第四章集成運(yùn)算放大器(完整版)
【正文】 也變化。 集成運(yùn)放的基本組成 右圖是運(yùn)算放大器的電路符號。第四章 集成運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器 (operational amplifier)簡稱為運(yùn)放，是一種高增益直流放大器，最初因用在模擬計(jì)算機(jī)中進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算而得名，如果將整個(gè)運(yùn)算放大器制成在一個(gè)小硅片上，就成為 集成運(yùn)算放大器 (integrated operational amplifier)。它有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。當(dāng)運(yùn)放閉環(huán) (輸出端與輸入端經(jīng)過導(dǎo)線、元器件相連 )后，會在某些頻率上產(chǎn)生自激振蕩。 Uis一般為毫伏級，它的大小反映了差動輸入級的對稱程度，失調(diào)電壓越大，集成運(yùn)放的對稱性越差 。 輸出阻抗 ro是指運(yùn)放開環(huán)運(yùn)用時(shí) ，從輸出端與地端看進(jìn)去的動態(tài)阻抗 。 四 .集成運(yùn)算放大器的理想模型 集成運(yùn)放理想化的條件是：開環(huán)電壓放大倍數(shù) Kd→∞ ，輸入阻抗 ri→∞ ，輸出阻抗 ro→ 0，共模抑制比 CMRR→∞ ，輸入信號為零時(shí)，輸出電壓為 0，且特性不隨溫度而變化。 1RRUUK FioF ??? 當(dāng) RF=R1時(shí)， uo=ui，構(gòu)成反相器。 由于 R3/R4可以取很大值，因此這個(gè)電路可以獲得很高的電壓增益。 根據(jù)理想運(yùn)放條件，得 當(dāng) R1=R2， R3=RF時(shí)， R1=R2=R3=RF，則 uo=ui1ui2。因此要增加一些開關(guān)，積分時(shí)間結(jié)束時(shí)切斷輸入回路，積分開始前使電容器放電。 微分運(yùn)算放大電路可用來對血壓、阻抗容積圖等波形進(jìn)行處理，以求得其變化速率。將對數(shù)運(yùn)算電路中的二極管與輸入電阻交換位置，即可構(gòu)成反對數(shù)運(yùn)算放大電路。它的基本作用是把微弱的生物電信號進(jìn)行放大，使它可以進(jìn)一步被處理、記錄或顯示。 五 . 電壓比較器 用集成運(yùn)放可構(gòu)成各種電壓比較器 (voltage parator)。 比較器是運(yùn)算放大器的非線性運(yùn)用，由于它的輸入為模擬量，輸出為數(shù)字量，是模擬電路與數(shù)字電路之間的過渡電路，所以在自動控制、數(shù)字儀表、波形變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換等方面都廣泛地使用電壓比較器，目前國內(nèi)外已有專門的單片集成比較器。 R2不直接與信號串聯(lián)在一起，所以可取很大的阻值，因此可以使用較小的電容 C。 Q值不宜過大，通常不超過 10，否則易產(chǎn)生振蕩。 這個(gè)電路的缺點(diǎn)是配置適當(dāng)?shù)碾娙莺碗娮杪闊┣也灰渍{(diào)節(jié)，右圖所示的電路解決了調(diào)節(jié)的困難。 前面討論的雙 T選頻電路 Q值很低，不能滿足應(yīng)用要求。 有源濾波電路能提高濾波性能，還可以將信號放大，且放大倍數(shù)易調(diào)節(jié)。 UR是參考電壓，加在同相輸入端，輸入電壓 ui加在反相輸入端。 調(diào)節(jié) R1，可調(diào)節(jié)電 路的電壓增益。 實(shí)際電路中常用三極管代替二極管。 二極管 PN結(jié)的正向電流為： UT=26mV， i1=ui/R1，理想運(yùn)放， i1=iD，因此 兩邊取對數(shù)，又 uo=uD，則 上式說明，電路的輸出電壓與輸入電壓的對數(shù)成正比關(guān)系。 2. 微分運(yùn)算電路 微分運(yùn)算是積分運(yùn)算的逆運(yùn)算。 第三節(jié) 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 一 . 加法和減法運(yùn)算電路 對于低內(nèi)阻信號源，雙端都采取并行輸入可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)加減法運(yùn)算，下圖是實(shí)現(xiàn)加減法運(yùn)算的基本電路。 因 Ii=0，故 i1≈if，因此 又因 u+≈u，
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