模塊2.2集成運算放大器的應(yīng)用

1、（1）反相輸入比例運算電路）反相輸入比例運算電路1fiofRRuuAu讀一讀讀一讀集成運放線性應(yīng)用之集成運放線性應(yīng)用之一一比例運算比例運算電路電路 iiif10ifii 1fiRuuRuu00u0i0uufiRuRu0分析：分析：1）反相輸入端）反相輸入端2）同相輸入端）同相輸入端（虛斷）（虛斷）（KCL）（虛斷）（虛斷）（虛短）（虛短）3） 反相輸入電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，其輸入阻抗（為反相輸入電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，其輸入阻抗（為R1）較小，這對信號源不利，但由于出現(xiàn)虛地，放大電路不）較小，這對信號源不利，但由于出現(xiàn)虛地，放大電路不存在共模信號，允許輸入信號中包含有較大的共模電壓，對存

2、在共模信號，允許輸入信號中包含有較大的共模電壓，對集成運算放大器的共模抑制比要求也不高，因此該電路應(yīng)用集成運算放大器的共模抑制比要求也不高，因此該電路應(yīng)用場合較多。場合較多。 （2）同相輸入比例運算電路）同相輸入比例運算電路1ffoiof1RRuuuuAuiiif10ifii 1fRuuRu010iuu 0iiuuu分析：分析：1）反相輸入端）反相輸入端2）同相輸入端）同相輸入端（虛斷）（虛斷）（虛斷）（虛斷）（虛短）（虛短）fiiRuuRu013）（KCL） 同相輸入電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，其輸入阻抗極高，同相輸入電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，其輸入阻抗極高，這對信號源有利，但由于兩個輸入端均

3、不能接地或為虛地，放這對信號源有利，但由于兩個輸入端均不能接地或為虛地，放大電路中存在共模信號，不允許輸入信號中包含有較大的共模大電路中存在共模信號，不允許輸入信號中包含有較大的共模電壓，且對集成運算放大器的共模抑制比要求較高，否則很難電壓，且對集成運算放大器的共模抑制比要求較高，否則很難保證運算精度，因此該電路的應(yīng)用場合相對較少。保證運算精度，因此該電路的應(yīng)用場合相對較少。 fO2S21S1RuuRuuRuufO2S21S1RuRuRuS22fS11fOuRRuRRuiiiif210ifiii210uuf21RRR 若若則有則有2S1SO-uuu讀一讀讀一讀集成運放線性應(yīng)用之集成運放線性應(yīng)用

4、之二二加加法電路法電路 分析：分析：1）反相輸入端）反相輸入端2）同相輸入端）同相輸入端（虛短）（虛短）（虛斷）（虛斷）3）（KCL）做一做做一做項目：加法電路的測試項目：加法電路的測試項目編號：項目編號：MNC5-1任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報告任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報告（格式要求見附錄（格式要求見附錄A）。）。測試設(shè)備：模擬電路綜合測試臺測試設(shè)備：模擬電路綜合測試臺1臺，臺，030V直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源1臺，臺，函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器1臺，雙蹤示波器臺，雙蹤示波器1臺，數(shù)字萬用表臺，數(shù)字萬用表1塊。塊。測試電路：圖示加法電路

5、，電路中測試電路：圖示加法電路，電路中R1、R2和和Rf均為均為1k ，運放為，運放為MC4558。 接好圖示加法電路，并接入接好圖示加法電路，并接入+VCC = +15V， VCC = 15V。 保持步驟保持步驟，接入，接入uS1為為0.1V，5kHz的正弦波信號，不的正弦波信號，不接接uS2。 做一做做一做加法電路的測試加法電路的測試測試程序：測試程序： 保持步驟保持步驟，用示波器，用示波器DC輸入端觀輸入端觀察輸出、輸入電壓波形，畫出各波形并察輸出、輸入電壓波形，畫出各波形并記錄。記錄。 輸出電壓幅值與輸入電壓幅值輸出電壓幅值與輸入電壓幅值_（基本相等（基本相等/相差很大），即相差很大）

