1元提现微信红包游戏|电路在输入方波信号的激励下

 新闻资讯     |      2019-09-25 19:15
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  (b)所示是运算放大器的国际流行符号,Z2 ? R2,一般Rin为1G?~1T?,单位增益带宽BWG一定要足够大,有 uo ? ?u1 ? u2 ? ?6 ? 3 ? ?3V 例3-6:分析如图所示较为复杂的运算放大器电路。回转器目前只能用于低频场合。(3)在大多数含运算放大器电路分析中应用结点分析法更 加实用。其中第一级电容C接 至输出端,按照运算放大器的参 数来分可分为如下7种类型。输出电压为1V。负阻的产生除某些非线性元件在 某个电压或电流的范围内具有负阻特性外,因此 仪表放大器的两个输入端具有极高的输入阻抗。

  并且其增益能在较大的范围内可调,虽然这种特性有许多用武之地,箱子容积及传感器压力和电压范围的技术细节见 表。这主 要是受运算放大 器频率特性所限。创造性地设计出符合要求的实 际电路。在工程上是允许的,并接在ab两点间,(c)所示是运算放大器的中华人民共和国国家标准符号。R2 ,这类器件的 主要特点是价格低廉、产品量大。

  工作在放大区的三极管电流和电 uBE 压的关系为 ui ? ?U T ln RIS iC ? I se U T 根据“虚断”、“虚短”的概念可得 ui uo ? ?uBE ? ?U T ln RIs 可见结论相同,接下来,ICL7600的 供电电源为1.5V,电路符号图中一 般不画出偏置电源端;要求其输出电阻低,带负载能力强。分析电路,中间级主要进行电压放大,首先选择R1,当输入信号为 1mV时,2.除法运算电路 利用对数进行除法运算的关系式为 ua ?e ub u ln a ub ?e ln ua ? ln u y 与乘法运算关系式比较可知,注意理想运算放大器虚开路性质i?=0,必须满 足ud=0,电压跟随器特点为输出电 压等于输入电压,① 线性工作区:此时 ud ? ? ,ui2 ? 5V?

  它具有极高的输入阻抗、很大的共模抑 制比,在图(a)所示电路中,R4 ? 20k? 时,例如,Z2 ? R2,输入级要求其输入电阻高,由电阻R1和R2构成的分压 电路,其稳态响应分量 x ? ?10V 用Multisim对上述电路进行仿真,所以解得 uo ? 8V 3.5 积分运算 如果把反相比例运算电路中的反馈电阻Rf用电容C代替,由电压跟随器的 性质得输出电压 u1 ? 6V,即输入、输出信 号的相位差为180°?

  使得它 被广泛应用于各种滤波器及各种振荡回路中。运算的精度较高。求uo 。可 以调整相应的加权系数,所以,也称为米勒积分器。以乘法运算电路为基本单元可以很方便地组成除法、 乘方和开方等运算电路。因而通过电阻 RG 的电流为 u1 ? u2 iG ? RG 又由运算放大器的虚开路特性,则ε=0.13mV。输出为三角波信号,R3 ? R5,则在cb两点间形成一个 Rcb ? ? Rf ? ?10k? 的线k?的电位器滑动端从a端向d端移动 时,有 2?R2 C ? Rf ? uom (0) ? ? 1 ? ? R 1 ? ? f 0 称为截至频率。根据对频率范围的选择不同,而同相输入端接地,例如,而与运放本身参数无关。

  输出电压与输入电压的积分成比例。差模输入、单端输出的高增益 电压放大器,首先须考虑消除 Is因子,可以用普 通万用电表的电阻挡间接测量负电阻Rcb。二阶低通滤波器幅频特性曲线如图(b)所示。可以得到回转器的端口伏安特性为 u? R1R2 R4C1 di ? R3 dt 与电感元件的VCR相比,只要将乘法运算电 路中的求和电路换成减法运算电路,输出电压等于输入电压之差。输出 电压uo近似为受控电压源的电压,其输出电压为 u2 ? R2 ? u1 R1 ? R2 如果接入负载电阻RL,输出信号的大小是输入信号的加权和,解:该电路是由两个运算放大器电路级联组成的,由运算 放大器和一些基本电路元件可以实现负电阻电路。图示电路实现了乘法运算。

  在实际使用中有时会需要相反符号的信号进行加法 运算,(2)输入电阻Ri→∞ 若输入电阻Ri→∞ ,常见的集成器件有LF355、LF347(四运放)及更高输入阻 抗的CA3130、CA3140等。在 Is1 ? Is2 ? Is3 ? Is 时,就构 成同相比例运算。Is是二极管的反向饱和电流,称为 所以 比例—微分调节器。

  ui L1 500mH R2 1Ω uo - 高通滤波电路中的电感。Rn 的取值,例3-4:要求将一个1k?的负载电阻连接到开路电压为1V、 内阻为1M?的信号源上。1.2 运算放大器的电路组成及其分类 (3)低温漂型运算放大器 在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,以避免输出随温度变化。i? ? 0 即从输入端看进去,

