【正文】 R2 R1 ∞ + _ + 94 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 （ 3）電壓傳輸特性 O uO uI +UOS UOS UR UR——uO從一個電平躍變?yōu)榱硪粋€電平的 臨界條件 UR——閾值電壓（門限電平、轉(zhuǎn)折電壓）。 對輸入信號進(jìn)行鑒別和比較的電路，比較兩輸入電壓 uI和參考電壓 uR大小，確定輸出狀態(tài)。 無“虛短”的概念 u+ ＝ u ＋ UCC － UEE uO u＋ u－ O 線性區(qū) 非線性區(qū) 電壓傳輸特性 90 (一 )概述 用途 模數(shù)轉(zhuǎn)換、電平檢測、自動控制、組成各種非正弦波的產(chǎn)生和變換電路。 非線性區(qū)分析依據(jù) 因 uI＝ u+－ u， 當(dāng) uI大于零或小于零時，分別接近正或負(fù)電源電壓。 85 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 數(shù)字式溫度計電路 應(yīng)用舉例 R1 R2 Rw +UCC D uO1 R4 R5 RW2 uO2 測量范圍： 50? +1500C；分辯率 測量電橋 儀表用放大器及電壓跟隨器 數(shù)字電壓表 ∞ + _ + A2 ∞ + _ + A1 隔離 改變Au 溫度傳感器 數(shù)字顯示 一、比較器 二、方波發(fā)生器 87 無外加反饋或加正反饋。 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 干擾和噪聲嚴(yán)重，使 放大電路不能正常工作。 經(jīng)傳感器采集的的信號很弱，必須放大 。 傳感器的輸出是放大器信號源 。 uI i1 iL 根據(jù) u = u+ = uI , i1 = iL 1IL1 Ruii ?? 輸出電流 iL與輸入電壓uI成正比，而與 RL無關(guān) 負(fù)載無接地端 ,電路改接為 負(fù)反饋 RL R1 ∞ + _ + RL R1 R2 RF R3 ∞ + _ + 正反饋 78 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 FOF1I1 RuuiRuui????? ?　 )11(323O23OLRRuRuRuRuui?????????　 F11OFIRRRuRuu????因 iL=i3i2 1IL Rui ? 231FRRRR ?若 注： 負(fù)反饋深度要大于正負(fù)反饋深度。 在數(shù)字測量系統(tǒng)中，為了數(shù)字化顯示，需將 模擬信號 轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號 。 在監(jiān)測系統(tǒng)中，為了數(shù)字化顯示，需將 電流轉(zhuǎn)換成電壓。 討論 采用何種濾波器 ? 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 76 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 在控制、遙控、遙測、近代生物物理合醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，常常需要將模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 —— 低通濾波器。 低通濾波器 —— 低頻成份順利通過，高頻成份受到衰減。 RF R1 R2 ∞ + _ + uI uO 73 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 CF RF R1 R2 ∞ + _ + 1FIORRUU ?FFFFF1 CRjRjX//RZC ?????對直流信號： 對交流信號： FF1F1FiOf11CRjRRRZUUAu???????? ??? 對于低于截止頻率 f0的諧波分量（直流和低次諧波 分量） 放大倍數(shù)較大。 ②輸入、輸出阻抗易于匹配， 頻率特性不受負(fù)載變化的影響。 不僅有無源元件，也有有源元件（晶體管、場效應(yīng)、集成運(yùn)放）。 有源濾波： RC電路 ＋ 集成運(yùn)放。 帶阻濾波器 —— 抑制已知干擾和噪聲。 高通濾波器 —— 讓輸入信號中的高頻成份順利通過的 濾波電路 。 種類： 低通、高通、帶通、帶阻。 70 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 US R1 ∞ + + RL RF IL F UF + 同相輸入式 FSFFL RURUI ???因為 U≈US=UF 改變 RF,可調(diào) IL 。 SF1FFF1FFS1FFFFL)( URRRRRRRRURRR//RUI????????????因為 u≈0 FS1FL RURRI ????恒定電壓 改變 RF或 R39。 69 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 S1FF URRU ???電流源電路 IL UF + US R1 R2 R39。 同相輸入式 Z1FO )1( URRU ??反相輸入式 Z1FO URRU ??UZ + UO + 電壓源電路 +US R R1 DZ R2 RF ∞ + + +US R R1 R2 DZ RF ∞ + + UO + UZ + 電阻匹配 R2=R1//RF 68 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 同相輸入式 反相輸入式 UZ + UO + +US R R1 DZ R2 RF ∞ + + +US R R1 R2 DZ RF ∞ + + UO + UZ + 引入電壓負(fù)反饋，輸出阻抗小， UO可看作恒壓，不受負(fù)載 RL變化的影響。 