运放线性
集成运放的线性应用-答案
集成运放的线性应用（信号运算、有源滤波）1. 解:（1）Aud=100dB, 即Aud=100000若运放线性应用, 则有│uo │=│A ud (u P -u N )│=20V ＞15V高于电源电压值, 故应工作于非线性区域。
（2）│u P -u N │≤VCC/ A ud =15/100000=0.15mV（3）由A UF 为40dB 得A UF =100A UF =100= A ud /1+A ud *F =100000/1+A ud *F1+A ud *F=1000f Hf =（1+A ud *F ）f H =1000*100=100000 H Z =100k H Z4、解：（1）（a ）图中接入了电压并联负反馈, 实现电流－电压转换电路；（2）（b ）图中接入了电流串联负反馈,实现电压－电流转换电路 ；（3）（c ）图中接入了电压串联负反馈, 实现输入电阻高、输出电压稳定的电压放大电路；（4）（d ）图中接入了电流并联负反馈, 实现输入电阻低、输出电流稳定的电流放大电路。
5、解：ui ＝4sin314t(V) ,VZ ＝6V, T=20mS如图画出u o1和u o2的波形A1构成电压比较器,其输出被稳压管限制在正负6V,A2构成反相积分运算电路。
u o1和u o2的波形如右图。
6、解：⑴ 判断电路中的反馈组态: 电压并联负反馈。
（2）求电压放大倍数 :设“T ”型网络节点为M, 利用 , 则⎪⎩⎪⎨⎧=++-=334221R u R u R u R u R u R u oM M M M i 求出143232R R R R R R ui u A o uf ++-== （3）若T 型反馈网络换成一个反馈电阻 , 并保持同样的 , 则43232R R R R R Rf ++=7、解：输出电压的表达式为 )(d 11O I O 21t u t u RC u t t +-=⎰ 当u I 为常量时)()(100 )()(10101 )()(11O 12I 1O 12I 75112I O t u t t u t u t t u t u t t u RCu O +-=+-⨯-=+--=-－ 若t ＝0时uO ＝0, 则t ＝5ms 时u O ＝－100×5×5×10－3V ＝－2.5V 。
运算放大器的线性应用和非线性应用
充电
放电
++
Uo=Vz+ UDoN
31
(5)电容器端电压随时间变化规律为
32
二、设计过程
1、求R1和R2的值,可使F=0.47,则 T=2RC
图7-16
方波发生器
29
3、设计条件 (1)电源电压为:±9V (2)负载阻抗 RL=10KΩ
4、分析 (1)R、C作为积分电路,即:定时电路. (2)从电路结构看,它由一个迟滞比较器和RC充
放电电路组成.其中迟滞比较器作为状态记忆电 路,RC作为定时电路.
(3)电路的正反馈系数F为:
30
强调:
39
实验箱双电源的接法
40
四运放管脚图
TL084、LM324
41
运放的检测电路
当Uo=Ui1时，运放是好的。
42
T1.设计一个文氏桥正弦波振荡器
技术指标要求：
1、电路结构要求
2、电路指标 (1)f=1KHZ (2)UO=1V
3、设计条件 （1）电源电压为：±9V （2）负载电阻RL=10KΩ
16
五、反相加法器
17
又因为 if=i1+i2+i3，则
18
六、同相相加器
19
实验三十六 运算放大器线性应用电路
J1.设计一个反相比例放大器 （一）设计技术指标 1）Au=20 2)Ri=1KΩ 3)Uopp≥1V （二）设计条件
1） Ec= ±9V
2) RL= 5.1KΩ
集成运算放大器的线性应用实验
6 积分器
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
业
一、实验目的
精
于 勤
1、掌握用集成运算放大器构成各种基
本运算电路的方法；
技
精
2、掌握用集成运算放大器构成的各种
于 专
基本运算电路的调试和测试方法；
学 以
3、通过实验初步掌握集成运算放大器 的使用方法。
致
用
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
匠心智拓（天津）科技有限公司
业 精 于 勤 技 精 于 专 学 以 致 用
模拟电路实验箱
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
