第二十次重難點(diǎn)

小飛哥玩嵌入式

    五一小長假看推送的小伙伴明顯減少，不過前十次重難點(diǎn)的推送閱讀量卻見增加，看來很多童鞋已經(jīng)開始復(fù)習(xí)嘍。
    這次重難點(diǎn)推送運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用，不管是上周就上完課，還是今天剛剛學(xué)完，運(yùn)放的線性應(yīng)用都不陌生。


集成運(yùn)算放大器是采用一定制造工藝將大量半導(dǎo)體三級管、電阻、電容等元件以及它們之間的連線制作在同一小塊單晶硅的芯片上，并具有一定功能的電子電路。

這次課需要掌握集成運(yùn)放的傳輸特性、理想運(yùn)放的特性，以及基本的同相放大器、反相放大器、加法電路、減法電路、積分電路和微分電路。

重點(diǎn)1運(yùn)放的傳輸特性    傳輸特性曲線如下圖，線性區(qū)

    由于運(yùn)放的電壓增益值很高，容易導(dǎo)致電路性能不穩(wěn)定，并且線性區(qū)非常窄，為了使集成運(yùn)放所組成的各種應(yīng)用電路能穩(wěn)定地工作在線性區(qū)，必須引入負(fù)反饋。

  若運(yùn)放沒有引入負(fù)反饋，也就是運(yùn)放處于開環(huán)或是正反饋的狀態(tài)下，運(yùn)放工作在非線性區(qū)，這時，運(yùn)放的輸出量為正飽和值或負(fù)飽和值，當(dāng)V+>V-,Vo=+VOH;當(dāng)V+OL。
重點(diǎn)2虛短和虛斷的特性   理想運(yùn)放的特性是開環(huán)電壓增益視為無窮；輸入電阻視為無窮；輸出電阻視為零。由此，當(dāng)運(yùn)放工作在線性區(qū)時，可將同向輸入端和反向輸入端電壓視為相等，V+=V-，稱為“虛短”；由于輸入電阻也視為無窮，因此輸入電流可視為零，id=0，也就是i+=0,i-=0,稱為“虛斷”。
注意：
    “虛”字，都不是真正的短路和斷路，只是在計算時，將電壓視為相等，電流視為零，實際中沒有短路和斷路的現(xiàn)象。
重 點(diǎn) 3運(yùn)算電路的分析      運(yùn)算電路是運(yùn)放引入深度負(fù)反饋，這時的運(yùn)放工作在線性區(qū)，具有“虛短”和“虛斷”的兩大特點(diǎn)，這也是分析運(yùn)算電路的基本出發(fā)點(diǎn)。
    大家記住以下幾個基本的運(yùn)算電路，有助于求解復(fù)雜的運(yùn)算電路。





一大撥例題來襲

◆◆例1◆◆







答案如下




◆◆例2◆◆
電路如圖所示，設(shè)運(yùn)放為理想運(yùn)放。
（1）求解輸出電壓和輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系；
（2）設(shè)電容電壓在t=0時為0V，畫出輸出電壓的波形。




答案如下

1
集成運(yùn)放的兩個輸入端電位為零,R1上流過的電流
                             

R2和C支路上流過的電流和R1電流相等，輸出電壓的數(shù)值是R2和C的電壓之和，表達(dá)式為：


參數(shù)代入后得到：



2
    上式可以看出，輸出電壓由兩部分組成。第一部分是


   第二部分是積分運(yùn)算；首先要計算出輸入電壓在每次躍變時輸出電壓的數(shù)值。由于輸入電壓在一段時間內(nèi)是常數(shù)，因此輸出電壓表達(dá)式可以表示為：


于是得到如下波形：

最終輸出的波形應(yīng)該是前面兩個的疊加：


◆◆例3◆◆





解題思路：本題中的運(yùn)算放大器A1、A2、A3均引入了負(fù)反饋。運(yùn)算放大器A1構(gòu)成的是減法電路，是利用差分輸入求和電路實現(xiàn)減法運(yùn)算。運(yùn)算放大器A2構(gòu)成積分運(yùn)算。運(yùn)算放大器A3構(gòu)成的是反相比例運(yùn)算電路，只是反饋支路中包含了二極管，這里需要考慮二極管的工作狀態(tài)。如果二極管是處于導(dǎo)通狀態(tài)，那么二極管等效于一根導(dǎo)線，電阻R9被短路，運(yùn)算放大器A3的反饋支路就只有R8；若二極管是處于截止?fàn)顟B(tài)，那么二極管等效于斷路，運(yùn)算放大器A3的反饋支路就是R8和R9串聯(lián)了。


答案如下










小伙伴們，來搶答嘍

今天的搶答題就是六道選擇題，留言區(qū)等著大家哦(^_?)☆
A 反相比例運(yùn)算電路
B 同相比例運(yùn)算電路
C 積分運(yùn)算電路  
D 微分運(yùn)算電路  
E加法運(yùn)算電路
選擇一個合適的填入空中：
（1）要實現(xiàn)電壓增益為-10倍的放大電路，應(yīng)選用（   ）；
（2）要將方波電壓轉(zhuǎn)換成三角波電壓，應(yīng)選用（     ）；
（3）要將正弦波電壓疊加一個直流量，應(yīng)選用（     ）；
（4）要將三角波電壓轉(zhuǎn)換成方波電壓，應(yīng)選用（     ）；
（5）要將正弦波電壓移相+90度，應(yīng)選用（      ）；
（6）要將方波電壓轉(zhuǎn)換成尖頂波電壓，應(yīng)選用（      ）。


—END—