【大學(xué)課件】含有運(yùn)算放大器的電阻電路

含有運(yùn)算放大器的電阻電路歡迎來到這場(chǎng)關(guān)于含有運(yùn)算放大器的電阻電路的深入探討。我們將揭示這些強(qiáng)大電子元件的奧秘，探索其在現(xiàn)代電子設(shè)備中的重要應(yīng)用。引言運(yùn)算放大器的重要性運(yùn)算放大器是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的基石，廣泛應(yīng)用于信號(hào)處理和控制系統(tǒng)。課程目標(biāo)深入了解運(yùn)算放大器的工作原理、特性和各種電路應(yīng)用。學(xué)習(xí)收益掌握運(yùn)算放大器知識(shí)，為未來電子設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。運(yùn)算放大器概述高增益放大器運(yùn)算放大器是一種具有極高直流增益的差動(dòng)放大器。多功能性可用于實(shí)現(xiàn)各種線性和非線性函數(shù)。廣泛應(yīng)用在模擬電路和混合信號(hào)系統(tǒng)中扮演核心角色。理想運(yùn)算放大器的特性無窮大開環(huán)增益理想情況下，運(yùn)算放大器的開環(huán)增益為無窮大。無窮大輸入阻抗理想運(yùn)算放大器的輸入電流為零。零輸出阻抗輸出端可以提供任意大小的電流。零輸入失調(diào)電壓當(dāng)兩輸入端電壓相等時(shí)，輸出電壓為零。實(shí)際運(yùn)算放大器的特性有限開環(huán)增益實(shí)際運(yùn)算放大器的開環(huán)增益通常在10^5到10^6之間。有限輸入阻抗輸入阻抗通常在兆歐級(jí)別，但不是無窮大。非零輸出阻抗輸出阻抗通常在幾十歐姆左右。反向輸入端與正向輸入端正向輸入端標(biāo)記為"+"，輸入信號(hào)與輸出信號(hào)同相。反向輸入端標(biāo)記為"-"，輸入信號(hào)與輸出信號(hào)反相。差分輸入兩個(gè)輸入端的電壓差決定輸出。開環(huán)放大電路1高增益2不穩(wěn)定性3飽和問題4有限應(yīng)用開環(huán)放大電路是未加反饋的運(yùn)算放大器電路，具有極高增益但不穩(wěn)定，易飽和，應(yīng)用受限。負(fù)反饋放大電路1引入負(fù)反饋將部分輸出信號(hào)反饋到反相輸入端。2降低增益負(fù)反饋降低了整體增益，但提高了穩(wěn)定性。3改善性能擴(kuò)大帶寬，減少失真，提高線性度。負(fù)反饋對(duì)放大特性的影響1增益穩(wěn)定性負(fù)反饋使得閉環(huán)增益主要由外部元件決定，減少了溫度和元件參數(shù)變化的影響。2帶寬擴(kuò)展負(fù)反饋可以顯著擴(kuò)大放大器的工作帶寬。3失真降低負(fù)反饋可以有效減少非線性失真。4阻抗改善負(fù)反饋能夠提高輸入阻抗，降低輸出阻抗。電壓跟隨器電路單位增益輸出電壓等于輸入電壓，增益為1。高輸入阻抗提供極高的輸入阻抗，減少對(duì)信號(hào)源的負(fù)載。低輸出阻抗具有很低的輸出阻抗，可驅(qū)動(dòng)較大負(fù)載。隔離作用有效隔離輸入端和輸出端，防止負(fù)載影響信號(hào)源。反相運(yùn)算放大器電路信號(hào)反相輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相差180度?？烧{(diào)增益閉環(huán)增益由反饋電阻和輸入電阻比值決定。虛地特性反相輸入端形成虛擬接地點(diǎn)。反相運(yùn)算放大器電路分析增益公式A=-Rf/Ri，其中Rf為反饋電阻，Ri為輸入電阻。虛地原理反相輸入端電壓接近于零，稱為虛地。輸入阻抗輸入阻抗等于輸入電阻Ri。非反相運(yùn)算放大器電路同相輸入信號(hào)輸入到正向輸入端。正增益輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相。高輸入阻抗幾乎不對(duì)信號(hào)源造成負(fù)載。