电工优优今天要和大家分享的运算放大器的组成与输出特性,运算放大器的线性应用相关信息,接下来我将从运算放大器的功能,运算放大器差分放大电路公式,集成运算放大器的组成这几个方面来介绍。
09集成运算放大器及其应用ppt
集成运算放大器的电路可分为输入级、中间级、输出级和偏置电路四个基本组成部分(图1)输入级是提高运算放大器质量的关键部分,要求其输入电阻高,能减小零点漂移和抑制干扰信号。输入级都采用差分放大电路,它有同相和反相两个输入端。中间级主要进行电压放大,要求它的电压放大倍数高,一般由共发射极放大电路构成。输出级与负载相连,要求其输出电阻低,带负载能力强,能输出足够大的电压和电流,一般由互补对称电路或射极输出器构成。偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定和合适的偏置电流,决定各级的静态工作点,一般由各种恒流源电路构成。
在应用集成运算放大器时,需要知道它的几个管脚的用途以及放大器的主要参数,至于它的内部电路结构如何一般是无关紧要的。集成运算放大器可用图2的符号来表示。图中所示的是F007(5G24)集成运算放大器的外形、管脚和符号图。它有双列直插式[图2a]和圆壳式[图2b]两种封装。这种运算放大器需要与外电路相接的是通过7个管脚引出的。各管脚的功能是:
1,5——外接调零电位器(通常为10KΩ)的两个端子。
2——反相输入端。由此端接输入信号,则输出信号和输入信号是反相的(或两者极性相反)。
3——同相输入端。由此端接输入信号,则输出信号和输入信号是同相的(或两者极性相同)。
4——负电源端。接-15V稳压电源。
6——输出端。
7——正电源端。接+15V稳压电源。
8——空脚。
运算放大器的输出特性:
仅从外部端子分析,运放是一种高放大倍数的电压放大器。既可用于交流电压放大,又能用于缓变或直流电压放大。用V、V分别表示同相输入端和反相输入端的节点电压,则输入端口电压即差动输入电压为Vd=V+-V-路情况下,输出电压Vo与差动输入电压Vd曲线可近似用图1所示的折线来表示。
线中的水平部分称为运放的饱和区,中间部分为线性区,在此区域内输出电压Vo电压Vd成正比(-Vcc《Vo《+V++)。输出电压与输入电压之比称为开环增益或开环电压放大倍数。本文只介绍运放工作在线性区时的功能和分析方法。在线性区内,运放的电路模型如图2所示。
运算放大器的线性应用:
1、相比例运算放大器
图一,运放的同向端接地=0V,反向端和同向端虚短,所以也是0V,反向输入端输入电阻很高,虚断,几乎没有电流注入和流出,那么R1和Rf相当于是串联的,流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的,即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。流过R1的电流
I1 = (Ui -U-)/R1 ……a
流过R2的电流 I2 = (U- - Uo)/R2 ……b
U- = U+ = 0 ……c
I1 = I2 ……d
求解上面的初中代数方程得 Uo = (-Rf/R1)*Ui
这就是传说中的反向比例运算放大器的输入输出关系式了。
2、相比例运算放大器
图二中Ui与U-虚短,则Ui =U- ……a
因为虚断,反向输入端没有电流输入输出,通过R1和Rf 的电流相等,设此电流为I,由欧姆定律得:
I = Uo/(R1+R2) ……b
Ui等于Rf上的分压, 即: Ui = I*R2 ……c
由abc式得Uo=Ui*(R1+Rf)/Rf
这就是传说中的同相比例运算放大器的公式了。
3、加法器(1)
图三中,由虚短知: U- = U+ = 0 ……a
由虚断及基尔霍夫定律知,通过R1与R2的电流之和等于通过Rf的电流,
故 (U1 – U-)/R1 + (U2 – U-)/R2 = (Uo – U-)/R3 ……b
代入a式,b式变为 U1/R1 + U2/R2 = Uo/Rf
如果取R1=R2=R3,则上式变为 Uo=U1+U2
这就是传说中的加法器了。
4、加法器(2)
请看图四, 因为虚断, 运放同向端没有电流流过,则流过R1和R2的电流相等,同理流过R4和R3的电流也相等。故
(U1 – U+)/R1 = (U+ - U2)/R2 ……a
(Uo – U-)/Rf = U-/R3 ……b
由虚短知: U+ = U- ……c
如果R1=R2,Rf=R3,则由以上式子可以推导出
U+ = (U1 + U2)/2 U- = Uo/2
故 Uo = U1 + U2 可见该电路也是一个加法器电路。
5、减法器
图五由虚断知,通过R1的电流等于通过R2的电流,同理通过R4的电流等于R3的电流,
故有 (Ui2 – U+)/R2 = U+/R3 ……a
(Ui1 – U-)/R1 = (U- - Uo)/Rf……b
如果R2=R3, 则 U+ = Ui2/2 ……c
如果Rf=R3, 则U- = (Uo + U1)/2 ……d
由虚短知 U+ = U- ……e
所以 Uo=U2-U1
这就是传说中的减法器了。
6、积分电路
图六电路中,由虚短知,反向输入端的电压与同向端相等,由虚断知,通过R1的电流与通过C的电流相等。 通过R的电流 i=U1/R 通过C的电流 i=C*dUc/dt=-C*dUo/dt
所以 Uo=((-1/(R*C))∫Uidt
输出电压与输入电压对时间的积分成正比,这就是传说中的积分电路了。
若Ui为恒定电压U,则上式变换为Uo = -U*t/(R*C) t 是时间,则Uo输出电压是一条从0至负电源电压按时间变化的直线。
7、微分电路
图七中由虚断知,通过电容C1和电阻R1的电流是相等的,由虚短知,运放同向端与反向端电压是相等的。则
Uo = -i * R = -(R*C)dUi/dt
这是一个微分电路。
如果Ui是一个突然加入的直流电压,则输出Uo对应一个方向与Ui相反的脉冲。
关于运算放大器,集成运算放大器就介绍完了,您有什么想法可以联系小编。
以上就是"电工优优"为大家介绍的运算放大器的功能的相关信息,想了解更多"运算放大器的组成与输出特性,运算放大器的线性应用,运算放大器的功能,运算放大器差分放大电路公式,集成运算放大器的组成"相关知识,请收藏电工无忧吧。