1、 根据集成运放自身所处的工作状态，运放应用电路分：根据集成运放自身所处的工作状态，运放应用电路分：线性应用电路和非线性应用电路两大类。线性应用电路和非线性应用电路两大类。q 线性应用电路线性应用电路 -+AZ1Zfvovs1vs2iZ1或或Zf采用非线性器件（如三极管），则可构成采用非线性器件（如三极管），则可构成对数、反对数、反对数、乘法、除法对数、乘法、除法等运算电路。等运算电路。Z1或或Zf采用线性器件采用线性器件(R、C)，则可构成加、减、积分、微，则可构成加、减、积分、微分等运算电路。分等运算电路。组成：组成：集成运放外加深度负反馈。集成运放外加深度负反馈。因负反馈作用，使运放小信号
2、因负反馈作用，使运放小信号工作，故运放处于线性状态。工作，故运放处于线性状态。q 非线性应用电路非线性应用电路 -+AvovIVREF组成特点：组成特点：运放运放开环工作。开环工作。由于开环工作时运放增益很大，因此较小的输入电压，由于开环工作时运放增益很大，因此较小的输入电压，即可使运放输出进入非线区工作。即可使运放输出进入非线区工作。例如电压比较器。例如电压比较器。理理想想运运放放 dvAd iR0doRCMRKBW失调和漂移0 推论推论d iR0dovAvvv因因则则 vv因因则则0i vv说明：说明：0i相当于运放两输入端相当于运放两输入端“虚短路虚短路”。虚短路不能理解为两输入端短接，
3、只是虚短路不能理解为两输入端短接，只是(v-v+)的值小到了可以忽略不计的程度。实际上，运放的值小到了可以忽略不计的程度。实际上，运放正是利用这个极其微小的差值进行电压放大的。正是利用这个极其微小的差值进行电压放大的。同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是输入电流小到了可以忽略不计的程度。输入电流小到了可以忽略不计的程度。相当于运放两输入端相当于运放两输入端“虚断路虚断路”。实际运放低频工作时特性接近理想化，因此可实际运放低频工作时特性接近理想化，因此可利用利用“虚虚短、虚断短、虚断”运算法则分析运放应用电路运算法则分析运放应用电路。此时，电路输出。此时，
4、电路输出只与外部反馈网络参数有关，而不涉及运放内部电路。只与外部反馈网络参数有关，而不涉及运放内部电路。q 集成运放基本应用电路集成运放基本应用电路 反相放大器反相放大器 -+AR1Rf+-vsvoifi1类型：电压并联负反馈类型：电压并联负反馈 vv因因则则0v反相输入端反相输入端“虚地虚地”。0i因因则则f1ii 1s1s1RvRvvifoffRvRvvio由图由图输出电压表达式：输出电压表达式：svRRv1fo输入电阻输入电阻1iRR 输出电阻输出电阻0oR因因0v因深度电压负反馈因深度电压负反馈，同相放大器同相放大器 -+AR1Rf+-vsvoifi1类型：电压串联负反馈类型：电压串联
5、负反馈 vv因因则则svv 注：同相放大器不存在注：同相放大器不存在“虚地虚地”。0i因因1s110RvRvifosffRvvRvvio由图由图输出电压表达式：输出电压表达式：vRRvRRvs)1()1(1f1fo输入电阻输入电阻iR输出电阻输出电阻0oR因深度电压负反馈因深度电压负反馈，0i因因则则f1ii 同相跟随器同相跟随器 -+A+-vsvo由图得由图得sovvv vv因因由于由于1fvAiR0oR所以，同相跟随器性能所以，同相跟随器性能优于优于射随器。射随器。q 归纳与推广归纳与推广 当当R1、Rf为线性电抗元件时，在复频域内：为线性电抗元件时，在复频域内：)()()()(s1fos
6、vsZsZsv反相放大器反相放大器)()()(1)(s1fosvsZsZsv同相放大器同相放大器拉氏反变换拉氏反变换)t(ov得得注：注：拉氏反变换时拉氏反变换时 t dds t1ds 反相加法器反相加法器 -+AR2Rf+-vs2voifi2R1i1+-vs1 vv因因则则0v0i因因则则f21iiifo2s21s1RvRvRv即即整理得整理得22f11fossvRRvRRv说明：说明：线性电路除可以采用线性电路除可以采用“虚短、虚断虚短、虚断”概念外，还可概念外，还可采采 用叠加原理进行分析。用叠加原理进行分析。令令vs2=0则则11fo1svRRv令令vs1=0则则22fo2svRRv2
