第2章集成运算放大器的线性应用基础.

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1、第二章 集成运算放大器的线性应用基础2.1 基本要求及重点、难点2.2 习题类型分析及例题精解2.3 习题解答 第二章第二章 集成运算放大器的线性应用基础集成运算放大器的线性应用基础第二章 集成运算放大器的线性应用基础2.1 基本要求及重点、难点基本要求及重点、难点1. 基本要求基本要求(1) 了解集成运算放大器的符号、模型、理想运放条件和电压传输特性。(2) 理解在理想集成运放条件下，电路引入深度负反馈对电路性能的影响，掌握“虚短”、“虚断”和“虚地”的概念。(3) 熟练掌握理想集成运放基本应用电路(包括同相/反相比例放大，同相/反相相加、相减，积分，微分，V-I和I-V变换电路)的分析、计

2、算，对于给定电路能判断电路类型，计算主要参数，绘制输出波形和传输特性； 能够根据给定输入输出关系式和电路功能，选择并设计电路。第二章 集成运算放大器的线性应用基础(4) 了解二阶低通、高通、带通、带阻和全通滤波器的传递函数与幅频特性的特点。对于给定滤波器能判断其类型和功能，并定性绘制其幅频特性； 能设计和计算一阶低通、高通及移相器(全通)等简单滤波器电路。(5) 了解集成运算放大器主要技术指标的含义，了解实际集成运放电路的非理想特性对实际应用的限制，包括输入失调电压、输入偏置电流、有限的开环增益、带宽和压摆率对电路的影响。2. 重点、难点重点、难点重点： 各种集成运放基本应用电路的分析、计算和

3、设计。难点： 滤波器电路的分析、计算和集成运放电路的非理想特性对实际应用的影响。第二章 集成运算放大器的线性应用基础1. 分析计算题解题技巧分析计算题解题技巧例2-1 电路如图2-1所示。(1) 判断正、负反馈类型；(2) 计算输入输出关系式。2.2 习题类型分析及例题精解习题类型分析及例题精解第二章 集成运算放大器的线性应用基础图2-1 例2-1的电路图第二章 集成运算放大器的线性应用基础解 (1) (a)图引入了负反馈，故 (2) (b)图引入了负反馈。因为uo与ui反相，uo经A2、R3、R2构成的反相比例放大器反相放大，再经R4和R5分压后加到A1的同相输入端，U+与U同相相减，所以是

4、负反馈。可根据“虚短”概念，得出因此12ioRRuuAufo23545o2545iURRRRRURRRUUU3254io1RRRRUUAuf第二章 集成运算放大器的线性应用基础(3) (c)图也引入了负反馈。因为uo与ui反相，而uo又经A2、R3、R4组成的同相比例放大器放大后，再经R2引向A1的反相端，所以仍然引入了负反馈，故U-=U+=0，A1反相端为“虚地”，则434122oio2ioRRRRRUUUUUUAouf第二章 集成运算放大器的线性应用基础2. 多级运算电路的求解多级运算电路的求解分解技术分解技术例2-2 电路如图2-2所示，求传输函数?)j ()j ()j (ioUUAuf

5、图2-2 例2-2电路图第二章 集成运算放大器的线性应用基础解 )j1)(j1 (j)j1 (j1j1/j1/)j ()j ()j (22111222112112212ioCRCRCRCRCRRCRCRZZUUAuf第二章 集成运算放大器的线性应用基础3. 叠加原理的应用叠加原理的应用当电路中存在多个输入信号时，可应用叠加原理来处理，即分别计算单个信号独立作用电路所获得的输出结果，然后将所有信号的作用结果相加即可。假如电路是多级级联的，则仍然将其分解为单级电路来计算。【例2-3】 电路如图2-3所示，试分析计算输入输出关系。第二章 集成运算放大器的线性应用基础图2-3 例2-3电路图第二章 集

