第5章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用2

5.3.1比例運(yùn)算電路一.反相比例運(yùn)算_++RfR1RPvivoi1iFii-ii+虛地點(diǎn)i1=iF（虛斷）利用虛短和虛斷v+

=0

v－=v+=0（虛地）平衡電阻(使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等):RP=R1//RFf電壓放大倍數(shù):if5.3基本運(yùn)算電路結(jié)論：(1)Auf為負(fù)值，即uo與ui

極性相反。因?yàn)閡i加在反相輸入端。(2)Auf

只與外部電阻R1、RF

有關(guān)，與運(yùn)放本身參數(shù)無(wú)關(guān)。(3)|Auf

|可大于1，也可等于1或小于1。(4)因u–=u+=0，所以反相輸入端“虛地”。例:電路如下圖所示，已知R1=10k，RF=50k。求:1.Auf、R2；2.若R1不變,要求Auf為–10,則RF

、R2應(yīng)為多少？解：1.Auf=–RF

R1

=–5010=–5R2=

R1

RF

=1050(10+50)=8.3k2.因

Auf

=–RF

/

R1

=–RF

10=–10

故得RF=–Auf

R1=–(–10)10=100k

R2=10100(10+100)=9.1kuORFuiR2R1++––++–采用T型反饋網(wǎng)絡(luò)的反相比例電路目的：在高比例系數(shù)時(shí)，為避免RF阻值太大。分析：v+=v-=0（虛短）i1=i2（虛斷）二.同相比例運(yùn)算放大器v-=v+=vi_++RfR1RPvivoiFi1Av=1+RfR1i1=iF（虛斷）RP=Rf//RFf1f1)利用虛短和虛斷結(jié)論：(1)Auf為正值，即uo與ui

極性相同。因?yàn)閡i加在同相輸入端。(2)Auf只與外部電阻R1、RF有關(guān)，與運(yùn)放本身參數(shù)無(wú)關(guān)。(3)Auf≥1，不能小于1。(4)u–=u+

≠0,反相輸入端不存在“虛地”現(xiàn)象。當(dāng)R1=且RF

=0時(shí)，uo=ui，Auf=1，稱電壓跟隨器。uoRFuiR2R1++––++–由運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器輸入電阻高、輸出電阻低，其跟隨性能比射極輸出器更好。uoui++––++–左圖是一電壓跟隨器，電源經(jīng)兩個(gè)電阻分壓后加在電壓跟隨器的輸入端，當(dāng)負(fù)載RL變化時(shí)，其兩端電壓uo不會(huì)隨之變化。uo+–++–15kRL15k+15V7.5k例：_++RfR1RPvivoiFif例題2.R1=10k,Rf=20k,vi=-1V。求:uo，RP應(yīng)為多大？vo=Avvi=(3)(-1)=-3VRP=Rf//R1=10//20=6.7kAv=1+=1+20/10=3RfR1特點(diǎn)：輸入電阻(高)1.反相求和運(yùn)算：_++RfR1R2vi2voRPvi1i1i2iF虛地vo=-(vi1

R1Rf+vi2

R2Rf)若R1=R2=R,

vo=-(vi1

R

Rf+vi2

)取RP=R1//R2//Rfvo_++RFR1RPvii1+i2=iFvi1

R1=vi2

R2+-vo

Rf5.3.2加法運(yùn)算電路2.同相加法運(yùn)算電路方法1:根據(jù)疊加原理

ui1單獨(dú)作用(ui2＝0)時(shí)，同理，ui2單獨(dú)作用時(shí)ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–方法2：平衡電阻：

Ri1//Ri2

=R1

//RFu+思考u+=?也可寫出u–和u+的表達(dá)式，利用u–=u+的性質(zhì)求解。ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–1.輸入電阻低；2.共模電壓低；3.當(dāng)改變某一路輸入電阻時(shí)，對(duì)其它路無(wú)影響；同相加法運(yùn)算電路的特點(diǎn)：1.輸入電阻高；2.共模電壓高；3.當(dāng)改變某一路輸入電阻時(shí)，對(duì)其它路有影響；反相加法運(yùn)算電路的特點(diǎn)：ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R2+–由虛斷可得：由虛短可得：分析方法1：ui2uoRFui1R3R2++–R1+–++––如果取R1

=R2

，R3

=RF

如R1

=R2

=R3

=RF

R2//R3

=R1

//RF輸出與兩個(gè)輸入信號(hào)的差值成正比。5.3.3減法運(yùn)算電路分析方法2：利用疊加原理減法運(yùn)算電路可看作是反相比例運(yùn)算電路與同相比例運(yùn)算電路的疊加。u+ui2uoRFui1R3R2++–R1+–++––也可以利用加法器vi2-vi1=vi2+(-vi1)反相器（-1）5.2.4積分運(yùn)算電路由虛短及虛斷性質(zhì)可得i1=ifif=?ifi1uOCFuiR2R1++––++–uC+–

當(dāng)電容CF的初始電壓為uC(t0)時(shí)，則有若輸入信號(hào)電壓為恒定直流量，即ui=Ui

時(shí)，則uitO積分飽和線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間–Uo(sat)uotO+Uo(sat)ui=Ui>0

ui=–Ui<0

采用集成運(yùn)算放大器組成的積分電路，由于充電電流基本上是恒定的，故uo是時(shí)間t的一次函數(shù)，從而提高了它的線性度。輸出電壓隨時(shí)間線性變化Ui–Ui

將比例運(yùn)算和積分運(yùn)算結(jié)合在一起，就組成比例-積分運(yùn)算電路。ifi1電路的輸出電壓上式表明：輸出電壓是對(duì)輸入電壓的比例-積分這種運(yùn)算器又稱PI調(diào)節(jié)器,常用于控制系統(tǒng)中,以保證自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。改變RF和CF，可調(diào)整比例系數(shù)和積分時(shí)間常數(shù),以滿足控制系統(tǒng)的要求。uoCFuiR2R1++––++–RF練習(xí):畫出在給定輸入波形作用下積分器的輸出波形。(a)階躍輸入信號(hào)(b)方波輸入信號(hào)積分器的輸入和輸出波形圖應(yīng)用舉例：輸入方波，輸出是三角波。tui0tuo02.微分電路：U-=U+=0

ui－++uoRR2i1iFCtvi0tvo0例：,求uo。ui－++uoRR2i1iFC90°故例：由圖可知其中CA+i