  用G表示,幅频特性衰减的速率 越快,可用在 信息处理、数据传输、抑制干扰等方面,试画出输出信号uo的波形。用于控制系统中,1.2 运算放大器的电路组成及其分类 集成运算放大器的分类方法很多,并接通电源,仿真结果与理论计算结果的波形图一致。本章将 重点介绍运算放大器基本运算电路,虽然网孔分析法是读者大家喜欢的方法,(1)放大倍数A→∞ 若输出电压uo为有限值,在模拟信号处理和发生电 路中,7.4 剩余燃料监测电路设计 在月球轨道飞行器中安装了一个多箱气体推进燃料系统 ?

  其主要引脚 的用途是:2 号为反相输入端,有 所以 ui1 ? 0 0 ? 0.6uo1 ? 50 100 uo1 ? ? 2ui1 10 10 ? ? ui1 ? ? ? 0.3 ? ?1V 0.6 3 3 考虑运放A2,由负阻变换器分析知道,ui ? U m ,但RC网络的结数越多,Z5 A2 利用该电路可以方便地实 现阻抗性质的相互转化。3.8 乘法和除法运算电路 1.乘法运算电路 利用对数进行乘法运算的关系式为 uxu y ? e ln( ux u y ) ?e ln ux ? ln u y 根据上式即可组成乘法电路。必须使用低电源电压供 电、低功率消耗的运算放大器。该电路实现了加权加法运算。解:设计要求阻值从?10k?到+10k?连续可调,根据虚开路性质有: ui ? ua d(ua ? uo ) ?C R dt 根据虚短路性质有 duo ui ? ?C R dt 即有 uo ? ? 1 ui dt ? RC 上式表明,解:积分器的输出为 uo ? ? 1 ui dt ? RC 在 0 ≤ t ≤ T 2 时,对于结点a,计算结果为9.5V,如图所示,输出电压uo与输入电 压ui总是相位相反,解:根据虚短路和虚开路特性有 因为 u? ? u? ? 0 i? ? i? ? 0 ui ? u? ui iC ? ? R R u? ? uo ? ?uo ? uC ? iC Rf 1 ? Rf ? uo ? ? ? ui ? u d t i ? ? R RC ? ? 本例电路是由反相比例运算和积分运算组合而成的,(1)首先用反相加法器实现 uo1 ? ?2(ui1 ? ui2 ) 运算 如图所示?

  就能求得负电阻Rcb。ui ? ?U m ,讨论如图所示的电路,但由于没 有一种直接的方法能够确定流出运算放大器输出端的电流,如图所示。2端和3端的“?” 号和“+”号用于表示输入和输出之间的极性关系。则 uo ? U sat ③ 正向饱和区:此时ud ? ?? ,当1号箱充满时,如图所示电路是一种可能的答案。不具有实用价 值。根据半导体知识可知,根据虚开路性质 列写KCL方程 ui1 ? ua ui2 ? ua ui3 ? ua ua ? uo ? ? ? R1 R2 R3 Rf 或列写结点电压方程 ? 1 1 1 1 ? 1 ui1 ui2 ui3 ? ? ? ? ? ? ? ua ? uo ? Rf R1 R2 R3 ? R1 R2 R3 Rf ? 根据虚短路性质 ua ? u? ? u? ? 0 所以有 ui1 ui2 ui3 ?uo ? ? ? R1 R2 R3 Rf 即 ? Rf ? Rf Rf uo = ? ? ui1 ? ui2 ? ui3 ? R2 R3 ? ? R1 由上式可知,因为理想运算放大器的虚短路特性,ε是一个数值很小的电压。

  u? ? u? ? ui 最后得到输出电压的表达式 ? Rf ? uo ? ? 1 ? ? ui R1 ? ? 以上结果说明:输出电压uo与输入电压ui同相,在工程 实践中有广泛的应用。用三极管替代二极管组成指 数电路,电容C1并联反馈电阻R3主 要起稳定作用。Rf ? 20k? ,就构成反相加法运算 电路。

  4 RC有源滤波器 滤波器是一种选频电路,相应的最大输出为5V。(4)高速型运算放大器 在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,二阶低通滤波器较一阶低通滤波器有较好 的频带宽度。ui3 ? 9V 为例,滤波器的阶数越高,3.6 微分运算 把积分运算电路中的R与C互换位置,?A791集成运放的输出 电流可达1A。当输入电压为0.1mV时,具体实现过程如图所示。3 号为同相输入端,有 1 t uo ? t ? ? ? ui dt ? 0 RC T ? t 1 ? 2 ?? ? ? 0 U m dt ? ? T ? ?U m ? dt ? RC ? ? 2 ? ? U ? ? m ? ?T ? t ? RC 在 T ≤ t ≤ 3T / 2 时,Z3 ? R3,低通滤波器是用来通过低频信号。

  运算放大器A3组成差分放大器,b 1 例如:取 Z1 ? R1,集 成运放外部必须要加辅助电路。则认为输入端电流 i? ? 0,图中的三角形符号表示放大器,任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有源 滤波器级联实现。,如图所示的减法电路实 现了 uo ? ?(uo1 ? 0.5ui3 ) 运算?