6、成运算放大器的线性应用基础解 该电路由两级组成，且有三个输入信号(ui1,E1,ui2),将电路分解成两级，然后用叠加原理计算，如图2-4(a)、(b) 所示。由“虚短”概念，得Ua=Ub=E1由图2-4(a)，根据叠加原理，得i2656uRRRUUNM131232i112o1/1ERRRURRuRRuM第二章 集成运算放大器的线性应用基础图2-4 例2-3的分解电路第二章 集成运算放大器的线性应用基础由图2-4(b)，根据叠加原理，得NaURRCRuRCRURCRu437o14737o/j1/1j1/j1/第二章 集成运算放大器的线性应用基础4. 绘制波形类题目绘制波形类题目此类题目一般已知

7、电路及输入信号波形，要求绘出输出波形图。解此类题目时要注意：(1) 时间轴一定要对齐，对准。(2) 注意输出波形是否因超出输出动态范围而出现“限幅”现象。(3) 如果电路中有电容存在(如积分器)，则要注意电容的起始电压值，积分时间的上、下限等，并要注意一周内电容充放电的平衡，以使波形达到稳定状态。【例2-4】 电路如图2-5(a)所示，已知电源电压为12 V,输入信号ui=4 sint(V),试绘出该电路的输出波形图。第二章 集成运算放大器的线性应用基础图2-5 例2-4的电路图及输入波形第二章 集成运算放大器的线性应用基础解 根据图2-5(a)所示电路及叠加原理，得可见，输出波形是在6 V的

8、直流电平上叠加上一正弦信号。注意，当ui为负半周最大时，uo瞬时值已超过电源电压+12 V，所以会出现限幅状态，uo波形如图2-6所示。)V(sin862V628161V21V2555iii1212o1tVuuuRRRRUuEU第二章 集成运算放大器的线性应用基础图2-6 例2-4的输入输出波形图第二章 集成运算放大器的线性应用基础【例2-5】 电路如图2-7(a)所示，设电容C的起始电压uC(0)=0，试画出对应两种输入波形(如图2-7(b)、(c)所示)的输出波形图。 解 因为uo(t)=uC(t)，所以uo(0)=uC(0)。该电路为理想反相积分器，输入输出关系式为 ttuttuttuR

9、Cud)(100d)(10101d)(1ii75io第二章 集成运算放大器的线性应用基础 输入为图2-7(b)所示波形时，在t=0t1时间段内，ui1=5 V，则可见，uo(t)随时间t线性下降。当t=0时，uo(0)=0，t=t1=5 ms，uo(t1)=5005103=2.5 V。V0|500)0(d5100100otttutu第二章 集成运算放大器的线性应用基础图2-7 例2-5电路图及输入波形图第二章 集成运算放大器的线性应用基础 在t=515 ms时间段内，ui1=5 V，则可见，此段时间，uo(t)随t增大而线性上升。当t=t1时，uo(t1)=2.5 V；当t=t2=15 ms时

10、,uo (t2)=500101032.5 V=2.5 V。周而复始，故输出波形如图2-8(a)所示。 同理，输入信号波形如图2-7(c)所示时，其输出波形如图2-8(b)所示。V5 . 2)(500)(d)5(100)(11oo1tttuttutt第二章 集成运算放大器的线性应用基础图2-8 例2-5的输入输出波形图第二章 集成运算放大器的线性应用基础例2-6 电路如图2-9(a)所示，其输入波形如图2-9(b)所示，求输出波形图(设电容电压初始值uC(0)=0)。 解 根据电路，得输入输出关系式为uo(t)=uRuC(t)式中故tiCRiud1222o1i12Ruii)()(d1005 .

11、1d105 . 0102012030d1o2o1iii63ii1i12otututuutuutuCRuRRu第二章 集成运算放大器的线性应用基础图2-9 例2-6的电路图及输入波形图第二章 集成运算放大器的线性应用基础上式第一项是输入方波的比例放大值，第二项为输入信号的积分值。分别画出第一项波形和第二项波形，如图2-10(b)、(c)所示，然后叠加得到总的输出波形，如图2-10(d)所示。第二章 集成运算放大器的线性应用基础图2-10 图2-9(a)电路的输出波形图第二章 集成运算放大器的线性应用基础例2-7 用积分器实现微分运算的电路如图2-11所示，试推导输入输出关系式(分别给出频域表达式