ui負(fù)半周時的電流路徑 : 地 → R1 → D1→ 表頭 → D3→ 輸出端。 待測 交流信號 表頭 整流電橋 交流電流只能單相流向 表頭。 當(dāng) t0時： C充電，積分運(yùn)算起作用。 uO與 uI成比例 積分關(guān)系 iF i1 iI 1 2 ∞ + _ + R2 R1 CF RF uI – + uO – + 1I1I1 RuRuui ??? ?　 ???? t dtiCRiu 0 FFFFO )1(???? t dtuRCRRu 0 i1FF1i )1(當(dāng) uI為恒定值時： )(1F1FIORCtRRuu ???65 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 iF i1 iI 1 2 ∞ + _ + R2 R1 CF RF uI – + uO – + 當(dāng) uI為恒定值時： )(1F1FIORCtRRUu ???t t O O uO uI I1F URR　 當(dāng) t=0時： C上電壓不能突變。 實用電路 測震儀用于測量物體振動的位移。 當(dāng) t=： 11I1FO??????? tURCu62 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 iF i1 iI 1 2 ∞ + _ + R2 R1 CF uI – + uO – + 四、微分運(yùn)算電路 將反相比例運(yùn)算電路中 R1用 CF代替 根據(jù) u = u+ = 0 , ―虛地”。 方波變?nèi)遣ǎ? 不同時間段里， uI正跳變或 負(fù)跳變， uO充放電，變?nèi)遣ā? 1i1F1O1 uRRu ?? 0 0)505 0 0105 0 0()(2i1O2I2F11O1F2O??????????muuuRRuRRu58 F1O1111i11)(RRuuuRiuu ii ???????i23232 uRRRu??1i1Fi23231FO )R1( uRRuRRRRu ????兩個輸入端都輸入信號 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 二、減法運(yùn)算電路 1 2 R1 R3 ∞ + _ + RF R2 uI1 uI2 uO – + 減數(shù) 被減數(shù) 根據(jù) :u+= u≈0, i1=i2≈ 0 1i1Fi2323223O uRRuRRRRRRu ?????)uu(RRuRRuRRu 1i2i1F1i1Fi223O ????)uu(RRu 1i2i1FO ??輸出電壓為兩個輸入電壓之差 既能放大差模信號又能抑制共模信號 差分輸入 運(yùn)算電路 59 根據(jù) u = u+ = 0 , ―虛地”。 試計算 :輸出電壓 uO2。 uO里含有與 uI uI2的運(yùn)算關(guān)系 。 按順序（信號流經(jīng)），先算 A1的 uO1。 解： 6 . 5 VV)]()1([1050)( 3I2I1I1fO??????????? uuuRRu56 運(yùn)算放大器的串級應(yīng)用 解題思路 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 R3 RF2 ∞ + _ + A1 ∞ + _ + A2 R1 R2 R4 RF1 uI1 uI2 uO1 uO2 – + 求輸出電壓 uO。 uO – + uI3 uI2 uI1 RF R1 R3 R2 ∞ + _ + R2 1 2 54 在同一輸入端 輸入多組信號 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 iF iI uO – + uI3 uI2 uI1 i1 i2 i3 根據(jù) u = u+ , i+ = i =iI =0 ， 則 :u+= u≈0, i1+i2+i3≈ iF RF R1 R3 R2 ∞ + _ + R2 1 2 3I332I221I11 , RuiRuiRui ???fO321f Ruiiii ?????)()(3I3F2I2F1I1FF321FFOuRRuRRuRRRiiiRiu??????????當(dāng)： 1321 RRRR ??? 時： )( 3I2I1I1fO uuuRRu ????55 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 iF iI uO – + uI3 uI2 uI1 i1 i2 i3 RF R1 R3 R2 ∞ + _ + R2 1 2 [例 351]:已知： R1=R2=R3=10kΩ, RF= 50kΩ，ui1= ， ui2= 1V， ui3= V。 實驗數(shù)據(jù) ： 輸出電壓（ mV） 輸入與輸出關(guān)系 可變電阻 100k*35% 可變電阻 100k*95% 950 IfO uRRu ??EDA 實驗 一、加法運(yùn)算電路 二、減法運(yùn)算電路 三、積分運(yùn)算電路 四、微分運(yùn)算電路 五、 PI調(diào)節(jié)器 六、交流電壓表電路 七、電壓源和電流源 八、有源低通濾波器 九、電流、電壓轉(zhuǎn)換電路 十、精密放大電路 53 一、加法運(yùn)算電路 f3i2i1i2 R//R//R//RR ?平衡電阻（補(bǔ)償電阻） 在同一輸入端 輸入多組信號 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 運(yùn)放的線性應(yīng)用主要實現(xiàn)各種模擬信號的比例、加減、微分、積分、對數(shù)、指數(shù)等運(yùn)算，以及有源濾波、信號檢測、采樣保持等。