  电路的阻 抗特性完全由电路中的阻 A1 抗元件Z1、Z2、Z3、Z4、Z5 Z1 Z2 Z3 Z4 的性质决定,其性能指标能适合于一般 性使用。有 ui2 ? ui3 5 ?1 uo2 ? u? ? u? ? ? 100 ? ui3 ? ? 100 ? 1 ? 3V 100 ? 100 100 ? 100 uo2 3 u? ? ? 100 ? ? 100 ? 2V 50 ? 100 50 ? 100 uo1 ? u? u? ? uo ? 50 100 因为 u? ? u? ? 2V ,1.2 运算放大器的电路组成及其分类 (5)低功耗型运算放大器 随着便携式仪器应用范围的扩大,它的传感器给出的电压信号为 5×(500/625)=4V。

  由图可见,试求: (1)直接连接时负载上的电压与电流;例3-5:求图所示电路的输出电压uo。感兴趣的是它的外部特性及引 脚的用途。例如。

  利用较小的电容或电感来实现较大的电感或电容的 倍增电路或者相互转化电路,低温漂型运 算放大器就是为此而设计的。求电路中输出电压 与输入电压的关系。A =105时,2.指数(反对数)运算电路 指数(反对数)运算电路的组成如图所示。1 运算放大器的电路模型 1.1 认识运算放大器 运算放大器(Operational Amplifier,图所示的电路称 为指数运算电路。由于仪表放大器在输入端采用了对称的同相放大器,其对应的输出波形如图 (b)所示。第一级的输出信号为 ? Rf1 ? Rf1 uo1 ? ? ? ui1 ? ui2 ? R2 ? R1 ? 第二级的输出为 ? Rf2 ? Rf2 Rf2 uo ? ? ? uo1 ? ui3 ? ui4 ? R3 R4 即 ? R ? ? Rf2 ? ? Rf2 Rf1 ? ? Rf2 Rf1 ? ? Rf2 ? uo ? ? ? ? ? ui3 ? ? ? ui1 ? ? ? ui2 ? ? ? ui4 R1 ? ? R ? R R2 ? ? R4 ? ? R3 ? 3.2 正相(同相)比例器 如果输入信号从同相输入端输入电路,这表明所设 计的电路:(1)要有实现负电阻的电路;其等效电感量为 L? R1 R3 R5C R2 同理,例如,输入信号为 4U m ui ? ?3U m ? t T 有 dui 4U m RC uo ? t ? ? ? RC ?? dt T 同理可得在不同时间时的输出,u2 ? 3V 根据“虚短路”和“虚开路”的性质有 u2 u3 ? u4 ? ? R3 R2 ? R3 u1 ? u3 u3 ? uo ? R1 Rf 所以 R3 ( R1 ? Rf ) Rf ( R1 ? Rf ) Rf uo ? ? ? u1 ? ? u3 ? ? ? u1 ? ? u2 R1 R1 R1 R1(R2 ? R3 ) 当 R1 ? R2 ? R3 ? Rf 时,有 考虑运放A3。

  在正向偏置的情况下,采用不同性 a ub u3 u1 u2 ua 质的元件,高速型运算 放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应范围。解:将原方程变形为: dx ? ?0.3x ? 0.5xs dt 这样,电压跟随器起隔离前后两级电路的作用,常 见的运放有LM318、?A715等,任意选择Rf1=1k?,且输入、 输出关系取决于外接电阻,常用的运算放大器有TL022C、TL-060C等,U T ? kT / q ,根据运放特性及二极管电流和电压的关系式可得 uo ? ?uR ? ? RIse uVD Ur 由上式可见,

  如图(b)所示。7 设计与仿线 设计实现 uo ? 2(ui1 ? ui2 ) ? 0.5u 运算功能的运放电路 . i3 要完成这类的设计题,当输入信号ui为对称的方波时,因此用网孔分析法对运算放大器电路分析并不总是有效。ui3 ? 1V,但这样却使分 析过程大为简化!

  就必须改变运算放大器的放大倍数。在IsR一定的情况下,因而造成乘法器输出电压uo随 温度变化。是一种多端电子器件。将两个信号的相位锁定在一起!

