[工學]集成運算放大器(編輯修改稿)
2025-01-04 00:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ???? 可得出電壓放大倍數(shù) o Ffi2 i1 1uu RAu u R???如將 R3斷開（ R3=∞），則 FFo i2 i111( 1 )RRu u uRR? ? ? 即為同相比例運算與反相比例運算輸出電壓之和。 由于電路存在共模電壓，為了保證運算精度，應當選用共模抑制比較高的運算放大器或選用阻值合適的電阻。 【 例 】 下圖是運算放大器的串級應用，試求輸出電壓 ouuoR1RFR2ui 1ui 2uo 1∞ ??_∞ ??_A2A1uo 1A1是電壓跟隨器，因此 o 1 i1uu?A2是差分運算電路，因此 FFo i 2 o111FFi 2 i 111( 1 )( 1 )RRu u uRRRRuuRR? ? ?? ? ?在圖電路中， ui1輸入 A1的同相端，而不是直接輸入 A2的反相端，這樣可以提高輸入阻抗。 積分運算 由虛短及虛斷性質(zhì)可得 i1 = if tuCRu CddF1i ? tuCdd oF??tuCRu d1 iF1o ???tuCi CddFF ?1i1 Rui ?if =? if i1 uO CF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? uC + – 當電容 CF的初始電壓為 uC(t0) 時 ，則有 ? ?????????? ? oiF1o d10tutuCRu Ctt? ? d1 ooiF1 0tutuCRtt??? ?若輸入信號電壓為恒定直流量，即 ui= Ui 時 ，則 ??? tUCRu d1 iF1oui t O F1iOM0 CRUUt ???積分飽和 線性積分時間 線性積分時間 –Uo(sat) uo t O + Uo(sat) ui = Ui 0 ui = –Ui 0 采用集成運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 是時間 t 的一次函數(shù)，從而提高了它的線性度。 輸出電壓隨時 間線性變化 Ui –Ui io1FUutRC??【 例 】 試求下圖所示電路的與的關(guān)系式。 _uo? ?_R1iiifR2RF?_uC∞ ?_C Fui【 解 】 由圖所示可列出 o F f C F f fF1u R i u R i i d tC? ? ? ? ? ? ?if1uuiR???Fo i i1 1 F1()Ru u u d tR R C? ? ? ?由虛短和虛斷可知： 可見圖中的電路是反相比例運算和積分運算兩者結(jié)合起來，所以稱它為比例 積分調(diào)節(jié)器 (簡稱 PI 調(diào)節(jié)器 )，在自動控制系統(tǒng)中需要有調(diào)節(jié)器 (或稱校正電路 )，以保證自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。改變 CF和 RF，可調(diào)整比例系數(shù)和積分時間常數(shù)，以滿足控制系統(tǒng)的要求。 微分運算 Foi1 ddRutuC ??tuCRudd i1Fo ??if i1 由虛短及虛斷性質(zhì)可得 i1 = if ui t O uo t O Ui –Ui uo C1 ui R2 RF + + – – + + ? – ? 由于此電路工作時穩(wěn)定性不高，很少應用。 【 例 】 試求下圖所示電路的 uo與 ui的關(guān)系式。 _uiuo? ?_C 1i R i fR2RFiC∞?_R1o F fu R i??iif R C 11dduui i i CRt? ? ? ?Fio i F 11d()dRuu u R CRt? ? ?由圖可列出 ： 可見圖中的電路是反相比例運算和微分運算兩者組合起來的，所以稱它為比例 微分調(diào)節(jié)器（簡稱 PD調(diào)節(jié)器），也用于控制系統(tǒng)中，使調(diào)節(jié)過程起加速作用。 運放在信號處理方面的應用 有源濾波器 濾波器是一種選頻電路。 它能選出有用的信號，而抑制無用的信號，使一定頻率范圍內(nèi)的信號能順利通過，衰減很小，而在此頻率范圍以外的信號不易通過，衰減很大。 無源濾波器： 由電阻、電容和電感組成的濾波器。 有源濾波器： 含有運算放大器的濾波器。 缺點： 低頻時體積大，很難做到小型化。 優(yōu)點： 體積小、效率高、頻率特性好。 按頻率范圍的不同，濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻等。 1. 有源低通濾波器 01F1Fioj11j11?????????RRRCRRUU??iC 1j1jUCRCUU ????????????? URRU ?? )(11Fo頻率角稱為截止RC1: 0 ?? 式中ui uo RF uC C R + + ? – ? R1 + – + + – – 設輸入為正弦波信號 , 則有 故： ,0時當 ??,0時當 ?? ?01Fioj11)(j)(j)(j?????????RRUUT若頻率 ? 為變量，則 電路的傳遞函數(shù) 0f0j1???? uA,時當 ???20f0)(1)(j????? uATf0)(j uAT ??2)(j f0uAT ??0)(j ??T其模為 幅頻特性 f021uA?0
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