集成運放

集成運放是由多級直接耦合放大電路組成的高增益模擬集成電路。自從1964年美國仙童公司研制出第一個單片集成運算放大器μA702以來，集成運算放大器得到了廣泛的應(yīng)用。

應(yīng)用7-微分運算

如上圖所示，電容C與電阻R1位置對調(diào)，構(gòu)成反相微分電路，可完成對輸入電壓的微分運算，即其輸出電壓與輸入電壓對時間的微分成正比：

上式中，負號表示輸出電壓與輸入電壓反相，是t =0時刻電容Cf兩端的電壓值，一般設(shè)初始值為零。

1 輸入三角波

如圖所示，設(shè)置輸入信號為100mV，1kHz的三角波。

①取電容值較小(C=10μF×2%=0.2μF)時，輸出波形波動明顯，抗干擾能力差，穩(wěn)定性不高：

通道A(藍)-50mV/Div，通道B(紅)-5V/Div

②增大電容至C=10μF×10.7%=1.07μF時，輸出波形較穩(wěn)定：

通道A(藍)-50mV/Div，通道B(紅)-5V/Div

經(jīng)過以上仿真實驗，可見微分電路起到波形變換的作用，能夠?qū)⑷遣ㄗ儞Q為方波。

利用該功能，可實現(xiàn)積分-微分電路，你能猜出積分-微分電路的功能嗎？

2 輸入方波

如圖所示，設(shè)置輸入信號為100mV，1kHz的方波：

①取電容值C=1μF×1.8%=18nF，輸出電壓波形如上圖所示。由于輸入電壓產(chǎn)生階躍變化使得集成運放內(nèi)部的放大管進入飽和或截止狀態(tài)，致使信號消失，管子不能脫離原狀態(tài)回到放大區(qū)，電路阻塞；另由于反饋網(wǎng)絡(luò)為滯后環(huán)節(jié)，與集成運放內(nèi)部的滯后環(huán)節(jié)疊加，產(chǎn)生自激振蕩，使電路穩(wěn)定性差：

通道A(藍)-50mV/Div，通道B(紅)-5V/Div

②調(diào)節(jié)電阻Rp=10kΩ×10%=1kΩ，當時輸出波形如下，自激振蕩現(xiàn)象明顯改善，可看出微分電路具有波形變換功能，能將輸入的方波變換為正/負脈沖波：

通道A(藍)-50mV/Div，通道B(紅)-5V/Div

③調(diào)節(jié)電阻Rp=10kΩ×50%=5kΩ，當時輸出波形如下，可見電阻越大則得到的輸出電壓幅度越小，同時脈沖削弱得更緩慢：

通道A(藍)-50mV/Div，通道B(紅)-5V/Div

④取Rp=1kΩ，增加輸入信號頻率至16kHz，得到輸出電壓波形如下，微分電路對高頻輸入信號的微分效果差，適用于中低頻：

通道A(藍)-50mV/Div，通道B(紅)-5V/Div

3 輸入正弦波

如圖所示，設(shè)置輸入信號為100mV，1kHz的正弦波：

①輸出電壓波形如上，此時改變Rp，輸出波形無變化，微分電路對正弦輸入信號具有移相作用。

通道A(藍)-100mV/Div，通道B(紅)-500mV/Div

②調(diào)節(jié)C=1μF×50%=0.5μF，輸出電壓波形如下，可見輸出電壓幅值和相移均變化。

通道A(藍)-100mV/Div，通道B(紅)-2V/Div

最后，同樣的問題，你能試著用“虛短”、“虛斷”的概念分析今天的運算電路功能嗎？