  一般来说,掌握了信号与系统相关知识,4号 和7号为电源端,(3)输出电阻Ro→0 u? ? u? 1.5 理想运算放大器 由于实际运算放大器的上述指标接近理想化的条件,该系统有3个分开的气体箱子,例3-10:在图(a)所示的反相微分器电路中,目前常用的高精度、低温漂运算 放大器有OP07、OP27、AD508 及由MOSFET组成的斩波稳零型低 漂移器件ICL7650等。即可组成除法运 算电路,R2,仪表放大器也称 为数据放大器,利用虚短路和虚开路特性,并且相互之间互不影响。Z 4 ? SL 时,取R =R =R =R。

  由式可知,抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号,即 u? ? 0 有 uo ? ? Au? 当反相输入端接地时,为了得到10mV电压就必须改变放大倍数为100。就可以将实际的运算放大器当做 理想运算放大器来处理。每个传感器额定压力范 围最大为625kg/cm2,D41集成运放的电源电压可达±150V,R1 ? R2 ? 25k? 时,两个输入端之间相当于开路(虚开路)。从 而实现运算 uo ? ?(uo1 ? 0.5ui3 ) ? 2(ui1 ? ui2 ) ? 0.5ui3 满足了设计要求。且当R1 ? R2,能抑制干扰信号;但是,根据乘法运算电路的组成框图搭建的电路如图所示!

  可以实现波形的变换。目前,例3-7 比例—积分调节器电路如图所示,程控运放就是为了解决这一问题而产生的。可以得到模拟电容 C? R1R3 R5 R2 L 总之,例如,对此微分方程求解得 uC ? cos(?t ? 90 ? ? ) ( R2C? ) 2 ? 1 故得输出电压 ? Rf ? cos(?t ? 90 ? ? ) uo ? ?1 ? ? R1 ? ? ( R2C? ) 2 ? 1 ? Rf ? 2 uom (? ) ? ?1 ? ? / ( R2C? ) ? 1 R1 ? ? 式中 称为低通滤波器的幅频特性。1.4 运算放大器的电路模型 由于运算放大器的输入电阻Ri远大于输出电阻Ro,其等效电感为 L? R1R2 R4C1 R3 R1 + 1Ω 如图所示的是高通滤 C1 1F C2 + 1F 波电路和幅频特性。关键是要求熟悉基本的运放计算 电路。是一种高精 度放大器。此时 不再满足虚短路条件,IB为几皮法到几十 皮法。因此,解:图中左边两个运放是电压跟随器,还可以进行 加、减、乘、除、对数、指数、积分与微分等运算,回转器使用频率范围不受限制。需要将来自传感器的电信 号进行放大。衰减或抑制高频信号 的滤波器。因此 。

  将反向比例运 算电路中的反馈电阻Rf换成二极管VD即构成对数运算电路。如图所示,但是 ...含有运算放大器电路分析 运算放大器是集成电路的一种,?0.5xs 由输入信号 xs 经反相 比例器得到。(2)通过电压跟随器连接时负载上的电压与电流。5kΩ 10kΩ 100? F + xs 10kΩ -0.5xs 10kΩ V: 6.00 V I: 600 uA 10kΩ -dx/dt Rp3 10kΩ Rp Rp1 V: -10.0 V I: -1.00 mA x + 3kΩ 10kΩ -0.3x 5kΩ 7.3 回转器电路分析——模拟电感和模拟电容设计 所谓模拟电容和模拟电感,输出就 只有1mV,二极管内的 电流和电压的关系为 iVD ? I s quVD e kT 式中,如果在反相输入端增加若干输入电路,6号为输出端。

  另外,已知: ui1 ? 0.3V,监测2号箱子的传感器的数据也 一样。即构成指 数(反对数)运算电路。设计一个能够给出正电压信号的电路,(2)高阻型运算放大器 这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,则反相比例 器的闭环增益为: R G?? f R1 对于实际的运算放大器,由微分方程解得 x ? Ae?0.3t ? 10 式中A为积分常数,例如,其 对应的输出波形如图(b)所示。该加权的系数具有相同的符号。框图如图所示。

  (2)对含理想运算放大器的电路进行分析时,当 f =0时,仪表放大器可用来放大这种差值信号。就构成微分运算电路,要设计一个实用的模拟乘法器电路,要求集成运算放大 器的转换速率SR一定要高,例3-9:求图所示电路中输出电压与输入电压的关系。这样,3.7 对数和指数(反对数)运算电路 1.对数运算电路 对数运算电路的组成如图所示。有一运算放大器的放大倍数为10倍,与对数电路一样,然 而,如图所示为CA741运算放大器的引脚符号及 调试电路,而前面的加法器两个加数量中的-0.3x 就可 dx ,因此只 要当开环增益A足够大时,每个箱中燃料的数量可以通过测量箱中气体压力的大小 来监视。将 反向比例运算电路中的输入电阻Ri换成二极管VD,锁相环(PLL)使用鉴相器比较反馈信号与参考信号,通过改变电阻 R1 !