业
一 实验目的
精 于
二 实验设备
勤
三 实验原理
技
四 实验内容
精 于
五 讨论题
专
六 实验报告
学
以 1 放大器调零
2 反相比例放大器
致 用
3 同相比例放大器
4 加法器
5 减法器
技 端之间,便构成同相比例放大器电
精 路。如右图所示。其运算关系为：
于 专
Uo=(1+Rf/R1)Ui
该式表明,输出电压与输入电
学 压是比例运算关系。
以
若R1不接或Rf=0，则为跟随
致 用
器。
Uo=Ui
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
业 1. 按图接好电路,在反相端加入交流信号Ui=1KHz,
∞ 100K
用
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
业 精 于 勤 技 精 于 专 学 以 致 用
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
业
3.4、加法器
精
如何使用运放实现一个线性函数表达式
如何使用运放实现线性函数表达式DATA ：2018-08-02 Collected by: Zhou zheng如果需要在电路中实现输出信号和输入信号呈y =kx +b （k >0,b >0）这样的表达式关系，那么使用运放可以比较容易的实现。
这种电路经常用于简单的电子负载电路中，使得负载电流跟踪输入电压，或者说，负载制作成一个“线性电阻”模式。
如下图中的曲线，横坐标是输入电压，纵坐标是输入电流，现在使用一个运放来模拟此图中的特性。
也即运放的输入对应输入电压，输出电压的表达式和图1中的表达式相同，只不过运放输出的是电压信号，图1表达式中y 的单位是A 。
运放的输出信号单位是V ，此信号可以用于电流采样的基准信号。
图1 y=kx+b根据文献《运算放大器权威指南-第四版》P.31中的解释，很容易利用其中的公式进行计算，图2中将此电路重新绘制。
)(())((211212GGF REFGG FIN OUT R R R R R R V R R R R R R V V +++++= （1-1）如果要实现： )0,0( >>+=b m b mV V IN OUT (1-2)那么有：))((212G G F R R R R R R m ++= （1-3）)((211G G F REF R R R R R R V b ++=（1-4） 接下来的问题就是求解上面的未知数来实现需要的表达式。
这个求解过程有些繁琐，首先是确定表达式中的m 以及b 的数值。
然后这两个数值作为已知数。
然后求解未知数，注意的是，上述表达式（1-4）中的V REF ，这个数值代表一个电压源，并且也是未知的，或者是半未知的。
因为作为一个电压源，其数值必须精准，自然让人想到电压基准源，但是目前现有的电压基准源最低的电压只有1.25V （或1.2V ）左右，万一数值选取不当，可能造成未知电阻R 1,R 2, R G 以及R F 无法匹配的情况发生。
电子技术基础--第七章--集成运算放大器的线性应用和非线性应用
i1 i f 0
u O (1
Rf R1
)u i
u I 0 R1i1
uI i2 i1 R1
i1
uI R1
0 u M R2 i2
u M R2 i 2 R2 uI R1
0 u M R3i3
减法器的输出电压为两个输入信号之差乘以放大系数 Rf/R1, 故又称它为差分放大器。 为减小失调误差 R1//Rf=R2//R3
（五）反相积分运算电路
duC i 2 C dt
uC 0 uO
duo i2 C dt
u I 0 R1i1
i1 i2 0
du uI (C o ) 0 R1 dt
vI T
（同相过零比较器）
O
2
3
4
t
电压传输特性
vO
vO VOH
VOH O t
O VOL
vI
VOL
思考
1.若过零比较器如图所示，则它 的电压传输特性将是怎样的？ 2.输入为正负对称的正弦波时， 输出波形是怎样的？
+VCC vI + A -VEE vO
vI T 2
+VCC vI + A -VEE vO
具体电路的工作原理，其它问题也就迎刃而解了。
比例运算电路 加法电路
减法电路 积分电路
微分电路
一、运算电路
• （一）反相比例运算电路 • （二）同相比例运算电路
（一）反相比例运算电路
i1 i f 0
u N uo R f i f
if u N uO u O Rf Rf
