1、2.1 集成電路運算放大器2.2 理想運算放大器2.3 基本線性運放電路2 運算放大器2.4 同相輸入和反相輸入放大電路的 其他應用2.1 集成電路運算放大器 集成運算放大器是一種高電壓增益，高輸入電阻和低輸出電阻的多級直接耦合放大電路。 運算放大器方框圖 1.輸入級 使用高性能的差分放大電路，它必須對共模信號有很強的抑制力，而且采用雙端輸入雙端輸出的形式。 4.偏置電路 提供穩(wěn)定的幾乎不隨溫度而變化的偏置電流，以穩(wěn)定工作點。 3.輸出級 由PNP和NPN兩種極性的三極管或復合管組成，以獲得正負兩個極性的輸出電壓或電流。具體電路參閱功率放大器。 2.電壓放大級 要提供高的電壓增益，以保證運放的

2、運算精度。中間級的電路形式多為差分電路和帶有源負載的高增益放大器。 運算放大器的引線 運算放大器的符號中有三個引線端，兩個輸入端，一個輸出端。一個稱為同相輸入端，即該端輸入信號變化的極性與輸出端相同，用符號+表示；另一個稱為反相輸入端，即該端輸入信號變化的極性與輸出端相反，用符號“-”表示。輸出端在輸入端的另一側，在符號邊框內(nèi)標有+號。集成放大器的符號運算放大器外形圖 1.差模電壓放大倍數(shù)Avd=，實際上Avd80dB即可。2.2 理想運算放大器 2.差模輸入電阻Rid=，實際上Rid比輸入端外電路的 電阻大23個量級即可。3.輸出電阻Ro= 0，實際上Ro比輸入端外電路的電阻 小12個量級即

3、可。 4.帶寬足夠?qū)挕?.共模抑制比足夠大。 實際上在做一般原理性分析時，產(chǎn)品運算放大器 都可以視為理想的。只要實際的運用條件不使運算放大器的某個技術指標明顯下降即可。 理想運算放大器具有“虛短”和“虛斷”的特性，這兩個特性對分析線性運用的運放電路十分有用。為了保證線性運用，運放必須在閉環(huán)(負反饋）下工作。 理想運算放大器的特性 (1)虛短 由于運放的電壓放大倍數(shù)很大，一般都在80 dB以上。而運放的輸出電壓是有限的，一般在10 V14 V。因此運放的差模輸入電壓不足1 mV，兩輸入端近似等電位，相當于 “短路”。開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。 “虛短”是指在分析運算放大器處

4、于線性狀態(tài)時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。 (2)虛斷 由于運放的差模輸入電阻很大，一般都在1 M以上。因此流入運放輸入端的電流往往不足1 A，遠小于輸入端外電路的電流。故通常可把運放的兩輸入端視為開路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開路。 “虛斷”是指在分析運放處于線性狀態(tài)時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。 (3)集成運放的兩種工作狀態(tài). 運放的電壓傳輸特性：設：電源電壓VCC=10V。 運放的Aod=104Ui1mV時，運放處于線性區(qū)。Aod越大，線性區(qū)越小，當Aod 時，線性

5、區(qū)00uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)+10V-10V+Uom-Uom0uoui.理想運算放大器：開環(huán)電壓放大倍數(shù) Aod=差摸輸入電阻 Rid=輸出電阻 Ro=0為了擴大運放的線性區(qū)，給運放電路引入負反饋：理想運放工作在線性區(qū)的條件： 電路中有負反饋！運放工作在線性區(qū)的分析方法：虛短（u+=u-）虛斷（ii+=ii-=0）. 線性區(qū). 非線性區(qū)（正、負飽和狀態(tài)）運放工作在非線性區(qū)的條件：電路開環(huán)工作或引入正反饋！運放工作在非線性區(qū)的分析方法在下一章討論+10V-10V+Uom-Uom0uoui注意：集成運算放大器在使用時，總是與外部反饋網(wǎng)絡相配合

6、，以實現(xiàn)各種不同功能。 在運算的輸出與輸入之間引入線性負反饋，可以實現(xiàn)線性比例、加法、積分和微分等運算； 引入非線性負反饋，可以實現(xiàn)對數(shù)、反對數(shù)、乘法、除法等運算；引入線性的正反饋或者正負反饋相結合，可以實現(xiàn)各種模擬信號或者數(shù)字信號的產(chǎn)生等功能。2.3 理想運算放大器 比例運算電路 積分電路 微分電路 減法電路 加法電路比例運算電路 （1）反相比例運算電路 例1：試求理想運算放大器的輸出電壓和電壓放大倍數(shù)的表達式。 電壓增益 Avf= Vo /Vi =Rf /R1反相比例運算電路根據(jù)虛斷 I-= I+ 0解： I-I+根據(jù)虛短 V+ V- 0Ii = (Vi V-)/R1 Vi/R1If =

7、(V- Vo )/Rf -Vo/RfIi If Vi/R1=-Vo/Rf電壓并聯(lián)負反饋（2）同相比例運算電路例2：試求理想運算放大器的輸出電壓和電壓放大倍數(shù)的表達式。電壓增益同相比例運算電路根據(jù)虛斷 I-= I+ 0解：根據(jù)虛短 V+ V- Vi電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋 運算放大器輸入端共模信號較大 運算電路輸入電阻很大輸出與輸入同相電壓跟隨器加法電路-反相加法求和 根據(jù)虛短、虛斷和N點的KCL得：若則有（加法運算）輸出再接一級反相電路可得思考：多個輸入的求和例3：求U01的數(shù)值。解： 同相輸入求和電路 在同相比例運算電路的基礎上，增加一個輸入支路，就構成了同相輸入求和電路。 因運放具有虛

8、斷的特性，對運放同相輸入端的電位可用疊加原理求得:同相比例運算電路雙端輸入求和電路 雙端輸入也稱差動輸入，輸出電壓表達式的推導方法與同相輸入運算電路相似。 當vi1=vi2 =0時，用疊加原理分別求出vi3=0和vi4 =0時的輸出電壓vop。當vi3 = vi4 =0時，分別求出vi1=0，和vi2 =0時的von。先求式中Rp=R3/R4/R , Rn=R1/R2/Rf 再求于是思考：P50 2.4.6減法電路第一級反相比例第二級反相加法（1）利用反相信號求和以實現(xiàn)減法運算 時（減法運算） 從結構上看，它是反相輸入和同相輸入相結合的放大電路。（2）利用差分式電路以實現(xiàn)減法運算當則若繼續(xù)有則

9、 根據(jù)虛短、虛斷和N、P點的KCL得：例4 典型電路:三運放電路(儀表放大器) (書上P36)UO積分電路式中，負號表示vO與vS在相位上是相反的。根據(jù)“虛短”，得根據(jù)“虛斷”即電容器被充電，其充電電流為設電容器C的初始電壓為零，則（積分運算）例5:畫出積分器的輸出波形。(a) 階躍輸入信號解： 注意：當輸入信號在某一個時間段等于零時，積分器的輸出是不變的，保持前一個時間段的最終數(shù)值。因為虛地的原因，積分電阻 R 兩端無電位差，因此C 不能放電，故輸出電壓保持不變。(b)方波輸入信號微分電路：u-= u+= 0u i+uoRR2i1iFCt=0,電容初始電壓為0tui0tuo0例6：,求uo。u i+uoRR2i1iFC90作業(yè)：2.3.1 2.3.2 2.4.2 2.4.6 2.4.7 2.4.8 2.4.92.4.8在同相輸人加法電路如圖所示，求輸出電壓；R1R