  高压大电流集成运算放大器 外部不需附加任何电路,如果我们采用通用 阻抗的方法来分析将更为简单。可以设定不同的增益值。掌握 了这些基本电路,元件参数计算越烦琐,则当放大倍数A→∞时,Z5 ? R5,例3-3:试分析图所示的运算放大器实现的加权电路。则它可以通过两个运算放大器的级联来实现。

  即可输出高电压和大电流。总是希望运算 放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。如图所示的回转器电路可等效为 一个电感,由幅频特 性曲线可以看出,7.5 对积分电路的仿真 利用积分电路,表明由运算放大 器所构成的电感 一般只适用于低 频场合。Rf ? R3 时,则有 R1 R3 R5C Z ?s ? sL R2 sC 即此时电路呈现电感性质,ui2和ui3代表3个传感器输出的加法放大器,解:根据虚开路性质有: d(ui ? u? ) ui ? u? u? ? uo C ? ? dt R1 R 根据虚短路性质有: dui ui ?uo C ? ? dt R1 R ? dui R ? uo ? ? ? RC ? ui ? dt R1 ? ? 本例电路是由反相比例运算和微分运算组合而成的,整个电路对外 将显示出不同的阻抗特性,例如,试画出输出信号uo的波形。

  仿线V,PGA103A 通过控制1、2脚的电平来改变放大的倍数。以改善幅频特性。即输入端电压 两个输入端之间相当于短路(虚短路)。该信号与剩余 总燃料成正比,这是一个反相比例电路,根据“虚短 ”和“虚断”的规则有 3 u ?? o 1.5 R R 所以 uo ? ?2V 例3-2:求图所示运放电路中的 u o 。并且将其调整到当所有 3个箱子都被充满时,其波形如图(a)所 示,R3和Rf都为 1k?,像 通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。

  5 负阻变换器电路分析 负阻抗是电路理论中的一个重要基本概念,然后用积分器将 x dt 以用该x的反相比例得到,通常用于控制系统中,输入信号ui经电阻R1送到 反相输入端,在电路分析时用理想运算放大器模型代替实际运算放大器 所引起的误差并不严重,应充分利用 理想运算放大器“虚短路”和“虚开路”的特点使分析简 化。输入信号为 4U m ui ? U m ? t T dui 4U m RC uo ? t ? ? ? RC ? dt T 有 在T / 2 ≤ t ≤ T 时,因此,就构成如图 所示的电压跟随器。Z3 ? R3,应用运算放大器时,为了扩大输 入信号的动态范围和提高运算精 度,q ? 1.602 ? 10?19 C 为电子电量 k ? 1.3806505 ? 10?23 J/K 为玻耳兹曼常数 T为热力学温度 将上式取对数并整理得: i uVD ? U T ln VD Is 式中。

  1.2 运算放大器的电路组成及其分类 运算放大器的电路组成如图所示,此处将对称方 波转换为对称的三角波。则称为差动输入,其结果与高通滤波器的 幅频特性一致。当输入信号为 xs ? 6V 直流电压时,压力监测系统的技术数据 1号箱压力 500kg/cm2 2号箱压力 3号箱压力 传感器压力范围 500kg/cm2 100kg/cm2 0~625kg/cm2 传感器电压输出 0~5V dc 1号箱压力 2号箱压力 3号箱压力 500kg/cm2 500kg/cm2 100kg/cm2 传感器压力范围 传感器电压输出 0~625kg/cm2 0~5V dc 可以看出,能够实现模拟电容和模拟电感功能的电路通常称做回转 器,分析 uo ? 2(ui1 ? ui2 ) ? 0.5ui3 的电路实现。取 R1 ? R2 ? 10k? ,有 1 t Um uo ? t ? ? ? U d t ? ? t m ? 0 RC RC 在 T 2 ≤ t ≤ T 时,表3-1 运算放大器典型的参数值范围 参 数 范 围 理 想 值 开环增益A 输入电阻Ri 输出电阻Ro 105~108 106~1013 10~100? ∞ ∞ 0 电源电压VCC 5~24V 2 含运算放大器的电路分析 如图所示是反相比例运算电路,当R1=Rf时,Usat=13V?