6、，即電壓放大倍數(shù)與電壓放大倍數(shù)與Rf/R1值值_（基本相等（基本相等/相差很大），且輸出相差很大），且輸出電壓與輸入電壓相位電壓與輸入電壓相位_（相同（相同/相反）。相反）。 做一做做一做加法電路的測試加法電路的測試測試程序：測試程序： 保持步驟保持步驟，將，將Rf改為改為2k ，用示波器，用示波器DC輸入端觀察輸出、輸入端觀察輸出、輸入電壓波形，畫出各波形并記輸入電壓波形，畫出各波形并記錄：錄： 輸出電壓幅值基本等于輸入電輸出電壓幅值基本等于輸入電壓幅值的壓幅值的_（0.5倍倍/1倍倍/2倍），即電壓放大倍數(shù)與倍），即電壓放大倍數(shù)與Rf/R1值值_（基本相等（基本相等/相差很大）。相差很大）

7、。 保持步驟保持步驟，將，將Rf改為改為1k 。 做一做做一做加法電路的測試加法電路的測試測試程序：測試程序： 保持步驟保持步驟，接入，接入uS1和和uS2均為均為0.1V，5kHz的正弦波信號，用的正弦波信號，用示波器示波器DC輸入端觀察輸出電壓和輸入端觀察輸出電壓和輸入電壓輸入電壓uS2波形，畫出各波形并波形，畫出各波形并記錄：記錄： 該電路該電路_（能（能/不能）實現(xiàn)輸入不能）實現(xiàn)輸入電壓相加電壓相加uO= (uS1+uS2)，且輸出電壓，且輸出電壓相對于輸入電壓是相對于輸入電壓是_（正極性（正極性的的/負(fù)極性的）。負(fù)極性的）。 保持步驟保持步驟，改接，改接uS2為為1V，500Hz的方

8、波信號，用示波器的方波信號，用示波器DC輸入端觀察輸出電壓和輸入電壓輸入端觀察輸出電壓和輸入電壓uS2波形，并記錄各波形。波形，并記錄各波形。 fO1S1RuuRuu32S20RuRuuS11fS23231f1O)(uRRuRRRRRRuuufii 1iiif10iiii3232ii 0i當(dāng)當(dāng),231fRRRR 則則)(S1S21fOuuRRu若繼續(xù)有若繼續(xù)有,1fRR 則則S1S2Ouuu讀一讀讀一讀集成運放線性應(yīng)用之三集成運放線性應(yīng)用之三減法電路減法電路 分析：分析：1）反相輸入端）反相輸入端2）同相輸入端）同相輸入端（虛斷）（虛斷）（虛斷）（虛斷）3）（KCL）（KCL）（虛短）（虛短）

9、做一做做一做項目：減法電路的測試項目：減法電路的測試項目編號：項目編號：MNC5-3任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報告任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報告（格式要求見附錄（格式要求見附錄A）。）。測試設(shè)備：模擬電路綜合測試臺測試設(shè)備：模擬電路綜合測試臺1臺，函數(shù)信號發(fā)生器臺，函數(shù)信號發(fā)生器1臺，雙蹤臺，雙蹤示波器示波器1臺，低頻毫伏表臺，低頻毫伏表1臺，臺，030V直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源1臺，數(shù)字萬用臺，數(shù)字萬用表表1塊。塊。測試電路：圖示減法電路測試電路：圖示減法電路（二），電路中（二），電路中R1, R2, R3和和Rf均為均為1k ，運放為，運

10、放為MC4558。 接好圖接好圖5.7所示減法電路，并接入所示減法電路，并接入+VCC = +15V， VCC = 15V。 做一做做一做減法電路的測試減法電路的測試測試程序：測試程序： 保持步驟保持步驟，接入，接入uS1和和uS2均為均為0.1V，5kHZ的正弦波信號，用的正弦波信號，用示波器示波器DC輸入端觀察輸出、輸入電壓波形，畫出各波形并記錄：輸入端觀察輸出、輸入電壓波形，畫出各波形并記錄：輸出電壓幅值與輸入電壓幅值相比輸出電壓幅值與輸入電壓幅值相比 （基本為（基本為0/基本相基本相等等/要大得多），即該電路要大得多），即該電路 （能（能/不能）實現(xiàn)輸入電壓相減不能）實現(xiàn)輸入電壓相減（

11、uO= uS2 uS1）。）。 V1O1 UV320302O2 UV2.1)20/30301(30/203030/201 . 2O3 UV35. 3)20/30301(30/302030/305 . 3O4 UV35. 35.252.131O U課堂練習(xí)課堂練習(xí)1、求輸出電壓、求輸出電壓UoI112 )/1(uRR I221211I12o)1()1(uRRRRuRRu )I1I221)(1(uuRR 2、求輸出電壓、求輸出電壓uo讀一讀讀一讀集成運放線性應(yīng)用之集成運放線性應(yīng)用之四四積分積分電路電路 dtuudCRuu)(OSiii210i21ii 0uudtduCRuOSdtuRCuSO1分析