运放线性应用电路举例
模
测
数
量
转
放
换
大
器
器
计 算 机 处 理
译码器
控制信号
测量放大器原理图
ui1
R1 +
- A1 +
a
R
ui
RP R
b
-
ui2
+ A2 +
R1
u01 R2
R2 u02
RF
- + A3 + u0 RF
三运放电路的分析
第一级输入、输出电压关系： 第二级输入、输出电压关系：
最后可得总的电压放大倍数：
7.3 集成运算放大器的非线性应用
RF 10Ω
直流毫伏表的特点：
能测量小于1mV的微小电压。 运放被接成串联副反馈电路，输入电阻极高。 表头满量程电压值不受表头内阻阻值的影响。 反馈电阻RF的阻值很小，可用温度系数较低的材料制造，提高仪表整体性能。
3、测量放大器
生
产 传感器（1）
现 场
电
被
子
测 对
开
象
关
物
理
量
传感器（n）
数据采集系统原理框图
+
Hale Waihona Puke + u0, ±U DZZ
解：
即：
或： 或：
uo即被固定在—6.7V或+6.7V。
3、有源峰值检波器
当ui>uo时，有u+>u-，所以uo1>0,二极 管D导通，此时电路为一电压跟随器， uo=uo1=ui。
ui
-
D
+
+ u01 C
u0
当ui<uo时，有u+<u-，所以uo1<0,二极 管D截止，此时电容C无放电回路。输出 电压uo保持原有值。
Apex功率运放产品 - 高电流线性放大器
1000 900 700 350 350 350 300 300 250 250 200 200 180 170 170 130 100 100 100
450 80 900 350 350 200 450 400 300 300 200 80 300 200 200 100 300 200 100
0.2 4 0.1 0.15 0.15 0.15 0.2 0.2 1.5 1.5 0.05 2 0.04 11 10 15 1.5 2 30
8.5 8.5 8.5 7.5 18 18 35 65 25 24 90 36 2.5 2.5 25 300 8.5 157 35 24 120 30 36
17.5 11.5 17.5 17.5 83 83 70 100 170 125 200 400 23 23 35 500 11.5 170 210 125 250 67 400
0.15 0.015 0.075 0.04 1.5 1.5 1.5 10 20 7 20 40 0.05 0.15 2 30 0.03 15 30 10 30 5 40
30 20 30 180 250 100 250 170 14 63 50 50 200 350 100 8 20 130 15 10 100 4 50
PA75CC PA96 PB51 PB58 PA12H
2×1.5 1.5 1.5 1.5 1
40 300 300 300 90
1.4 250 100 250 4
10 18 18 35 100
19/28 83 83 70 6
Apex 功率运放产品 - 高电流 PWM 放大器
型号 SA03 SA08 SA01 MSA260KC MSA240KC SA12 SA306 SA60 SA56 SA50 SA305 SA07 最大输出电流 (A) 30 20 20 20 20 15 15 10 5 5 5 5 最大供电电压 (V) 100 450 100 450 100 200 30 80 60 80 60 40 开关频率 (kHz) 22.5 22.5 42 50 50 200 100 250 500 45 300 500 最大功率输出 (W) 73 90 78 20 78 200 300 12 15 18 35 90 300 250 185 250 250 250 130 140 80 120 130 80 最大功耗(W)
运放的线性运用
R’
+ u0 -
运算放大器的线性应用
6、加法与减法运算电路（1） 加法与减法运算电路（ ①反向加法器： 输入信号均加入反向端 平衡电阻R’=R1//R2//R3//Rf 若取R1=R2=R3=R，则
R’ ui3 ui2 ui1 R3 R2 R1 i2 i1 Δ ∞ + + i3 if Rf
u0
uo= −
0.1 ui(mV)
-10 线性区
运算放大器的线性应用
2、线性运放的分析特点 设U+与U-为运放同相与反相端的电位， 因为对于理想运放有Aod=∞，所以
UU+ RF