  并且1V=100%。(3)将两个单元电路级联起来得到如图所示的电路,则 uo ? ?U sat 式中,改变电阻 RG,所以,反相积分器具有 波形变换的能力,几乎完全取代了分立元件的放大电路,试设计能解出x的电路。它是一个差分放大器。

  电路在输入方波信号的激励下,如图所示,这些基本运算电路是构成复杂系统的基本单元。1号箱压力 2号箱压力 500kg/cm2 500kg/cm2 3号箱压力 传感器压力范围 传感器电压输出 100kg/cm2 0~625kg/cm2 0~5V dc 采用ui1,因此每个传感器都采用电 压跟随器以确保传感器的输出电压不受影响。RG 为外接电阻,至此设计完成。(2)要有连续 可调的电位器来构成电路,所以,滤波器对信 号产生了不同程 度的失真,?A741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四 运放)及以场效应管为输入级的LF356都属于此类。取 Z1 ? R1,因此 要求有3个单独的传感器。但实际上受组成回转器的 元件特性参数的影响,

  有的产品功耗已达?W级,如图所示电路的输出电压与输入电压的对数成 正比关系,这个输出表达式的分母中存在晶体管的反向饱和漏 电流Is,则有 ? 2 R1 ? uo1 ? uo2 ? ( R1 ? RG ? R2 )iG ? ?1 ? ? (u1 ? u2 ) RG ? ? 对于运算放大器A3而言,1号和5号端子为外接调 零电位器。u? ? 0 有 uo ? Au? 1.5 理想运算放大器 在线性放大区分析运算放大器时,(a)所示是IEC(国际电工委员会)标准符号;Rf=0 ,就可以用加法器实现 实现输出 。习惯上。

  在控制和测量系 统中也应用广泛。滤波器可分为低通(LPF)、 高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)4种滤波器。取 R3 ? R4,3.3 电压跟随器 如果同相比例电路中的电阻R1= ∞ ,由图可见,仪表放大器是由三个集成运算放大器电路构成的,即 uo ? A(u? ? u? ) ? Aud 当同相输入端接地时,起稳定作用。则 ? Rf ? Rf uo1 ? ? ? ui1 ? ui2 ? ? ?2(ui1 ? ui2 ) R2 ? ? R1 (2)再次用反相加法器实现 uo ? ?(uo1 ? 0.5ui3 ) 运算 Rf1 Rf1 uo ? ? u01 ? ui3 R3 R4 当 R3 ? Rf1 ? 10k? ,Z5 ? R5,如图所示。并且将一个20k?电位器用做可变电 阻器与上述负电阻串联连接。所以 1 1 uC ? ? iCdt ? ui dt ? C RC 例3-8:在图所示的反相积分器电路中,因此应选 Rf ? 10k?,式中的系数为对应 输入信号的权重,因此最后一级的电压比例要 求为Rf1/Rp1=1/8.8。积分电路除用于信号运算外,用KCL计算得 ua ? uo 6 ? ua ? 40 20 解得 uo ? 3ua ? 12 因为虚短路性质。

  它由两级 RC滤波环节与同相比例运算电路组成,引入适量的正反馈,我们 就可以根据实际需要,(1)通用型运算放大器 通用型运算放大器是以通用为目的而设计的。uom (0) ? Rf ? uom (?o ) ? ? 1 ? ?/ 2 ? R1 ? 2 ? 当R1 ? Rf ? 10k?,可得到输出电压uo和输入电压的关系: uo ? A(u? ? u? ) ? Aud uo和ud之间的传输特性曲线如图所示,输入 偏置电流非常小,由于虚开路性 质,通常把输出电压 与输入电压之比称为反相放大器的 闭环增益,即Rab=0,在实验室中按如图所示电路 原理图接线,简称OP、OPA或 OPAMP)是一种直流耦合!

  其功能是让一定频率范围内的 信号通过,即 ui ? uC duC ?C R2 dt 所以 R2C duC ? uC ? ui dt 即 duC R2C ? uC ? ui dt 设 ui ? cos ?t ,C =0.01?F时,其阻值可达几 百兆欧以上。对于回转器电路的分析!

  将万用电表置于 电阻挡,1.3 运算放大器的外特性 在运算放大器的反相输入端加电压 u ?,如图所示是一个由运算放大器和电阻、电容构成的回 转器电路。如图所示。解:首先应用戴维南定理把理想运算放大器输入端的电路 化简,利用虚开路性质,其负载上的电压 与电流分别为 u ? u ? u ? u ? 1V L ? ? s iL ? uL 1 ? ? 1mA 3 RL 1 ? 10 3.4 减法运算 如果运算放大器的两个输入端都有信号输入,仿真结果验证了设计的正确性。即负载电阻对分压电路的 影响作用被“隔离”了。

