大学物理课件：集成运算放大器的应用

5.1基本运算电路因为理想运放开环电压放大倍数为无穷大，而其输出电压为有限值，因此输入差模电压趋于0。即：因为理想运算放大器的差模输入电阻为无穷大，因此运算放大器的的输入电流趋于0。即：理想运放的两条重要特性是“虚短”和“虚断”：,5.1.1比例运算电路1．反相比例运算5.1基本运算电路,5.1基本运算电路5.1.1比例运算电路〖例5-1〗如图所示，求输出电压。解：,2．同相比例运算5.1基本运算电路5.1.1比例运算电路,电压跟随器：5.1基本运算电路5.1.1比例运算电路,5.1基本运算电路5.1.1比例运算电路〖例5-2〗如图所示，求输出电压。解：,5.1.2求和运算电路1．反相加法运算电路5.1基本运算电路,5.1基本运算电路5.1.2求和运算电路1．反相加法运算电路,2．减法运算5.1基本运算电路5.1.2求和运算电路,5.1基本运算电路5.1.2求和运算电路，2．减法运算,5.1基本运算电路5.1.2求和运算电路〖例5-3〗如图所示，求输出电压。,5.1基本运算电路5.1.2求和运算电路解：,5.1基本运算电路5.1.2求和运算电路〖例5-4〗如图所示，求负载电流与输入电压的关系。解：(a),5.1基本运算电路5.1.2求和运算电路解：(b),5.1基本运算电路5.1.2求和运算电路解：(c),1.1一般概念5.1基本运算电路5.1.2求和运算电路〖例5-5〗如图所示，求输出电压。,5.1.2求和运算电路5.1基本运算电路解：,5.1.2求和运算电路5.1基本运算电路〖例5-6〗如图所示，求输出电压。,5.1基本运算电路5.1.2求和运算电路解：,5.1.3积分与微分电路1．微分运算5.1基本运算电路,5.1基本运算电路5.1.3积分与微分电路〖例5-7〗如图所示，求输出电压。解：,2．积分运算5.1基本运算电路5.1.3积分与微分电路,5.1基本运算电路5.1.3积分与微分电路〖例5-8〗如图所示，求输出电压。,5.1基本运算电路5.1.3积分与微分电路解：,5.1.4对数运算电路1．对数运算电路5.1基本运算电路(a)用二极管组成对数运算电路(b)用三极管组成对数运算电路,5.1基本运算电路5.1.4对数运算电路1．对数运算电路二极管的伏安特性为:,2．指数运算电路5.1基本运算电路5.1.4对数运算电路,5.1基本运算电路5.1.4对数运算电路三极管的输入特性为：,所谓滤波电路是指具有频率选择功能的电路。它能选出有用信号，使所需特定频段的信号通过，而使其它频段的信号有很大的衰减而不易通过。滤波电路在通信、电子工程和信号处理等领域得到了广泛的应用。由电阻和电容所组成的滤波电路称为无源滤波电路。因为运算放大器为有源元件，因此由运算放大器及所组成的滤波电路称为有源滤波电路，和无源滤波电路相比，有源滤波电路特性好、效率高，且体积小。5.2有源滤波电路,1．一阶有源低通滤波电路5.2.1低通滤波电路5.2有源滤波电路,5.2有源滤波电路5.2.1低通滤波电路幅频特性为：,一阶低通滤波电路的幅频特性：5.2有源滤波电路5.2.1低通滤波电路,2．二阶有源低通滤波电路5.2有源滤波电路5.2.1低通滤波电路,5.2有源滤波电路5.2.1低通滤波电路2．二阶有源低通滤波电路点，由在图中可得：联立求解上述三式，可得幅频响应表达式为：其中：,1．一阶高通滤波电路5.2有源滤波电路5.2.2高通滤波电路,5.2有源滤波电路5.2.2高通滤波电路幅频特性为：1．一阶高通滤波电路,2．二阶高通滤波电路5.2有源滤波电路5.2.2高通滤波电路,2．二阶高通滤波电路5.2.2高通滤波电路由KCL可得：幅频特性为：。，5.2有源滤波电路,1．带通滤波电路5.2.3带通和带阻滤波电路5.2有源滤波电路,5.2有源滤波电路5.2.3带通和带阻滤波电路1．带通滤波电路把高通滤波电路和低通滤波电路串联即可得带通滤波电路，高通滤波电路和低通滤波电路之间所覆盖的通带就提供了一个带通响应。,2．带阻滤波电路5.2有源滤波电路5.2.3带通和带阻滤波电路与带通滤波电路相反，带阻滤波电路是用来抑制或衰减一个频带的信号。,双网络带阻滤波电路，在低频段，因电容的容抗非常大，所以输入信号经两个电阻直接送到运算放大器的同相输入端，此时双网络带阻滤波电路的电压放大倍数与同相输入运算放大器的电压放大倍数几近相同，因此低频段信号可以无衰减的顺利通过；而在高频段因电容的容抗非常小，所以输入信号经两个电容直接送到运算放大器的同相输入端，此时双网络带阻滤波电路的电压放大倍数与同相输入运算放大器的电压放大倍数几近相同，即高频段信号可以无衰减的顺利通过；只有当信号频率在某一频段时，双网络带阻滤波电路的阻抗非常大，使电压放大倍数几乎为零，阻断该频段的信号。5.2有源滤波电路5.2.3带通和带阻滤波电路2．带阻滤波电路,5.3电压比较器5.3.1过零比较器,5.3电压比较器5.3.1过零比较器,5.3电压比较器5.3.2电压比较器，；，。,5.3电压比较器5.3电压比较器5.3.2电压比较器有限幅的电压比较器,1．反相输入的施密特触发器5.3电压比较器5.3.3施密特触发器,5.3电压比较器1．反相输入的施密特触发器5.3.3施密特触发器,5.3电压比较器1．反相输入的施密特触发器5.3.3施密特触发器工作原理：时，此时当输出正饱和,由于正反馈，所以即使再增大，但只要输出就一直保持不变。电压发生负跳变，输出电压翻转为时，增大到当因为此时因此输出由于正反馈，此时运算放大器同相输入端的电压也发生变化，所以即使再增大，但因为输出一直保持不变；,只要当减小，直到时，即发生正跳变，输出才会输出电压翻转为由于正反馈，输入端的电压也发生变化，所以即使同相但因为再减小，因此输出就一直保持不变。迟滞比较器的回差：,5.3电压比较器2．同相输入施密特触发器5.3.3施密特触发器,5.3电压比较器2．同相输入施密特触发器5.3.3施密特触发器当时输出状态才会发生跳变。