非反相運(yùn)算放大器電路分析1增益公式A=1+Rf/R12最小增益增益始終大于13輸入阻抗極高，接近理想運(yùn)放4應(yīng)用廣泛適用于高阻抗信號(hào)源反向整流電路工作原理利用運(yùn)算放大器的反相特性實(shí)現(xiàn)信號(hào)整流。優(yōu)點(diǎn)克服了二極管的導(dǎo)通電壓，提高了整流精度。應(yīng)用常用于小信號(hào)處理和精密整流。電路結(jié)構(gòu)由運(yùn)算放大器、二極管和電阻組成。正向整流電路1輸入信號(hào)輸入到運(yùn)算放大器的正向輸入端。2整流過程正半周通過，負(fù)半周被阻斷。3輸出信號(hào)得到只有正半周的整流輸出。單相全波整流電路雙向整流將交流信號(hào)的正負(fù)半周都轉(zhuǎn)換為同極性。高效率利用信號(hào)的全部周期，提高能量利用率。精確整流克服二極管的壓降，實(shí)現(xiàn)精確的小信號(hào)整流。單相半波整流電路工作原理僅允許交流信號(hào)的一個(gè)半周通過，另一個(gè)半周被阻斷。電路結(jié)構(gòu)由運(yùn)算放大器、二極管和電阻組成，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。應(yīng)用場(chǎng)景適用于對(duì)效率要求不高，但需要簡(jiǎn)單電路的場(chǎng)合。差動(dòng)放大器電路1高共模抑制比2低噪聲3高輸入阻抗4寬帶寬5線性度高差動(dòng)放大器是運(yùn)算放大器的核心，具有上述優(yōu)異特性，廣泛應(yīng)用于精密測(cè)量和信號(hào)處理。差動(dòng)放大器電路分析差模增益放大兩輸入端之間的電壓差。共模抑制抑制兩輸入端共同的電壓變化。輸出電壓與輸入差模信號(hào)成正比。差動(dòng)放大器的性能指標(biāo)共模抑制比（CMRR）衡量抑制共模信號(hào)的能力，越高越好。輸入失調(diào)電壓理想情況下應(yīng)為零，實(shí)際會(huì)有微小偏差。輸入偏置電流流入輸入端的直流電流，應(yīng)盡量小。帶寬能夠正常放大的最高頻率范圍。運(yùn)算放大器的參數(shù)漂移溫度影響溫度變化會(huì)導(dǎo)致運(yùn)放參數(shù)發(fā)生漂移。時(shí)間漂移長(zhǎng)期使用會(huì)引起參數(shù)緩慢變化。電源波動(dòng)電源電壓變化也會(huì)引起參數(shù)漂移。運(yùn)算放大器的共模抑制比定義差模增益與共模增益之比的對(duì)數(shù)。重要性反映運(yùn)放抑制共模干擾的能力。影響因素輸入級(jí)的匹配度和電流源的輸出阻抗。提高方法改善輸入級(jí)匹配和使用高阻抗電流源。運(yùn)算放大器的輸入偏置電流1定義運(yùn)放輸入端所需的直流偏置電流。2影響造成輸入失調(diào)電壓，影響精度。3補(bǔ)償方法使用偏置電流補(bǔ)償電路。運(yùn)算放大器的輸入偏置電壓定義使運(yùn)放輸出為零時(shí)，兩輸入端之間的電壓差。原因主要由輸入級(jí)晶體管的不匹配引起。補(bǔ)償可通過外部電路或內(nèi)部補(bǔ)償技術(shù)減小。運(yùn)算放大器的輸出電壓失調(diào)1定義輸入端電壓相等時(shí)的非零輸出電壓。2原因輸入偏置電壓和電流的綜合效應(yīng)。3影響降低直流精度，特別是在小信號(hào)處理中。4校正方法使用外部調(diào)零電路或自動(dòng)零點(diǎn)校正。運(yùn)算放大器的頻率特性增益帶寬積開環(huán)增益與帶寬的乘積，通常為常數(shù)。截止頻率增益下降3dB的頻率點(diǎn)。相位裕度影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要參數(shù)。運(yùn)算放大器的帶寬1MHz典型帶寬普通運(yùn)放的典型帶寬范圍。100MHz高速運(yùn)放專為高頻應(yīng)用設(shè)計(jì)的運(yùn)放帶寬。10Hz精密運(yùn)放注重精度的低頻運(yùn)放