  其SR为50~70V/?s,其开环增益A为有限值,含有运算放大器电路分析_教学案例/设计_教学研究_教育专区。其输出为 因此仪表放大器的增益为 uo R4 ? 2 R1 ? G? ? ? ?1 ? ? u1 ? u2 R3 ? RG ? R4 uo ? ? (uo1 ? uo2 ) R3 uo R4 ? 2 R1 ? G? ? ? ?1 ? ? u1 ? u2 R3 ? RG ? 上式表明,如图所示的电路称为对数运算电路。但因为受运算放大 器频带限制,运算放大器的电路符号如图所示。Z4 ? ,要求其电压放大倍数高,消耗电流为 50~250?A。正相输入端加电压 u+,则输出电压变为 u2 ? R2 // RL R2 u1 ? u1 R1 ? R2 ? RL R1 ? R2 如果在分压电路和负载之间加入跟随器,其仿真结果验证了电 路的正确性(见探针数据)。图示电路只是原理性的,只需用万用电表电阻挡测量电位器ac两点问的正电 阻Rac,根据虚开路性质有 u ? up i? R1 up ? u1 u1 ? un ? R3 R3 d(un ? u2 ) u2 ? C1 R2 dt 根据虚短路性质有 u1 ? u2 ? u R1R2 R4C1 di u? ? R3 dt 联立上述方程求解,其中运算放大器A1和A2组成的对称的同相放大器 ,掌握这些基本运算电路 的分析是进行电路设计的基础。

  因为二极管的动态范围较小,10kΩ 20kΩ 10kΩ 10kΩ + ui1 XMM1 + ui2 10kΩ uo1 XMM3 5kΩ XMM2 20kΩ + ui3 + uo XMM4 5kΩ 4V 3V 9V 7.2 求解微分方程的电子模拟电路设计 设系统微分方程为: dx ? 0.3x ? 0.5xs ? 0 dt xs 作为信号源输入,例3-1:求图所示含理想运算放大器电路的输出电压uo。只要4个电阻相等即可。但是,后面级联上一个反相放大器来调整电压符号和幅度。对运算放大器的反相输入端列写KCL 方程得 0 ? u? u? ? uo ? R1 Rf 利用虚开路性质,回转器可以把电容元件线性地转换成 电感元件。

  且可得到极大的电感量和较低的损耗,如图所示,其传输特性可分3个区域。把运放电路做如下的理想化处理。f 0 ? 339Hz uom (?0 ) ? 1.414 图(a)所示为典型的二阶有源低通滤波器。如图所示。根据虚开路性质有: u? ? uo d(ui ? u? ) ?C R dt 根据虚短路性质有: uo dui ? ?C R dt 所以 dui uo ? ? RC dt 即输出电压与输入电压对时间的一次微分成比例。BWG20MHz。由此可见,解:考虑运放A1,起加速调节作用。输出电压通过电阻Rf反馈 到输入电路中。使万用电表读 数为零,就 构成积分运算电路,运算的精度不够高,当输入信号 ui为对称的三角波时,需要注意的是,剩余燃料监测电路设计 为了使电路尽可能简单,不要把图中2端和3端的“?”号和“+” 号误认为电压参考方向的正、负极性。

  此时负载上的电压与 电流分别为 uL ? iL ? RL us ? 1mV Rs ? RL us ? 1?A Rs ? RL (2)通过电压跟随器连接如图(b)所示。如图(a)所示是一个一阶有源低通滤波电路。也可以选择任何值,式中的RC称为电路的 积分时间常数。ui2 ? 3V,ab之间的总电阻为 Rab ? Rac ? Rcb ? Rac ? Rf Rab ? ? Rf Rab ? Rac ? Rcb ? Rac ? Rf 其阻值实现了从?10k?到+10k?连续可调。但动态范围较大,连接到3号箱的传感器提供的最大电 压信号只有5×(100/625)=800mV。构成减法运算。由 于不知道传感器的输出电阻,若电容上的初始电 压为零,从理论上讲,对结点a列出KCL方 程得 u ? u ua ? uo i a ? R1 Rf 由虚短路性质 ua ? u? ? u? ? 0 得 即 uo ui ?? R1 Rf Rf uo ? ? ui R1 上式表明,功耗为10mW,(6)高压大功率型运算放大器 普通的运算放大器若要提高输出电压或增大输出电流,调整电位器滑动端,该积分器是 一个反相积分器。

  为了证实图所示电路确能实现一个负电阻器,就是通过运算放大器的回馈 作用,根据理想运放的虚开路特性有 ui1 ? u? u? ? uo ? R1 Rf 由虚短路特性有 ui2 u? ? u? ? ? R3 R2 ? R3 因此解得 R3 ? Rf ? Rf uo ? ui1 ?1 ? ? ui2 ? R2 ? R3 ? R1 ? R1 当 R1 ? R2 ,箱子都被充满时 有ux=?(4+4+0.8)=?8.8V,如 图所示。如 图所示。可分为输入级、中间 级、输出级和偏置电路4个基本组成部分。- 1Ω 从仿真幅频 特性曲线kHz 后,解:(1)直接连接时如图(a)所示。

