第六章集成運算放大器應用ξ6.1理想集成運算放大器集成運放的基本應用電路ξ6.2ξ6.3ξ6.4ξ6.5ξ6.6集成運放在信號模擬運算中的應用集成運放在有源濾波電路中的應用集成運算放大器在信號變換中的應用集成運算放大器在電壓比較電路中的應用例題ξ6.1理想集成運算放大器一.理想化條件

Avd∞,Rid

∞,KCMR∞頻帶寬度∞,Ro

0,失調與溫漂

0根據理想化條件，當集成運放線性工作時，只要VO為有限值則由于Avd

∞，所以差模輸入電壓Vid=V+-V-=0

即V+≈V-

稱虛短

ξ6.1理想集成運算放大器同時Rid

∞，可認為其輸入電流I+

=I-

=0即流入每個輸入端的電流趨于零稱虛斷

2.理想運算放大器在線性區和非線性區時的分析特點:在線性區：V+=V-

I=0

在非線性區：如電壓比較器，只有在輸出狀態轉換過程中運放才工作在放大區

V+=V-才適用ξ6.2集成運放的基本應用電路一.反相放大器電壓并聯負反饋根據V+=V-I=0可得*當R1=Rf

時，Vo=-Vs

-----符號變換器ξ6.2集成運放的基本應用電路二.同相放大器*當Rf=0,R1

∞時Vo=Vs------跟隨器電壓串聯負反饋ξ6.3集成運放在信號模擬運算中的應用一.加法器因為所以

在構成實際應用電路時，為減小集成運放輸入偏置電流引起的失調，要求它們兩個輸入端向外看的直流電阻相等。ξ6.3集成運放在信號模擬運算中的應用二.減法器Vs1單獨作用時:Vs2單獨作用時:Vo=Vo1+Vo2(采用疊加法)*若R2=R1,R3=Rf則----差分放大ξ6.3集成運放在信號模擬運算中的應用三.積分器ξ6.3集成運放在信號模擬運算中的應用四.微分器ξ6.3集成運放在信號模擬運算中的應用五.對數和指數運算器1．對數運算器：將反相放大器中的Rf用具有對數伏安特性的二極管或晶體管的發射結代替Vs必須大于零ID=ISeVD/VTξ6.3集成運放在信號模擬運算中的應用2.指數運算器3.乘法器ξ6.4集成運放在有源濾波電路中的應用一.一階無源濾波器缺點：增益小（最大為1），帶負載能力低高通低通ξ6.4集成運放在有源濾波電路中的應用二.一階有源濾波器1.高通(a)信號從同相端輸入(b)

信號從反相端輸入ξ6.4集成運放在有源濾波電路中的應用2.低通(a)信號從同相端輸入(b)信號從反相端輸入ξ6.4集成運放在有源濾波電路中的應用三．帶通及帶阻有源濾波器1．濾波器由二級組成帶通濾波器

條件:ω1<ω2ξ6.4集成運放在有源濾波電路中的應用帶阻濾波器2.文氏橋帶通濾波器條件:ω1>ω2ξ6.4集成運放在有源濾波電路中的應用四.二階有源濾波器1.二階低通2.二階高通ξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用線性變換

——是電壓源與電流源之間的變換非線性變換——完成整流，限幅等一.線性變換電路中的應用1.V/V變換器

把低電壓高電壓，或高電壓低電壓如同前面講的反相放大器和同相放大器2.V/I變換器有些控制系統中，負載要求電流源驅動而實際的信號可能是電壓源信號則要用V/I變換器ξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用如圖則有如圖則有若R1R3=R2R4ξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用3.I/V變換器（a）光電流轉電壓Vo=2IDRξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用4．I/I變換器實質上是一種電流放大器，把容量小內阻又不夠高的電流源變換成容量大的電流源ξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用二．非線性變換電路中的應用1．精密二極管——半波整流電路利用集成運放的優異性能與二極管組合可完成對微弱信號的整流功能.利用二極管的單向導電性可完成整流或檢波的任務，但二極管有一個死區電壓當輸入信號的幅度小于死區電壓時就無法實現信號的整流功能ξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用當Vs>0時,Vo’>0,則D導通，Vo=Vs——同相跟隨器當Vs<0時,Vo’<0,

