運(yùn)算放大器幾種常用電路.ppt

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8 1基本運(yùn)算電路 8 2實(shí)際運(yùn)放電路的誤差分析 8 3對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 8 4模擬乘法器 8信號(hào)的運(yùn)算與處理電路 8 5有源濾波電路 8 6開關(guān)電容濾波器 8 1基本運(yùn)算電路 比例運(yùn)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(yùn)算電路 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 由第7章可知 電路為負(fù)反饋電路 即電路處于深度負(fù)反饋條件下 虛短和虛斷成立 1 反相比例運(yùn)算電路 利用虛短和虛斷得 運(yùn)算放大器輸入端無共模信號(hào)運(yùn)算電路輸入電阻較小 由于運(yùn)放的增益一般有 所以 輸出與輸入反相 1 比例運(yùn)算電路 電壓串聯(lián)負(fù)反饋 2 同相比例運(yùn)算電路 利用虛短和虛斷得 運(yùn)算放大器輸入端有共模信號(hào)運(yùn)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(jù)虛短 虛斷和N點(diǎn)的KCL得 若 則有 加法運(yùn)算 輸出再接一級(jí)反相電路 可得 3 減法電路 第一級(jí)反相比例 第二級(jí)反相加法 1 利用反相信號(hào)求和以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算 即 當(dāng)時(shí) 得 減法運(yùn)算 從結(jié)構(gòu)上看 它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路 2 利用差分式電路以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算 當(dāng) 則 若繼續(xù)有 則 根據(jù)虛短 虛斷和N P點(diǎn)的KCL得 4 積分電路 式中 負(fù)號(hào)表示vO與vS在相位上是相反的 根據(jù) 虛短 得 根據(jù) 虛斷 得 即 因此 電容器被充電 其充電電流為 設(shè)電容器C的初始電壓為零 則 積分運(yùn)算 當(dāng)vS為階躍電壓時(shí) 有 4 積分電路 vO與t成線性關(guān)系 5 微分電路 8 2實(shí)際運(yùn)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(diào)電壓VIO 輸入失調(diào)電流IIO不為零時(shí)的情況 1 共模抑制比KCMR為有限值的情況 同相比例運(yùn)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(shí)的情況 輸入為零時(shí)的等效電路 解得誤差電壓 當(dāng)時(shí) 可以消除偏置電流引起的誤差 此時(shí) 當(dāng)電路為積分運(yùn)算時(shí) 即換成電容C 則 時(shí)間越長(zhǎng) 誤差越大 且易使輸出進(jìn)入飽和狀態(tài) 引起的誤差仍存在 2 VIO IIO不為零時(shí)的情況 減小誤差的方法 輸入端加補(bǔ)償電路 利用運(yùn)放自帶的調(diào)零電路 8 3對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 其中 IES是發(fā)射結(jié)反向飽和電流 vO是vS的對(duì)數(shù)運(yùn)算 1 對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 利用PN結(jié)的指數(shù)特性實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)運(yùn)算 BJT的發(fā)射結(jié)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(dāng)時(shí) vO是vS的反對(duì)數(shù)運(yùn)算 指數(shù)運(yùn)算 2 反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 利用虛短和虛斷 電路有 要求 以上兩個(gè)電路溫漂很嚴(yán)重 實(shí)際電路都有溫度補(bǔ)償電路 2 2 2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?3 PN結(jié)V I特性表達(dá)式 其中 IS 反向飽和電流 VT 溫度的電壓當(dāng)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(hào)通過而同時(shí)抑制或衰減無用頻率信號(hào)得電子裝置 有源濾波器 由有源器件構(gòu)成的濾波器 濾波電路傳遞函數(shù)定義 時(shí) 有 其中 模 幅頻響應(yīng) 相位角 相頻響應(yīng) 時(shí)延響應(yīng)為 2 分類 低通 LPF 希望抑制50Hz的干擾信號(hào) 應(yīng)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(hào) 應(yīng)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(yīng)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(yuǎn) 一般用在對(duì)濾波要求不高的場(chǎng)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(zhì)因數(shù) 則 用代入 可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng) 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(yīng) 相頻響應(yīng) 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(yīng)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(duì)換 便成為高通電路 傳遞函數(shù) 歸一化的幅頻響應(yīng)