第四章集成運算放大器(編輯修改稿)
2025-08-28 15:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 輸入電流遠大于偏置電流， R1應遠小于運放的內(nèi)阻，對于通用型運放， R1不宜超過數(shù)十千歐，反饋電阻 RF越大則電壓增益越大，但要求反饋電流也應遠大于偏置電流，所以RF也不能取得過大，通常不宜超過兆歐。因此，當 Rs達到數(shù)千歐時，這個電路難以獲得高增益。另外，反相放大器是并聯(lián)負反饋電路，該放大器的輸入電阻小，故它不能應用到高內(nèi)阻信號源上。 右圖為 高增益 的反相放大器，反饋電壓從分壓電阻 R3和 R4的連接點引出，這仍是一個電壓并聯(lián)負反饋電路。 由于 R3/R4可以取很大值，因此這個電路可以獲得很高的電壓增益。 二 . 同相放大器 將反相放大器中 R1端接地，輸入電壓 ui經(jīng)電阻 R2由同相輸入端輸入，即可構(gòu)成同相放大器 (noninverting amplifier)，實現(xiàn)輸出電壓 uo與輸入電壓 ui之間的同相比例運算。 因 Ii=0，故 i1≈if，因此 又因 u+≈u，因此 uo與 ui之間的比例關(guān)系也與運放本身的參數(shù)無關(guān)，電路精度和穩(wěn)定度都很高。 KF為正表示 uo與 ui同相，并且 KF總是大于或等于 1，這一點與反相放大器不同。 當 RF=0時 KF=1，電路就變成電壓跟隨器。 同相放大器實際上是一個電壓串聯(lián)負反饋放大器，因此其輸入阻抗高、輸出阻抗低，而且增益不受信號源內(nèi)阻的影響。該電路的不足是其共模抑制比 CMRR不太大。 解：放大電路由 A A2串行連接而成，其中A1是跟隨器，因此 Uo1=Ui=2V 它又是 A2的輸入信號電壓， A2是反相放大器，因此 Uo=(RF/R1)Uo1=4V 三 . 差分放大器 右圖是基本的差分放大器，信號電壓同時從雙端輸入，可實現(xiàn)減法運算。 根據(jù)理想運放條件，得 當 R1=R2， R3=RF時， R1=R2=R3=RF，則 uo=ui1ui2。 該電路的反饋對同相輸入端是電壓串聯(lián)負反饋，對反相輸入端是電壓并聯(lián)負反饋，它的主要缺點是輸入阻抗低，運放的高內(nèi)阻沒有發(fā)揮作用；而且對不同信號源，差分放大器的內(nèi)阻不同，外接電阻的平衡條件也要隨之改變，因此使用很不方便，實際電路要進行改進，詳見后面的并聯(lián)型差分放大器。 第三節(jié) 運算放大器的應用 一 . 加法和減法運算電路 對于低內(nèi)阻信號源，雙端都采取并行輸入可以同時實現(xiàn)加減法運算，下圖是實現(xiàn)加減法運算的基本電路。 由 Ii=0，得 設(shè) 即 整理后，得 若調(diào)節(jié) R5，使 R+=R，則 上式表明，輸出電壓等于各輸入電壓按不同的比例相加或相減。 ?如果 Rl、 R R R RF取不同值，需按權(quán)重進行加減法； ?如果 Rl=R2=R3=R4=RF可以實現(xiàn)加減運算，即 uo=(ui1+ui2)(ui3+ui4) ?如果只從反相端并行輸入信號，可以實現(xiàn)反相加法運算，即 uo=(ui3+ui4) ?如果只從相同端并行輸入信號，可以實現(xiàn)同相加法運算，即 uo= (ui1+ui2) ?輸入端個數(shù)可以根據(jù)實際需要適當增減，剩余的輸入端要接地。 二 . 積分和微分運算電路 1. 積分運算電路 將反相放大器的反饋電阻換成電容器 CF，放大電路如圖所示。 假定反饋電容 CF初始電壓為 0，則 上式表明，輸出電壓 uo是輸入電壓 ui對時間的積分， R1CF叫做時間常數(shù)，負號表示輸出電壓與輸入電壓在相位上相反。 這個電路應用到有直流成分的輸入
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