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集成运放性能参数及对应用电路的影响


由减法器A3得:
RG
若R1 = R2 、 R3 = R5 、 R4 = R6
vI2
-A v o2 2 +
R5
-A 3 + R6
vO
整理得 Avf
vo R 2R 4 (1 ) vI1 vI 2 R3 RG
有源反馈仪器放大器
T1、T2差放 T3、T4差放
vI1 R5 R6 T1 R1 R2 VCC -A 1 + vI2
vo1
D1 R D2 R
R R1
VR1 Rr1
-A 1 +
R
vo2
D3 R
D4
vI
R2
-A 4 +
vO
vO
传输特性
VR2 Rr2
-A 2 + vo3
R D5 R D6
R/R1 R/R2 R/R3
R3
vI1 vI2 vI3
vI
VR3 Rr3
-A 3 +
6.1.3 仪器放大器
仪器放大器是用来放大微弱差值信号的高精度放大器。 特点:KCMR很高、 Ri 很大, Av 在很大范围内可调。
三运放仪器放大器
由 v v 得 iG I1 I 2 vI1 RG 由 i 0 得 vo1 vo2 iG ( R1 R2 RG )
R6 R R vo 4 vo1 (1 4 ) vo 2 R3 R3 R5 R6
v v
+A 1 R1 iG R2 vo1 R3 R4
实际运放低频工作时特性接近理想化,因此可利用“虚 短、虚断”运算法则分析运放应用电路。此时,电路输出 只与外部反馈网络参数有关,而不涉及运放内部电路。
集成运放基本应用电路
反相放大器
类型:电压并联负反馈 因
if Rf
v v
则 v 0
i1 vs+ R1
+
反相输入端“虚地” 0 因 i。 则 i1 if 由图
A1放大器
vO
RG iG RS iS
T2 T4 IO
A2
+A 3 T3 IO
+ -
R3
A3跟随器
R4
A2跟随器
VEE
可证明 Avf
vo R R4 RS 3 vI1 vI 2 R4 RG
采用严格配对的低噪声对管和精密电阻,可构成低噪声、 高精度、增益可调的仪器放大器。
仪器放大器的应用
vs1 vs2 v o R1 R2 Rf
同相加法器
利用叠加原理: R2 vs1 R1vs 2 v R1 R2 R1 R2
R3 R1 vs1+ R2
Rf
+
R 则 vo (1 f )v R3 R2 vs1 R1vs 2 Rf (1 )( ) R3 R1 R2 R1 R2
电流传输器:通用集成器件,广泛用于模拟信号处理电路中。
电流传输器电路符号及特点
vY vX iX iY=0
Y
CC
X
iZ
Z
vZ
Y输入端: iY= 0,即 RY ;
X输入端: vX = vY ,且vX与 iX 大小无关,RX0 ;
波形变换
输入方波 积分输出三角波
0
0
vs vo vo
0
t t t
微分输出尖脉冲
对数、反对数变换器
对数变换器
R vs+ -
+
vBE VT
A
vo
利用运算法得: vs I Se
R
由于 vBE vo
整理得
vs vo VT ln IS R
缺点: vs必须大于0。 vo受温度影响大、动态范围小。
vI VREF
+
A
vo
由于开环工作时运放增益很大,因此较小的输入电压, 即可使运放输出进入非线区工作。例如电压比较器。
6.1.1 集成运放理想化条件下两条重要法则
理 想 运 放
Avd Rid
Rod 0 KCMR BW 失调和漂移0
推论
vo 因 v v 0 Avd
则 因
v v
Rid

i 0
说明:
v v
相当于运放两输入端“虚短路”。
虚短路不能理解为两输入端短接,只是(v–-v+) 的值小到了可以忽略不计的程度。实际上,运放 正是利用这个极其微小的差值进行电压放大的。
i 0
相当于运放两输入端“虚断路”。
同样,虚断路不能理解为输入端开路,只是 输入电流小到了可以忽略不计的程度。
反对数变换器
R
T
vs+ vBE VT
+
A
vo
利用运算法则得
