比占空比 = 50% 矩形波高電平時間與其周期矩形波高電平時間與其周期T T之比之比稱為稱為占空比占空比，方波的，方波的占空比為占空比為50%50%。顯然，為了改變輸出方波的占空比，應(yīng)改變。顯然，為了改變輸出方波的占空比，應(yīng)改變電容器電容器C C的充電和放電時間常數(shù)，即可得的充電和放電時間常數(shù)，即可得占空比可調(diào)占空比可調(diào)的矩形的矩形波發(fā)生器。波發(fā)生器。 -+RWR1R2CucuoD1D2abc反相積分電路反相積分電路方波發(fā)生器方波發(fā)生器電路一：電路一：方波發(fā)生器方波發(fā)生器 矩形波矩形波積分電路積分電路三角波三角波2. 2. 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器+RR1R2

12、C+uc-+RR2Cuo此電路要求前后電路的時間常數(shù)配合好，此電路要求前后電路的時間常數(shù)配合好，不能讓積分器飽和。不能讓積分器飽和。dtuRCuoo11+RR1R2C+uc-+RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波發(fā)生器確定，其幅值也由三角波的周期由方波發(fā)生器確定，其幅值也由周期周期T和參數(shù)和參數(shù)R、C決定。決定。0uo1tUom-Uom電路二：電路二：電路一的改型電路一的改型+A1A2uouo1R02R01RCR2R1反相積分電路反相積分電路滯回比較器滯回比較器特點：特點：由由滯回比較器滯回比較器和和反相積分器反相積分器級聯(lián)構(gòu)成，滯回級聯(lián)構(gòu)成，滯回比較器的輸出作為反相積分器的輸入，反相積比

13、較器的輸出作為反相積分器的輸入，反相積分器的輸出又作為滯回比較器的輸入。分器的輸出又作為滯回比較器的輸入。+uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL滯回比較器滯回比較器回顧回顧:omHURRU21omLURRU21上下門限電壓：上下門限電壓：回顧回顧:反相積分器反相積分器dtuRCuio1ui-+RR2Cuoui=-Uui=+Utuo0+Uom-UomomHURRU21omLURRU21+A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1tUOMUOMuotUHULdtuRCuoo11周期和頻率計算周期和頻率計算tuoUHULT+A1A2uouo1R02R01RCR2R1RCRRf

14、124214RRCRT T1T2LHTOMUUdtURC101HLTOMUUdtURC201TTT5 . 021omTOMURRdtURC215 . 0021電路三：電路三：是電路二的改型電路是電路二的改型電路調(diào)整電位器調(diào)整電位器 RW 可以使三角波上下移動。即可以使三角波上下移動。即給純交流的三角波疊加了一個直流分量。給純交流的三角波疊加了一個直流分量。+E-ERW+A1A2uouo1R02R01RCR2R1第第 6 章集成運算放大器的應(yīng)用章集成運算放大器的應(yīng)用tuoT1T2-+R2R1+R R2CuoR+T1 時間段，電容時間段，電容 C 通過通過 R 放電放電T2 時間段，電容時間段，電

15、容 C 通過通過 R 充電充電充放電的充放電的 時間時間T1、T2可可通過通過 R、R調(diào)整。調(diào)整。當(dāng)當(dāng)R=0時，則為鋸齒波發(fā)生器。時，則為鋸齒波發(fā)生器。電路四：電路四：是電路二的改進電路是電路二的改進電路uo1被嵌位被嵌位于于Uz第第 6 章集成運算放大器的應(yīng)用章集成運算放大器的應(yīng)用3.3.鋸齒波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器uot-+R2R1+R4CuoR+R3改變?nèi)遣òl(fā)生器中改變?nèi)遣òl(fā)生器中積分電路的充放電時間常積分電路的充放電時間常數(shù)，使放電的時間常數(shù)為數(shù)，使放電的時間常數(shù)為0，即把三角波發(fā)生器轉(zhuǎn)換成即把三角波發(fā)生器轉(zhuǎn)換成了鋸齒波發(fā)生器。了鋸齒波發(fā)生器。couuuct-+R2R1+R4CuoR+

16、R3ZTZURRdtURC21021212RRCRT * *4.4.壓頻轉(zhuǎn)換電路壓頻轉(zhuǎn)換電路ZHURRU21ZLURRU21 |ui | UZ+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2couu 把鋸齒波發(fā)生器積分電路的充電電壓由把鋸齒波發(fā)生器積分電路的充電電壓由uo1變?yōu)樽優(yōu)閡i ，則，則鋸齒波發(fā)生器轉(zhuǎn)變?yōu)閴侯l轉(zhuǎn)換電路。即輸出鋸齒波發(fā)生器轉(zhuǎn)變?yōu)閴侯l轉(zhuǎn)換電路。即輸出uo的頻率由輸入的頻率由輸入電壓電壓ui的大小決定。的大小決定。設(shè)設(shè) uo1=+UZ ，則，則D2截止，截止，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通， ui 給電容給電容C充電，充電， uo下降，當(dāng)下降，當(dāng)uo下降下降到到U+L時時uo1翻轉(zhuǎn)到翻轉(zhuǎn)

17、到-UZ ，這時，這時， D1截止，截止，D2導(dǎo)通，電容導(dǎo)通，電容C快速放快速放電，電，uo上升，當(dāng)上升，當(dāng)uo上升到上升到U+H時時uo1翻轉(zhuǎn)到翻轉(zhuǎn)到+UZ 。如此周期變化。如此周期變化。 uo為鋸齒波。為鋸齒波。工作原理工作原理+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2uccouutucUHULuotULUH+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2由電路的工作情況可知：由電路的工作情況可知：改變電壓改變電壓uiuo的頻率變化的頻率變化充電電壓變化充電電壓變化因此，稱該電路為因此，稱該電路為壓頻轉(zhuǎn)換電路壓頻轉(zhuǎn)換電路。tucUHUL充電時間變化充電時間變化由工作原理可知，

18、由工作原理可知，uo在在U+L 、 U+H之間變化：之間變化：TuRCURRiZ1221iZuURCRRT212ZiUuRRRCf1221+R2R1ui-+R3CuoRA1A2uo1D1D2ZURR21ZURR21A1：滯回比較器：滯回比較器 因因 u- = 0 ，所以當(dāng)，所以當(dāng) u+ = 0時時，A1狀態(tài)改變狀態(tài)改變0o2111o212uRRRuRRRu當(dāng)當(dāng) 時時，即即當(dāng)當(dāng) Z121o12oURRuRRu Cuo1R3DZR2+ R6uoR5R4+ A2A1R1TT1T2tRCUuio Cuo1R3DZR2+ R6uoR5R4+ A2A1R1tUO10UO0tUZ-UZTT1T2T = T1+ T2 = 2T1 = 2T2RCRRTf2141 uo1 UZ UZRCUURRTTZZ12212 tOuoZ12URRZ12URR (1) 改變比較器的輸出改變比較器的輸出 uo1、電阻、電阻R1 、R2 即可改即可改變?nèi)遣ǖ姆?。變?nèi)遣ǖ姆怠?(2) 改變積分常數(shù)改變積分常數(shù)RC 即可改變?nèi)遣ǖ念l率。即可改變?nèi)遣ǖ念l率。tRCUuio Z12URRZ12URR O集成運放的總結(jié)線性應(yīng)用【負反饋線性應(yīng)用