則D截止，Vo=0——處于開環工作狀態ξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用因為D截止時集成運放呈開環狀態，運放進入負向飽和工作狀態，為改進接入D2使Vs<0時D1處于正向導通狀態Vs>0時,Vo’<0,D1截止，D2通,

Vo’=Vs,Vo=0Vs<0時,Vo’>0,D1通,D2止,Vo=-(10k/10k)Vs=-Vsξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用ξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用2.絕對值電路--------也稱全波整流器當Us>0則D1導通D2截止

U02=-US;U0=-(-2US+US)=USU02當Us<0則D2導通D1截止

U0=-USξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用3．峰值檢波器電路（實現對輸入信號電壓峰值的檢波）當Vs>Vc時,D導通，

A1的輸出對C充電當Vs<Vc時,D截止，則C上的電壓保持不變，并經A2跟隨輸出這樣，便可獲得與輸入信號峰值大小有關的信號輸出。ξ6.5集成運算放大器在信號變換中的應用3．有源限幅器（1）當Vo小于穩壓管的擊穿電壓時此時穩壓管不起限幅作用（2）當Vo≥Vz1+VD2

或Vo≤-(Vz2+VD1)

則穩壓管擊穿，Vo被限制在擊穿電壓上ξ6.6集成運算放大器在電壓比較電路中的應用電壓比較器的功能是比較兩個電壓的大小當Vi>VR時,Vo=Vomin=-Vcc

低電平當Vi<VR時,Vo=Vomax=+Vcc

高電平當Vi=VR時,跳變ξ6.6集成運算放大器在電壓比較電路中的應用一．單限比較器1．電路構成

——特點：開環2．分析方法輸出電壓從一個電平跳變到另一個電平的臨界條件是：V+=V-此時所對應的輸入電壓值稱門限比較電壓ξ6.6集成運算放大器在電壓比較電路中的應用3．傳輸特性及輸出波形ξ6.6集成運算放大器在電壓比較電路中的應用4．過零比較器5.限幅措施ξ6.6集成運算放大器在電壓比較電路中的應用6．其它單限比較器電路根據分析方法：輸出電平跳變時V+=V-而V+=0，則V+=V-時因為

ξ6.6集成運算放大器在電壓比較電路中的應用二．遲滯比較器

----特點：反饋加在同相端形成正反饋

分析：（1）設Vi由小到大時，即V-<V+則Vo為高電平則ξ6.6集成運算放大器在電壓比較電路中的應用當Vi由小到大，到達VH時,Vo從VomaxVomin（2）設Vi由大到小時，即V->V+則Vo為低電平則當Vi由大到小，到達VL時

Vo從Vomin

Vomaxξ6.6集成運算放大器在電壓比較電路中的應用(3)遲滯寬度⊿V=VH-VL*比較上述兩種比較電路可見：單限比較器

----抗干擾能力差，若在跳變點附近有干擾輸出波形會不停跳變。遲滯比較器

----抗干擾能力強，只要干擾信號的幅度不大于⊿V，則輸出狀態不變化。例題例1求:解:例題例2求Vo與Vi的關系解:因為所以例題例3例題例4已知導通電壓0.6V解1.當Vi

由小大即V+<V-

則Vo=-8V求：VO例題2.當Vi

由大小即V+>V-

則Vo=4VtVi05.31.3tVo04-8例題例5解：Vi由小→大，VO為負，同理Vi由大→小，VO為正，此時：由圖可得求：VO與Vi的關系曲線例題例6如圖已知R=100KC=10uF當t=0~t1(1s)時開關S接a點當t=t1(1s)~t2(3s)時開關S接b點;當t>t2(3s