12、：分析：1）反相輸入端）反相輸入端2）同相輸入端）同相輸入端（虛斷）（虛斷）3）（KCL）0u0i（虛短）（虛短）做一做做一做項目：積分電路的測試項目：積分電路的測試任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報告任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報告（格式要求見附錄（格式要求見附錄A）。）。測試設(shè)備：模擬電路綜合測試臺測試設(shè)備：模擬電路綜合測試臺1臺，函數(shù)信號發(fā)生器臺，函數(shù)信號發(fā)生器1臺，雙蹤臺，雙蹤示波器示波器1臺，低頻毫伏表臺，低頻毫伏表1臺，臺，030V直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源1臺，數(shù)字萬用臺，數(shù)字萬用表表1塊。塊。測試電路：圖示積分電路，測試電路：圖示積分電

13、路，電路中電路中R為為1k ，C為為0.1 F，運，運放為放為MC4558。 接好圖示積分電路，并在接好圖示積分電路，并在C兩端并接一個兩端并接一個100 k 電阻（引入電阻（引入負(fù)反饋并啟動電路，該電阻取值應(yīng)盡可能大，但也不宜過大），并負(fù)反饋并啟動電路，該電阻取值應(yīng)盡可能大，但也不宜過大），并接入接入+VCC = +15V， VCC = 15V。 做一做做一做積分電路的測試積分電路的測試測試程序：測試程序： 保持步驟保持步驟，接入，接入uS為為1V，1kHz的方波（雙極性）信號，的方波（雙極性）信號，用示波器用示波器DC輸入端觀察輸出、輸入電壓波形，畫出各波形并記錄：輸入端觀察輸出、輸入電壓

14、波形，畫出各波形并記錄： 輸入電壓波形為輸入電壓波形為 （正弦（正弦波波/方波方波/三角波），而輸出電壓波三角波），而輸出電壓波形為形為 （正弦波（正弦波/方波方波/三角波），三角波），因此該電路因此該電路_（能（能/不能）實不能）實現(xiàn)積分運算?，F(xiàn)積分運算。tuCicddtuRCiRuddSO讀一讀讀一讀集成運放線性應(yīng)用之集成運放線性應(yīng)用之五五微分電路微分電路 RuudtuudCOS)(iii210i21ii 0uuRudtduCOS分析：分析：1）反相輸入端）反相輸入端2）同相輸入端）同相輸入端（虛斷）（虛斷）3）（KCL）0u0i（虛短）（虛短）做一做做一做項目：微分電路的測試項目：微分電

15、路的測試任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報告任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報告（格式要求見附錄（格式要求見附錄A）。）。測試設(shè)備：模擬電路綜合測試臺測試設(shè)備：模擬電路綜合測試臺1臺，函數(shù)信號發(fā)生器臺，函數(shù)信號發(fā)生器1臺，雙蹤臺，雙蹤示波器示波器1臺，低頻毫伏表臺，低頻毫伏表1臺，臺，030V直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源1臺，數(shù)字萬用臺，數(shù)字萬用表表1塊。塊。測試電路：圖示微分電路，測試電路：圖示微分電路，電路中電路中R為為1k ，C為為0.1 F，運放為運放為MC4558。 接好圖示微分電路，并在電容接好圖示微分電路，并在電容C支路中串接一個支路中串接一個

16、51 電阻電阻（防止產(chǎn)生過沖響應(yīng)），并接入（防止產(chǎn)生過沖響應(yīng)），并接入+VCC = +15V， VCC = 15V。 做一做做一做微分電路的測試微分電路的測試測試程序：測試程序： 保持步驟保持步驟，接入，接入uS為為1V，1kHz的三角波（雙極性）信號，的三角波（雙極性）信號，用示波器用示波器DC輸入端觀察輸出、輸入電壓波形，畫出各波形并記錄：輸入端觀察輸出、輸入電壓波形，畫出各波形并記錄：輸入電壓波形為輸入電壓波形為 （正弦波（正弦波/方波方波/三角波），而輸出電壓三角波），而輸出電壓波形為波形為 （正弦波（正弦波/方波方波/三角三角波），因此該電路波），因此該電路_（能（能/不能）實現(xiàn)微分

