亚搏登陆 运算放大器的经典应用_信息与通信_工程技术_专业信息

日期:2021-03-16 02:31:27 浏览量: 135

运算放大器的应用§8. 1比例运算电路8. 1. 1反相比例电路1.基本电路电压并联负反馈输入端子为虚拟短路和虚拟断开特性:反相端子为虚拟因此,共模输入可以视为0,并且运算放大器的共模抑制比很低。输出电阻小,负载能力强,放大系数大。反馈电阻具有高电阻和较差的稳定性。如果要求放大倍数为100,则R1 = 100K,Rf = 10M 2. T型反馈网络实际上是短路且断路的8. 1. 2同相示例电路1.基本电路:电压串联负反馈输入端子为虚拟短路,虚拟断开特性:高输入电阻,低输出电阻,强大的负载能力V- = V + = Vi,因此共模输入等于输入信号,并且运算放大器的共模抑制比放大器高。 2.电压跟随器的输入电阻很大。输出电阻很小,可以真正将输入信号传输到负载,并且信号源的流量也很小。§8. 2加减电路8. 2. 1求和电路1.求和电路电路短而虚。虚断特性:调节信号的输入电阻不影响其他通道输入输出之间的比例关系。 2.同相求和电路是虚拟短路,虚拟断开8. 2. 2单运放和差分电路8. 2. 3双运放和差分电路示例1:设计加法和减法电路设计加法和减法电路,因此Vo = 2Vi1 + 5Vi2-10Vi3解决方案:如果选择Rf1 = Rf2 = 100K亚洲体育平台 ,并且R4 = 100K,则:R1 = 50K R2 = 20K R5 = 10K R6 = R4 // R5 // Rf2 = 8. 3K平衡电阻R3 = R1 // R2 // Rf1 = 1 2. 5K示例2:如图所示,找到电路Avf,Ri解:§8. 3积分电路和差分电路8. 3. 1积分器电路电容器两端的电压和电流之间的关系:积分器实验电路中积分器电路的目的是将一个方波变成一个三角波(Vi:方波,频率为500Hz,振幅为1V )将三角波变成正弦波(Vi:三角波,频率500Hz,幅度1V)(Vi:正弦波,频率500Hz,幅度1V)思考:输入之间的相位t信号与输出信号的关系? (Vi:正弦波华体会登录 ,频率200Hz,幅度1V)思考:输入信号频率如何影响输出信号幅度?积分器电路的其他用途:消除高频干扰,将方波变为三角波,并在模数转换中移动相位。 §8. 3集成电路和差分电路8. 3. 2差分电路差分实验该电路将三角波转换为方波(Vi:三角波,频率1KHz,振幅0. 2V)输入正弦波( Vi:正弦波,频率1KHz,幅度0. 2V)思考:输入信号与输出信号之间的相位关系? (Vi:正弦波,频率500Hz,幅度1V)思考:输入信号频率如何影响输出信号幅度? §8. 4对数和指数运算电路8. 4. 1对数电路对数电路改进了基本对数电路缺点:操作的精度受温度的影响很大;对于小信号,exp(VD / VT)几乎与1相同。当电流大时,二极管的伏安特性与PN结的伏安特性有很大的不同,因此该计算仅在较小的电流范围内具有较小的误差。

改进的电路1:在理想条件下,使用晶体管代替二极管电路可以完全消除温度的影响。改进的电路3:实用的对数电路。如果忽略T2的基极电流,则在M点的电势为:8. 4. 2指数电路1.基本指数电路2.逆函数类型指数电路必须正常工作,因此:§ 8. 5乘法和除法电路8. 5. 1基本乘法和除法电路1.乘法电路乘法器符号同相乘法器反向乘法器2.除法电路8. 5. 2.乘法器应用[ 1.平方运算和正弦波倍增如果输入信号为正弦波:仅在电路中输出在端子上添加一个隔直电容即可获得倍频器输出信号。 2.分压电路注意事项:仅当VX2> 0时,电路为负反馈。根据虚拟短路和虚拟断开的概念:3.平方根电路的输入电压必须小于0,否则该电路将变为正反馈。两种使输入信号大于0的方案:3.调制(幅度调制)4.压控增益乘法器的一个输入连接到DC电压(控制信号),另一个连接到输入信号,然后输出信号和输入信号之比(电压增益)成比例。 V0 = KVXvY电流-电压转换器从图中可以看出,输出电压与输入电流成正比。输出端的负载电流:电流-电压转换电路。如果R1固定,则输出电流与输入电流成比例。此时,该电路也可以看作是电流放大电路。电压-电流转换器负载未接地,并且负载已接地。从负载未接地的电路图中,我们可以看到:因此输出电流与输入电压成正比。

对于负载接地电路图,R1和R2形成电流并联负反馈; R 3、 R4和RL形成电压串联正反馈。讨论:1.当分母为零时华体会体育 ,iO→∞,电路是自激的。 2.当R2 / R1 = R3 / R4时,则:表明iO与VS成正比,并且实现了线性变换。电压-电流和电流-电压转换器广泛用于放大电路和传感器之间的连接,它们是非常有用的电子电路。 §8. 6有源滤波器电路8. 6. 1滤波器电路的基本知识一.无源滤波器电路和有源滤波器电路无源滤波器电路:它由无源组件(R,C,L)组成源滤波器电路:称为集成运算放大器和RC网络组,它在线性区域内工作。它实际上是具有特定频率响应的放大器。有源滤波器电路的优缺点:请阅读本书。 二.滤波电路的分类和主要参数1.根据处理后的信号,可以分为模拟和数字; 2.根据使用的组件,它可以分为主动和被动两种; 3.根据信号的频带,可以分为以下五种类型:低通滤波器(LPF)Avp:通带电压放大系数fp:通带截止频率过渡带:频率选择性能越窄,理想的滤波器就不具有过渡带b。高通滤波器(HPF)c。带通滤波器(BPF)d。带阻滤波器(BEF),e。全通滤波器(APF)4.根据截止频率fp附近的形状的频率特性,可将其分为Butterworth,Chebyshev和Bessel等。

