模電 第七章 模擬信號運算電路

第七章

模擬信號運算電路7.2比例運算電路（反相、同相、差分）7.3求和電路（反相輸入求和電路）7.1理想運算放大器7.1理想運算放大器7.1.1理想運放的技術(shù)指標(biāo)開環(huán)差模電壓增益Aod=∞；輸出電阻ro

=0；共模抑制比KCMR=∞；差模輸入電阻

rid=∞；UIO=0、IIO=0、UIO=IIO=0；輸入偏置電流IIB=0；-3dB帶寬fH

=∞，等等。7.1.2理想運放工作在線性區(qū)時的特點輸出電壓與其兩個輸入端的電壓之間存在線性放大關(guān)系，即+Aod理想運放工作在線性區(qū)特點：1.理想運放的差模輸入電壓等于零即——“虛短”圖7.1.1集成運放的電壓和電流2.理想運放的輸入電流等于零由于rid=∞，兩個輸入端均沒有電流，即——“虛斷”7.1.3理想運放工作在非線性區(qū)時的特點傳輸特性+UOPPuOu+-u-O-UOPP理想特性圖7.1.2集成運放的傳輸特性理想運放工作在非線性區(qū)特點：當(dāng)u+>u-

時，uO

=+UOPP當(dāng)u+<u-時,uO

=-

UOPP

1.uO

的值只有兩種可能在非線性區(qū)內(nèi)，(u+

-

u-)可能很大，即u+≠u-。“虛短”不存在2.理想運放的輸入電流等于零（由于rid=∞）實際運放Aod

≠∞，當(dāng)u+與u-

差值比較小時，滿足Aod

(u+

-

u-

)<UOPP，認(rèn)為運放工作在線性區(qū)。例如：F007的Uopp=±14V，Aod

2×105

，線性區(qū)內(nèi)輸入電壓范圍uOu+-u-O實際特性非線性區(qū)非線性區(qū)線性區(qū)但線性區(qū)范圍很小。圖7.1.2集成運放的傳輸特性7.2比例運算電路7.2.1R2=R1//RF由于“虛斷”，i+=0，u+=0；由于“虛短”，u-=u+=0——“虛地”由iI

=iF

，得反相比例運算電路由于反相輸入端“虛地”，電路的輸入電阻為Rif=R1圖

7.2.17.2.2同相比例運算電路R2=R1//RF根據(jù)“虛短”和“虛斷”的特點，可知i+=i-=0；得：由于該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，所以輸入電阻很高；輸出電阻很低。當(dāng)RF=0或R1=時，Auf=1——電壓跟隨器圖

7.2.27.2.3差分比例運算電路圖

7.2.4

差分比例運算電路在理想條件下，由于“虛斷”，i+=i-=0由于“虛短”，u+=u-

，所以：電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻Rif=2R1三種比例運算電路之比較反相比例同相比例差分比例電路組成

R2=R1//RFR2=R1//RF

R1=R1′RF=RF′電壓放大倍數(shù)uO與uI

反相，大于、小于或等于1uO

與uI

同相，放大倍數(shù)大于或等于1RifRif=R1不高Rif≈∞高Rif=2R1不高Ro低低低性能特點實現(xiàn)反相比例運算電壓并聯(lián)負(fù)反饋“虛地”實現(xiàn)同相比例運算電壓串聯(lián)負(fù)反饋“虛短”但不“虛地”實現(xiàn)差分比例運算“虛短”但不“虛地”7.2.4比例電路應(yīng)用實例兩個放大級。結(jié)構(gòu)對稱的A1、A2

組成第一級，互相抵消漂移和失調(diào)。

A3

組成差分放大級，將差分輸入轉(zhuǎn)換為單端輸出。當(dāng)加入差模信號uI

時，若R2=R3，則R1的中點為交流地電位，A1、A2的工作情況將如下頁圖中所示。圖7.2.6三運放數(shù)據(jù)放大器原理圖求電壓放大倍數(shù)：由同相比例運放的電壓放大倍數(shù)公式，得則同理所以則第一級電壓放大倍數(shù)為：改變R1，即可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。

R1開路時，得到單位增益。圖7.2.7A3

為差分比例放大電路。當(dāng)R4=R5，R6=R7時，得第二級的電壓放大倍數(shù)為所以總的電壓放大倍數(shù)為練習(xí)：7-17-2作業(yè)：7-57.3求和電路求和電路的輸出量反映多個模擬輸入量相加的結(jié)果。7.3.1反相輸入求和電路由于“虛斷”，i-=0所以：i1+i2+i3=iF又因“虛地”，u-

=0所以：當(dāng)R1=R2=R3=R時，圖

7.3.17.3.2同相輸入求和電路由于“虛斷”，i+

=0，所以：解得：其中：由于“虛短”，u+=u-圖

7.3.2圖

7.3.3

例7.3.2電路例：用集成運放實現(xiàn)以下運算關(guān)系解：比較得