17、運算。不能）實現(xiàn)微分運算。讀一讀讀一讀集成運放非線性應(yīng)用集成運放非線性應(yīng)用 （1）理想集成運算放大器的輸出電壓）理想集成運算放大器的輸出電壓uo的值有兩種可能，或等于正的值有兩種可能，或等于正的最大輸出電壓（的最大輸出電壓（+Uom）,或等于負(fù)的輸出電壓或等于負(fù)的輸出電壓(-Uom),+Uom或或-Uom在數(shù)值上接近集成運算放大器的正負(fù)電源值。在數(shù)值上接近集成運算放大器的正負(fù)電源值。(2)理想集成運算放大器的輸入電流等于零。理想集成運算放大器的輸入電流等于零。 omUuuu0omUuuu0電壓比較器電壓比較器電壓傳輸特性電壓傳輸特性uPuN uo=UOH uP uN uo=UOL 過零比較器過

18、零比較器讀一讀讀一讀集成運放非線性應(yīng)用之集成運放非線性應(yīng)用之一一簡單電壓比較器簡單電壓比較器 做一做做一做項目：簡單電壓比較器的測試項目：簡單電壓比較器的測試任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報告任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報告（格式要求見附錄（格式要求見附錄A）。）。測試設(shè)備：模擬電路綜合測試臺測試設(shè)備：模擬電路綜合測試臺1臺，臺，測試電路：圖示積分電路，電路中運測試電路：圖示積分電路，電路中運放為放為MC4558。030V直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源1臺，數(shù)字萬用表臺，數(shù)字萬用表1塊。塊。 接好圖示電路，兩輸入端分別串接一個接好圖示電路，兩輸入端分別串

19、接一個1k 電阻，并接入電阻，并接入+VCC = +15V， VCC = 15V。 做一做做一做簡單電壓比較器的測試簡單電壓比較器的測試測試程序：測試程序： 保持步驟保持步驟，接入，接入UREF=2V（用（用數(shù)字萬用表精確測量）的直流電壓。數(shù)字萬用表精確測量）的直流電壓。 保持步驟保持步驟，接入，接入uI=3V，用萬用，用萬用表測量輸出直流電壓大小，并記錄：表測量輸出直流電壓大小，并記錄：uO=_V，_（輸出（輸出高電平高電平uOH/輸出低電平輸出低電平uOL）。）。 保持步驟保持步驟，接入，接入uI=1V，用萬用表測量輸出直流電壓大小，用萬用表測量輸出直流電壓大小，并記錄：，并記錄：uO=_

20、V，_（輸出高電平（輸出高電平uOH/輸出輸出低電平低電平uOL）。）。 做一做做一做簡單電壓比較器的測試簡單電壓比較器的測試測試程序：測試程序： 保持步驟保持步驟，微調(diào)，微調(diào)uI，使，使uI在在1V至至3V之間變化，用萬用表測量并觀察之間變化，用萬用表測量并觀察輸出直流電壓的變化情況，并記錄：恰輸出直流電壓的變化情況，并記錄：恰好出現(xiàn)高電平向低電平翻轉(zhuǎn)或低電平向好出現(xiàn)高電平向低電平翻轉(zhuǎn)或低電平向高電平翻轉(zhuǎn)時的高電平翻轉(zhuǎn)時的uI=_V（精確測（精確測量），此值與量），此值與UREF值值_（很接近很接近/有較大差距）。有較大差距）。 結(jié)論：該電路結(jié)論：該電路_（能（能/ /不能）實現(xiàn)電壓比較的作用不能）實現(xiàn)電壓比較的作用簡單電壓比較器：簡單電壓比較器： 結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但抗干擾能力差。結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但抗干擾能力差。 讀一讀讀一讀集成運放非線性應(yīng)用之集成運放非線性應(yīng)用之二二遲滯遲滯電壓比較器電壓比較器 32O2REF3RRuRURu32Z2REF3TH1RRURURU32Z2REF3TH2RRURURU32ii 0iiii32(KCL)(虛斷）虛斷）302REFRuuRuUZoUu32Z2REF3TH1RRURURU32Z2REF3TH2RRURURU（減小）（減?。ㄔ龃螅ㄔ龃螅?2Z2TH1RRURU32Z2TH2RRURU（減?。p?。ㄔ龃螅ㄔ龃螅?.