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用。

應用7-微分運算

如上圖所示，電容C與電阻R1位置對調，構成反相微分電路，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，一般設初始值為零。

1 輸入三角波

如圖所示，設置輸入信號為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

經過以上仿真實驗，可見微分電路起到波形變換的作用，能夠將三角波變換為方波。

利用該功能，可實現積分-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。由于輸入電壓產生階躍變化使得集成運放內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；另由于反饋網絡為滯后環(huán)節(jié)，與集成運放內部的滯后環(huán)節(jié)疊加，產生自激振蕩，使電路穩(wěn)定性差：

通道A(藍)-50mV/Div，通道B(紅)-5V/Div

②調節(jié)電阻Rp=10kΩ×10%=1kΩ，當時輸出波形如下，自激振蕩現象明顯改善，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？