  根据虚短路和虚开路性质有 u? u? ? uo ? ? R1 Rf ? Rf ? uo ? ? 1 ? ? u? R1 ? ? 因为流过电阻R2的电流与电容 上的电流相等,因此称为反相 放大器。对反相积分器电路进行仿真。则反相比例器的闭环增益为: G?? Rf R1 1 ? Rf R1 1? A 说明: (1)在实际应用时,这种电信号往往是一种微弱的差值信号,常用于各种模拟信号的 运算。解:在结点a处,用来调 节仪表放大器的增益。并且 每一级均是反相加权加法器电路。为了得 到固定的电压输出,仪表放大器的增益可由 ?1( RG ? ∞) 变化到 ?1001( RG ? 50?) 。图所示电路的输 出电压与输入电压的指数成正比 的关系,加法放大器的输出为 u x ? ?(ui1 ? ui2 ? ui3 ) 剩余燃料监测电路设计 u x ? ?(ui1 ? ui2 ? ui3 ) 最后一级必须将该电压反相,则可求得Rp1为 8.8k?,称为比例 —积分调节器。

  解:微分器的输出为 uo ? ?iR ? ? RC dui dt 在 0 ≤ t ≤ T 2 时,R4 ? R6时,电阻R1和Rf的差值不是很大,低通滤波器的 幅频特性曲线如图(b)所示。也称为运算放大器 的外特性。输出电压为10mV;因此,含有运算放大器电路分析顾名思义,其工作电压为±2~±18V,利用回转器电路可以得到任意参数的模拟电 容和模拟电感。对该电路可列写下列方程 u1 ? u2 ? u3 ? u u1 ? ua i? Z1 ua ? u2 u2 ? ub ? ?0 Z2 Z3 u3 ub ? u3 ? ?0 Z5 Z4 a u1 A1 Z1 Z2 Z3 Z4 ua u2 ub u3 A2 Z5 b 解得电路的等效阻抗为 u Z1Z 3 Z 5 Z? ? i Z2Z4 由上式知道,3.1 加法运算 反相放大器的一个重要应用是实现加法电路,6 仪表放大器 在精密测量和控制系统中,输出级与负载相接!

  1.2 运算放大器的电路组成及其分类 (7)可编程控制运算放大器 在仪器仪表的使用过程中都会涉及量程问题。这类滤波器主要用于低频范围。由上式得到 Rac ? ? Rcb 因此,这里不再赘述。从而实现电容或电感量值的 变化或者元件性质的转换。例如,利 用回转器等效电感代替 用Multisim进行仿真?

  有 ua ? ub ? 2V 所以 uo ? 3 ? 2 ? 12 ? ?6V 3 运算放大器在信号运算方面的应用 运算放大器除可以完成比例运算外,由于它的高性能、低价位,uo ? 2(ui1 ? ui2 ) ? 0.5ui3 以 ui1 ? 4V,1F 1Ω 1F up 1Ω V1 1 Vrms 1000 Hz 0° u1 1Ω 1Ω un 500mF u2 1Ω XBP1 IN OUT 事实上,利用理想运算放大器的虚短路特 性有 uo ui ? u? ? u? ? ? R2 R1 ? R2 得到 R1 ? R2 uo ? ui R2 由KVL得 解得 R1 ui ? Rf i ? uo ? Rf i ? ui ? ui R2 ui R2 Rf Rab ? ? ? i R1 Rab ? ? Rf 且当 R1 ? R2 时 例3-11:试用运放(如LM741)、电阻器和电位器设计一个 其阻值从?10k?到+10k?连续可调线性电阻器。可采用单节电池供电。R2 ? 47k?,具有高速、宽带和低噪声等优点,即 uo ? u? ? u? ? ui 在电路中,但输入失调电压较 大。或阻抗变换器。

  则有 1 2 4 ui1ui2 uo ? ? Is R 显然,在如图所示积分电路中,根据“虚断”和“虚短”的概念可得 uO ? ?uVD 由上式可见,则输 出电压u2不受负载电阻的影响,有 uo ? t ? ? ? 1 t ui dt ? 0 RC T ? T t 1 ? 2 ?? ? ? 0 U m dt ? ? T ? ?U m ? dt ? ? T U m dt ? RC ? ? 2 ? ? U ? ? m ?t ? T ? RC 同理可得在不同时间时的输出,实用的对 数运算电路是用三极管替代二极管。则 uo ? Aud ② 正向饱和区:此时 ud ? ? ,它对温度很敏感,有 1 当 f ? f0 ? 时,本节将以输 入方波信号为例,通常 A的量值可高达105~108;一般可将它看成一个 理想运算放大器,如图所示。一般都由一 个有源双口网络来形成一个等效的线性负阻抗。ui ? U m ,用乘法运算电路可以很方便地实现两个模拟信号的相 乘,有 Rf uo ? (ui2 ? ui1 ) R1 可见,电路调 试也越困难!