7、o1oovvv例如例如 同相加法器同相加法器 -+AR2Rf+-vs1voR1+-vs2R3利用叠加原理：利用叠加原理：212s1211s2RRvRRRvRv则则vRRv)1(3fo)(1(212s1211s23fRRvRRRvRRR 减法器减法器 Rf-+AR3vs1voR2vs2R1令令vs2=0，则则11fo1svRRv令令vs1=0，32231fo2)1(RRvRRRvs2o1oovvv11fsvRR32231f)1(RRvRRRst)(osdvdCRv 有源积分器有源积分器 -+ARC+-vsvo方法一：利用运算法则方法一：利用运算法则则则tosdtvRCv1o方法二：利用方法二：利
8、用拉氏变换拉氏变换)()(Z)()(s1fosvssZsv)(1ssvsRC)()/(1ssvRsC拉氏反变换得拉氏反变换得tosdtvRCv1o 有源微分器有源微分器 利用利用拉氏变换：拉氏变换：)()(Z)()(s1fosvssZsv)(sssRCv)()/(1ssvsCR拉氏反变换得拉氏反变换得dtdvRCvso-+ARC+-vsvo 波形变换波形变换 tvs0输入方波输入方波积分输出三角波积分输出三角波vot0微分输出尖脉冲微分输出尖脉冲tvo0 对数变换器对数变换器 -+AR+-vsvoTBEeSsVvIRv利用运算法得：利用运算法得：由于由于oBEvv整理得整理得RIvVvSsTo
9、ln缺点：缺点：vo受温度影响大、动态范围小。受温度影响大、动态范围小。vs必须大于必须大于0。改进型对数变换器改进型对数变换器 -+A1+-vsvo+-A2VCC+-RLR3R4tovB2R2R5T1T2R1iC2iC1由图由图1CC2T1CC2TBE1BE2B2lg3.2lniiViiVvvv由于由于1sC1/Rvi2CC22BCCC2/)(RVRvVi（很小）（很小）则则)lg(3.2lg3.2sCC12T2CC1TB2vVRRViiVv)lg()1(3.2)1(sT432B43oKvVRRvRRv（T1、T2特性相同）特性相同）利用利用R4补补偿偿VT，改善，改善温度特性。温度特性。v
10、S大范围大范围变化时，变化时，vO 变化很小。变化很小。反对数变换器反对数变换器 RvIVvoSTBEe利用运算法则得利用运算法则得由于由于sBEvv整理得整理得TsSoVveRIv缺点：缺点：vo受温度影响大。受温度影响大。vs必须小于必须小于0。-+AR+-vsvoTq 精密半波整流电路精密半波整流电路 利用集成运放高差模增益与二极管单向导电特性，构成利用集成运放高差模增益与二极管单向导电特性，构成对微小幅值电压进行整流的电路。对微小幅值电压进行整流的电路。vo-+AvIR1vo R2RL+-D1D2 vI=0时时 vO =0 D1、D2 vO=0 vI 0时时 vO 0 D1、D2 vO
11、=0 vI 0 D1、D2 vO=-(-(R2/R1)vI工作原理：工作原理：vOvI-R2/R1传输特性传输特性vItvOtvIR2R1-输入正弦波输入正弦波输出半波输出半波q 精密转折点电路精密转折点电路 当当v-0，即，即 vI -(-(R3/R1)VR 时：时：当当v-0，即，即 vI 0 D1、D2 传输特性传输特性vOvI-R2/R3VRR3R1-vO v-时，时，vo=Vomax（正饱和值）（正饱和值）v+v-时，时，vo=Vomin（负饱和值）（负饱和值）v+=v-时，时，逻辑状态转换逻辑状态转换 因此因此 理想比较特性理想比较特性-+AvovIVREFvIvoVREFVoma
12、xVomin0vI VREF 时，时，vo=VominvI=VREF 时，时，逻辑状态转换逻辑状态转换 理想特性理想特性vIvoVREFVomaxVomin0 实际比较特性实际比较特性实际特性实际特性vI VREF-Vomin/Avd 时，时，vo=Vomin注：注：Avd 越大，比较特性越接近理想特性，越大，比较特性越接近理想特性，VREF作为作为 门限值的比较精度越高。门限值的比较精度越高。q 单限电压比较器单限电压比较器 特点：运放开环工作。特点：运放开环工作。过零比较器过零比较器 -+AvovI+-R1D1D2RR（VREF=0）R1限流电阻，与限流电阻，与D1、D2共同构成电平变换电