Δ A + uo
+
U+=U-（虚短） （虚短）
设I+与I-为同相与反相端的输入电流， 因为对于理想运放有rid=∞，所以
ui1 uid ui2 + rid ro + uo -
运算放大器的线性应用
Rf
1、运放线性运用的条件： 运放线性运用的条件： 引入深度负反馈
+ ui -
R1
Af =
当 1 + AF
A 1 + AF
Δ ∞ + + R’
+ u0 -
1 = 1 时， Af ≈ AF F
A
uo(V) 10 -0.1 0
非线性区
因此，引入深度负反馈后，闭环增益 与开环增益无关，而实际中F并不趋近 于零，因此放大器可实现线性工作
Rf R
(ui1 + ui 2 +u i 3 )
运算放大器的线性应用
6、加法与减法运算电路（2） 加法与减法运算电路（ ②同向加法器：
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三、实验任务
• 1、根据模拟电路实验想上的元器件，设计一 个实现UO=3Ui的运算电路，并要求：
• （1）采用带“调零”功能的运算放大器，并 对该电路进行调零，说明方法。
• （2）求出电路的传输特性曲线。 • 2、根据模拟电路实验箱上的元器件，设计一
个实现UO=2Ui1-5Ui2的运算电路。
模拟电子技术实验
实验2.4 运算放大器的线性应用1
第1页/共10页
一、实验目的
• 1、深入理解集成运算放大器工作于线性区的 条件与特点。
• 2、掌握集成运算放大器调零功能。 • 3、掌握用集成运算放大器设计实现比例、加
减运算电路的基本方法。
第2页/共10页
二、实验仪器及元器件
• 1、模拟实验箱 • 2、万用表 • 3、运放、电阻、电位器、电容
第4页/共10页
五、实验内容及步骤
• 1、实现UO=3Ui的运算电路：
• （1）简述原理： • 对于理想化了的运放，当它工作于线性状态下
时具有两个十分突出的特点。其一是“虚断”， 即I+=I-=0；其二是“虚短”，即U+=U-（在反 相输入同相接地电路中因U+=0，故“虚短”又 可引伸为“虚地”）。不管电路结构形式如何 复杂，均可根据这两个特点推导出输出与输入 之间的函数关系。
必要的数据记录，注意所有的测试点需在线性 范围内。
注：Ui1 、Ui2电源由实验箱上的直流信号源提供。
第8页/共10页
六：实验注意事项
• 1、304模拟实验室只需打开模拟实验箱内的总电源开关 及箱内自带±12V电源开关，相当于运算放大器电源已 连上；而303模拟实验室不仅要打开模拟实验箱内的总电
源开关及箱内自带±12V电源开关，而且还需将+12V电 源端和-12V电源端通过导线直接连接到模拟实验箱内的 集成运算放大器±12V电源端，连接时特别要注意±12V 电源线不要接反，否则运算放大器将要烧坏。
R4
20k
U1
Vo
R2
V- 4
2-
OS1 1
V1
10k
0
R1 3
uA741 OUT 6 5
12V
+
OS2
R-var
10k
10k
V2
7 V+
0
0
12V
第7页/共10页
• C：自行设计完成UO=3Ui的运算电路，完成必 要的数据记录。注意同时记录饱和点数据的测 试，以便画出该电路的传输特性曲线。
• 2、实现UO=2Ui1-5Ui2的运算电路： • 自行设计完成UO=2Ui1-5Ui2的运算电路，完成
• 2、检查运放好坏及调零切勿不做，若偷懒必给你后续实 验带来隐患。
第9页/共10页
七、实验报告要求
• 1、给出设计电路图。 • 2、说明实验方案，写出简要的实验过程
与步骤。 • 3、记录实验相关数据。 • 4、完成思考题。
第10页/共10页
第5页/共10页
(2) 具体测量步骤：
A：检查运放的好坏：
▲ 可以有多种方法来进行，下面以同相比例放大电路的 连接方法介绍。
▲ 按下图正确连接，检查无误后接通电源，一定会得出 如下结果V1=V+=V-=2V,否则就可以确定运放是坏的。
R4
R2
10k
0
2V
20k
U1
V- 4
2-
OS1 1
R1
uA741 OUT 6
3 +
5 OS2
7 V+
V1
0
注：V1电源由实验箱上
的直流信号源提供。
V1
±12V电源也是从实验箱
12V
上的直流稳压电源提供。
V2
0
12V
第6页/共10页
• B：集成运放调零：
按下图正确连接，检查无误后接通电源。测量输出电 压VO是否为零，若不为零，调节调零电位器R-var， 直至使输出电压VO为零为止。