集成运算放大器的应用电路(5)
集成运放
集成运放是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。自从1964年美国仙童公司研制出第一个单片集成运算放大器μa702以来，集成运算放大器得到了广泛的应用。
应用7-微分运算
如上图所示，电容c与电阻r1位置对调，构成反相微分电路，可完成对输入电压的微分运算，即其输出电压与输入电压对时间的微分成正比：
上式中，负号表示输出电压与输入电压反相，是t =0时刻电容cf两端的电压值，一般设初始值为零。
1 输入三角波
如图所示，设置输入信号为100mv，1khz的三角波。
①取电容值较小(c=10μf×2%=0.2μf)时，输出波形波动明显，抗干扰能力差，稳定性不高：
通道a(蓝)-50mv/div，通道b(红)-5v/div
②增大电容至c=10μf×10.7%=1.07μf时，输出波形较稳定：
通道a(蓝)-50mv/div，通道b(红)-5v/div
经过以上仿真实验，可见微分电路起到波形变换的作用，能够将三角波变换为方波。
利用该功能，可实现积分-微分电路，你能猜出积分-微分电路的功能吗？
2 输入方波
如图所示，设置输入信号为100mv，1khz的方波：
①取电容值c=1μf×1.8%=18nf，输出电压波形如上图所示。由于输入电压产生阶跃变化使得集成运放内部的放大管进入饱和或截止状态，致使信号消失，管子不能脱离原状态回到放大区，电路阻塞；另由于反馈网络为滞后环节，与集成运放内部的滞后环节叠加，产生自激振荡，使电路稳定性差：
通道a(蓝)-50mv/div，通道b(红)-5v/div
②调节电阻rp=10kω×10%=1kω，当时输出波形如下，自激振荡现象明显改善，可看出微分电路具有波形变换功能，能将输入的方波变换为正/负脉冲波：
通道a(蓝)-50mv/div，通道b(红)-5v/div
③调节电阻rp=10kω×50%=5kω，当时输出波形如下，可见电阻越大则得到的输出电压幅度越小，同时脉冲削弱得更缓慢：
通道a(蓝)-50mv/div，通道b(红)-5v/div
④取rp=1kω，增加输入信号频率至16khz，得到输出电压波形如下，微分电路对高频输入信号的微分效果差，适用于中低频：
通道a(蓝)-50mv/div，通道b(红)-5v/div
3 输入正弦波
如图所示，设置输入信号为100mv，1khz的正弦波：
①输出电压波形如上，此时改变rp，输出波形无变化，微分电路对正弦输入信号具有移相作用。
通道a(蓝)-100mv/div，通道b(红)-500mv/div
②调节c=1μf×50%=0.5μf，输出电压波形如下，可见输出电压幅值和相移均变化。
通道a(蓝)-100mv/div，通道b(红)-2v/div
最后，同样的问题，你能试着用“虚短”、“虚断”的概念分析今天的运算电路功能吗？
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上式中，负号表示输出电压与输入电压反相，是t =0时刻电容cf两端的电压值，一般设初始值为零。
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①取电容值较小(c=10μf×2%=0.2μf)时，输出波形波动明显，抗干扰能力差，稳定性不高：
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②增大电容至c=10μf×10.7%=1.07μf时，输出波形较稳定：
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①取电容值c=1μf×1.8%=18nf，输出电压波形如上图所示。由于输入电压产生阶跃变化使得集成运放内部的放大管进入饱和或截止状态，致使信号消失，管子不能脱离原状态回到放大区，电路阻塞；另由于反馈网络为滞后环节，与集成运放内部的滞后环节叠加，产生自激振荡，使电路稳定性差：
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②调节电阻rp=10kω×10%=1kω，当时输出波形如下，自激振荡现象明显改善，可看出微分电路具有波形变换功能，能将输入的方波变换为正/负脉冲波：
通道a(蓝)-50mv/div，通道b(红)-5v/div
③调节电阻rp=10kω×50%=5kω，当时输出波形如下，可见电阻越大则得到的输出电压幅度越小，同时脉冲削弱得更缓慢：
通道a(蓝)-50mv/div，通道b(红)-5v/div
④取rp=1kω，增加输入信号频率至16khz，得到输出电压波形如下，微分电路对高频输入信号的微分效果差，适用于中低频：
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3 输入正弦波
如图所示，设置输入信号为100mv，1khz的正弦波：
①输出电压波形如上，此时改变rp，输出波形无变化，微分电路对正弦输入信号具有移相作用。
通道a(蓝)-100mv/div，通道b(红)-500mv/div
②调节c=1μf×50%=0.5μf，输出电压波形如下，可见输出电压幅值和相移均变化。
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