理想有源滤波器的频率响应:滤波器的用途。滤波器主要用于滤除信号中无用的频率成分。例如,存在一个低频信号,其中包含来自高频分量的一些干扰。过滤过程如图所示。 §8. 6有源滤波器电路8. 6. 2低通滤波器电路(LPF)低通滤波器的主要技术指标(1)通带增益Avp通带增益是指滤波器中的滤波器如图所示。具有良好性能的LPF的通带中的幅频特性曲线是平坦的,阻带中的电压放大率基本上为零。(2)通带截止频率fp其定义放大和放大电路的最高截止频率相同,通带和阻带称为过渡带运算放大器 应用,过渡带越窄,滤波器的选择性越好8. 6. 2. 1一阶低通滤波器电路(LPF)一.电路组成:简单的RC滤波器同相放大器特性:│Avp│> 0亚博买球 ,负载能力强缺点:阻带衰减太慢,选择性差。 二.有源滤波器电路的性能分析分析方法:1.电路图→电路转换函数Av(s)→频率特性Av(jω)2.根据定义查找主要参数3.绘制电路的幅频特性。一阶LPF的幅频特性:8. 6. 2. 2简单的二阶LPF 一.电路组成:二阶RC网络同相放大器通带增益:二.主要性能1.传递函数:2.通带截止频率:3.幅频特性:特征:在f> f0之后,幅频特性以-40dB / dec的速度下降;缺点:当f = f0时,放大模式仅为通带放大模式的三分之一。

8. 6. 2. 3二阶电压控制电压源LPF二阶电压控制电压源的一般形式LPF分析二阶电压控制电压源:Avp与在节点N之前,可以列出以下方程式:同时求解上述三个方程以获得LPF的传递函数:上面的方程表明,滤波器的通带增益应小于3,以确保电路稳定运行。频率特性:当Avp≥3,Q =∞时,有源滤波器是自激的。由于它连接到输出端,因此等效于在高频端向LPF添加一点正反馈,因此高频端的放大倍数增加,甚至可能引起自激。二阶电压控制电压源LPF的幅频特性:巴特沃思(电压控制)LPF仿真结果Q = 0. 707 fp = f0 =100Hz§8. 6有源滤波器电路8. 6. 2. 4无限增益多反馈滤波器。无限增益多反馈有源滤波器的一般形式要求集成运算放大器的开环增益远大于60DB。从图中可以看到无限增益多反馈LPF:对于节点N,列出以下方程式:通带电压放大因子的频率响应为:Butterworth(无限增益)LPF仿真结果Q = 0. 707 fp = f0 = 1000Hz 8. 6. 3高通滤波器电路(HPF)8. 6. 3. 1 HPF和LPF之间的对偶关系1.幅频特性对偶(相频特性不对偶) 2.双重传递函数低通滤波器传递函数高通滤波器传递函数HPF和LPF双重关系3.电路结构双重地用电阻代替滤波电容器,并用电容器代替滤波电阻。低通滤波器电路,高通滤波器电路8. 6. 3. 2二阶电压控制电压源HPF二阶电压控制电压源LPF电路形成互对偶二阶电压控制电压源HPF二阶电压控制电压源HPF传递函数:低通:高通:二阶电压控制电压源HPF二阶电压控制电压源HPF幅频特性:8. 6. 3. 3无限增益多反馈HPF无限增益多反馈LPF无限增益多反馈HPF 8. 6. 4带通滤波器(BPF)BPF的一般合成方法:优点:通带宽,通带截止频率为易于调整缺点:电路元件很多,一般的带通滤波器电路仿真结果,二阶电压控制电压源BPF,二阶电压控制电压源,通用形式uu彩票 ,二阶电压控制vo信号源,BPF传递函数:截止频率:RC选择设置后,更改R1和Rf可以更改二阶电压控制电压源的带宽BPF仿真电路仿真结果8. 6. 5带阻滤波器(BEF )BEF缺点的一般形式:更多的电路组件以及HPF和HPF LPF难以组合。

同相的基本BEF电路。无源带阻(双T网络),双T带阻网络,双T带阻网络,二阶电压控制电压源,BEF电路正反馈,仅在f0附近起作用,传递函数二阶电压模拟结果示例具有受控电压源的BEF模拟电路的设计:F0 = 400Hz,并且需要用于二阶电压控制LPF的Q值0. 7。尝试找到电路中的电阻和电容值。解决方案:根据f0,选择C,然后找到R。1. C的容量不能轻易超过。由于大容量电容器的大尺寸和高价格,应尽可能避免使用它们。取并计算:R =3979Ω,取R = 3.9KΩ2。根据Q值求和,因为时间根据和之间的关系,集成运算放大器的两个输入端子的外部电阻的对称条件基于与R1和Rf的关系运算放大器 应用,即外部的对称条件集成运算放大器的两个输入端子的电阻。示例1仿真结果示例和练习2LPF示例和练习2仿真结果示例和练习3 HPF示例和练习3仿真结果示例和练习4示例和练习4仿真结果vo1:红色vo:蓝色