I Se
vo R
由于 vBE vs
v s VT
整理得
vo I S R e
缺点: vs必须小于0。 vo受温度影响大。
乘、除法器
iX iX vX RX iY -A + 1 R1 T1 vo1 iO R4 -A + 4 vO iZ iZ
+
A
vo
积分和微分电路
有源积分器
方法一:利用运算法则
vs d ( vo ) C R dt
1 则 vo RC
R vs+ -
C
-
v dt
o s
t
+
A
vo
方法二:利用拉氏变换
1 Z f ( s) 1 /( sC ) vs ( s ) vo ( s ) vs ( s ) vs ( s ) sRC Z1 ( s ) R
第六章 集成运算放大器及其应用电路
6.1 集成运放应用电路的组成原理 6.2 集成运放性能参数及对应用电路的影响 6.3 高精度和高速宽带集成运放
6.4 集成电压比较器
6.1 集成运放应用电路的组成原理
根据集成运放自身所处的工作状态,运放应用电路分: 线性应用电路和非线性应用电路两大类。
线性应用电路
v s v vs i1 R1 R1
A
vo
v vo vo if Rf Rf
输出电压表达式:
因 v 0
Rf vo vs R1
输入电阻 Ri R1
因深度电压负反馈 , 输出电阻 Ro 0
同相放大器
类型:电压串联负反馈 因
if
Rf
v v
则 v vs
仪器放大器单片集成产品:
LH0036、LH0038、AMP-03、AD365、AD524等。
例:仪器放大器构成的桥路放大器
VREF
R
RT
R 仪器 放大器
to
R
RG
vo
温度为规定值时 RT =R 路桥平衡 vo =0 。
温度变化时 RT R 路桥不平衡 vo 产生变化。
6.1.5 电流传输器
-R2 / R1 R1 D2
R2 D1
+
RL
vo
vo
-A +
-
t
vI
输出半波 - R2 vI R1
t
精密转折点电路
R2 D2 vI VR R3 R1 -A + D1 RL vo
+
vo
传输特性 vO
-R2 / R3 R3 V R1 R
-
vI
R3VR R1vI 由图 v R1 R3 R1 R3 当v- > 0,即 vI > -(R3 / R1)VR 时: vO <0 D1、D2 则 vO=0 当v- < 0,即 vI < -(R3 / R1)VR 时: vO >0 D1、D2
R4 RZ vX v Y (实现乘、除运算) RX RY vZ
iX
iX vX RX iY iY vY T2 -A + 2 -A + 1 R1 T1 vo1 T4
iO
R4
-A + 4 vO
iO T3 vo3 R 3
iZ
iZ vZ
RY
R2 vo2
A3 +RZ分析方法二:vo1 v BE1 VT ln vo2 v BE2 vo3 v BE3
A3 +
T4
iO T3 vo3 R 3
iY
vY RY -A + 2
T2
R2 vo2
RZ
vZ
分析方法一: 因T1、T2、T3、T4 构成跨导线性环, 则 iX iY iZ iO 由图 iX vX / RX
iY vY / RY iZ vZ / RZ
iO vO / R4
整理得
vO
i1
R1
+
注:同相放大器不存在“虚地” 。 i 0 因 则 i1 if
vs 0 v 由图 i1 R1 R1
A
vo
+ vs -
v vo vs vo if Rf Rf
Rf Rf 输出电压表达式: vo (1 )v s (1 )v R1 R1
因 i 0 输入电阻 Ri
组成:集成运放外加深度负反馈。
因负反馈作用,使运放小信号 工作,故运放处于线性状态。
vs1 vs2 Z1
Zf
i
+
A
vo
Z1或Zf采用线性器件(R、C),则可构成加、减、积分、微 分等运算电路。
Z1或Zf采用非线性器件(如三极管),则可构成对数、反 对数、乘法、除法等运算电路。
非线性应用电路
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