13、路。共同构成电平变换电路。VOH=VZ+VD(on)VOL=-(VZ+VD(on)vIvoVOHVOL0比较特性比较特性tvO0tvI0 单限比较器单限比较器 -+AvovI+-R3D1D2R1/R2VREFR1R2i1i2分析方法：分析方法：1）令）令v-=v+求出的输入电压求出的输入电压vI I 即门限电平。即门限电平。2）分别分析）分别分析vI I大于门限、小于门限时的输出大于门限、小于门限时的输出vO O电平。电平。0REF212I211VRRRvRRR令令得门限电平得门限电平REF12IVRRv即即v+v-若若REF12IVRRv则则vO O=VOH比较特性比较特性vIvoVOHVO
14、LVREFR2R1-单限比较器优点：单限比较器优点：电路结构简单电路结构简单，可不计有限，可不计有限KCMR的影响。的影响。单限比较器缺点：单限比较器缺点：电路抗干扰能力电路抗干扰能力差。差。例如：过零比较器，例如：过零比较器，当门限电平附近出现干扰信当门限电平附近出现干扰信号时，输出会出现误操作。号时，输出会出现误操作。tvO0vIt0q 迟滞比较器（施密特触发器）迟滞比较器（施密特触发器）-+AvovI+-R3D1D2RVREFR1R2特点特点正反馈电路。正反馈电路。具有双门限。具有双门限。REF211O212IVRRRvRRRv令令得门限电平：得门限电平：REF211OH212IHVRR
15、RVRRRvREF211OL212ILVRRRVRRRv 反相输入迟滞比较器反相输入迟滞比较器 )(OLOH212ILIHVVRRRVVV迟滞宽度：迟滞宽度：vIvoVOH0比较特性比较特性VOLVILVIH-+AvovI+-R3D1D2RVREFR1R2I211O212REFvRRRvRRRV令令得门限电平：得门限电平：同相输入迟滞比较器同相输入迟滞比较器 迟滞宽度：迟滞宽度：vIvoVOH0比较特性比较特性VOLVILVIH 将反相迟滞比较器中的将反相迟滞比较器中的vI与与VREF交换，即得同相输入交换，即得同相输入迟滞比较器。迟滞比较器。OL12REF12IH)1(VRRVRRVOH12
16、REF12IL)1(VRRVRRV)(OLOH12ILIHVVRRVVV 迟滞比较器优点：迟滞比较器优点：电路抗干扰能力电路抗干扰能力强。强。例：反相输入迟滞比较器的比较特性如图示，例：反相输入迟滞比较器的比较特性如图示，在已知输入信号时，试画输出信号波形。在已知输入信号时，试画输出信号波形。vI(V)vo(V)0比较特性比较特性7-7-66vI(V)t010-106-6tvO(V)07-7 迟滞比较器应用迟滞比较器应用方波发生器方波发生器 -+Avo+-R3D1D2RR1R2C门限电平门限电平OH212IHVRRRvOL212ILVRRRv设设t=0时，时，vO=VOH，初始，初始 vC=0
17、则则VOH 经经R向向C充电充电 vC按指数规律按指数规律 当当vC VIH 时时 vO跳变为跳变为VOL此时此时C经经R放电放电 vC按指数规律按指数规律 当当vC VIL时时 vO又上跳到又上跳到VOH可证振荡周期：可证振荡周期：)21ln(212RRRCTtvO0vCt0VIHVILVOHVOLq 窗孔比较器窗孔比较器 -+A1vID1D2R/2VREF2RR/4-+A2R-VREF1RRvORv O1具具有两个基准电源，可以判断位于两有两个基准电源，可以判断位于两个指定门限之间的输入信号。个指定门限之间的输入信号。特点：特点：组成：组成：A1精密整流电路，精密整流电路，A2单限比较器单限比较器0REF2REF1IRVRVRv由由A2-+A1vID1D2R/2VREF2RR/4-+A2R-VREF1RRvORv O1 当当0 vI 0 D1、D2 得下门限得下门限REF2REF1ILVVv0O1REF2REF1IRvRVRVRv由由A2 当当vI 0，且，且vI VREF1 时时:vO1 0 D1 、D2 得上门限得上门限REF2REF1IHVVv此时此时2/)(REF1I1OVvv-+A1vID1D2R/2VREF2RR/4-+A2R-VREF1RRvORv O1迟滞宽度迟滞宽度REF2ILIH2VVVV比较特性比较特性vIvoVOH0VOLVILVIH
