運算放大器幾種常用電路.ppt

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8 1基本運算電路 8 2實際運放電路的誤差分析 8 3對數(shù)和反對數(shù)運算電路 8 4模擬乘法器 8信號的運算與處理電路 8 5有源濾波電路 8 6開關電容濾波器 8 1基本運算電路 比例運算電路 積分電路 微分電路 減法電路 加法電路 為提高精度 一般取 1 比例運算電路 電壓并聯(lián)負反饋 由第7章可知 電路為負反饋電路 即電路處于深度負反饋條件下 虛短和虛斷成立 1 反相比例運算電路 利用虛短和虛斷得 運算放大器輸入端無共模信號運算電路輸入電阻較小 由于運放的增益一般有 所以 輸出與輸入反相 1 比例運算電路 電壓串聯(lián)負反饋 2 同相比例運算電路 利用虛短和虛斷得 運算放大器輸入端有共模信號運算電路輸入電阻很大 輸出與輸入同相 電壓跟隨器 2 加法電路 根據虛短 虛斷和N點的KCL得 若 則有 加法運算 輸出再接一級反相電路 可得 3 減法電路 第一級反相比例 第二級反相加法 1 利用反相信號求和以實現(xiàn)減法運算 即 當時 得 減法運算 從結構上看 它是反相輸入和同相輸入相結合的放大電路 2 利用差分式電路以實現(xiàn)減法運算 當 則 若繼續(xù)有 則 根據虛短 虛斷和N P點的KCL得 4 積分電路 式中 負號表示vO與vS在相位上是相反的 根據 虛短 得 根據 虛斷 得 即 因此 電容器被充電 其充電電流為 設電容器C的初始電壓為零 則 積分運算 當vS為階躍電壓時 有 4 積分電路 vO與t成線性關系 5 微分電路 8 2實際運放電路的誤差分析 共模抑制比KCMR為有限值的情況 輸入失調電壓VIO 輸入失調電流IIO不為零時的情況 1 共模抑制比KCMR為有限值的情況 同相比例運算電路 閉環(huán)電壓增益 理想情況 越大 誤差越小 2 VIO IIO不為零時的情況 輸入為零時的等效電路 解得誤差電壓 當時 可以消除偏置電流引起的誤差 此時 當電路為積分運算時 即換成電容C 則 時間越長 誤差越大 且易使輸出進入飽和狀態(tài) 引起的誤差仍存在 2 VIO IIO不為零時的情況 減小誤差的方法 輸入端加補償電路 利用運放自帶的調零電路 8 3對數(shù)和反對數(shù)運算電路 對數(shù)運算電路 反對數(shù)運算電路 其中 IES是發(fā)射結反向飽和電流 vO是vS的對數(shù)運算 1 對數(shù)運算電路 利用PN結的指數(shù)特性實現(xiàn)對數(shù)運算 BJT的發(fā)射結有 注意 vS必須大于零 電路的輸出電壓小于0 7伏 利用虛短和虛斷 電路有 當時 vO是vS的反對數(shù)運算 指數(shù)運算 2 反對數(shù)運算電路 利用虛短和虛斷 電路有 要求 以上兩個電路溫漂很嚴重 實際電路都有溫度補償電路 2 2 2PN結的單向導電性 3 PN結V I特性表達式 其中 IS 反向飽和電流 VT 溫度的電壓當量 且在常溫下 T 300K 8 5有源濾波電路 8 5 1基本概念及初步定義 8 5 2一階有源濾波電路 高通濾波 低通濾波 基本概念 分類 8 5 3二階有源濾波電路 高通濾波 低通濾波 帶通濾波 帶阻濾波 帶阻濾波 帶通濾波 8 5 1基本概念及初步定義 1 基本概念 濾波器 是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或衰減無用頻率信號得電子裝置 有源濾波器 由有源器件構成的濾波器 濾波電路傳遞函數(shù)定義 時 有 其中 模 幅頻響應 相位角 相頻響應 時延響應為 2 分類 低通 LPF 希望抑制50Hz的干擾信號 應選用哪種類型的濾波電路 高通 HPF 帶通 BPF 帶阻 BEF 全通 APF 放大音頻信號 應選用哪種類型的濾波電路 8 5 2一階有源濾波電路 1 低通濾波電路 傳遞函數(shù) 其中 特征角頻率 故 幅頻相應為 8 5 2一階有源濾波電路 2 高通濾波電路 可由低通和高通串聯(lián)得到 必須滿足 3 帶通濾波電路 低通特征角頻率 高通特征角頻率 8 5 2一階有源濾波電路 4 帶阻濾波電路 可由低通和高通并聯(lián)得到 必須滿足 一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢 20dB 十倍頻程 與理想情況相差較遠 一般用在對濾波要求不高的場合 8 5 3二階有源濾波電路 1 壓控電壓源低通濾波電路 壓控電壓源電路 VCVS 得濾波電路傳遞函數(shù) 二階 8 5 3二階有源濾波電路 1 壓控電壓源低通濾波電路 令 稱為通帶增益 稱為特征角頻率 稱為等效品質因數(shù) 則 用代入 可得傳遞函數(shù)的頻率響應 8 5 3二階有源濾波電路 1 壓控電壓源低通濾波電路 歸一化的幅頻響應 相頻響應 8 5 3二階有源濾波電路 1 壓控電壓源低通濾波電路 歸一化的幅頻響應波特圖 8 5 3二階有源濾波電路 2 壓控電壓源高通濾波電路 將低通電路中的電容和電阻對換 便成為高通電路 傳遞函數(shù) 歸一化的幅頻響應