要求：熟練掌握：集成運放組成的運算電路和線性應(yīng)用電路的共同規(guī)律、分析思路和計算方法。正確理解：1、虛短、虛斷和虛地的概念。2、理想運放的特點。模擬集成運放是具有高Ao、高Ri和低Ro的多級直接耦合放大電路。實際運放：A

o

很大:104以上~

107Ri

高:幾十k

幾百k

Ro

?。簬资畘

幾百KCMR

很大理想運放：Ao

Ri

Ro

0KCMR

理想運放的特點：由于運放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，在分析時常將其理想化。uiuouiuo+UOM-UOMAo越大，運放的線性范圍越小，必須加負反饋才能使其工作于線性區(qū)。_+A0+A0

Ri

(3)Ro

0u

o

=

A

0(u+

-

u-)u+

=

u-i+

=

i-

=

0放大倍數(shù)與負載無關(guān)，可以分開分析。虛短路虛開路虛短和虛斷的特點，在分析或設(shè)計集成運放組成的運算電路時很有用。理想運放線性區(qū)的特征：（1）虛短（似短，不是真短）（2）虛斷（似斷，不是真斷）_

++集成運放的三種基本輸入形式：1、反相輸入：R2R1uiuo2、同相輸入_++R2R1uiuo_++R2R1uoR1R23、差動輸入：ui1ui26.1

比例運算電路由iI

=iF

，得uI

u

u

uoR1

RFI

IRuAuf

RF

uo6.1.1反相比例運算電路由于“虛斷”，i+=0，u+=0；由于“虛短”，u

=u+=0——“虛地”Rif

=

R1當

R1＝

RF

時，Auf

=

-1電路的輸入電阻為——單位增益倒相器圖6.1.1因要求靜態(tài)時u+、u–對地電阻相同，所以平衡電阻R2

=R1

//RF實用電路！ui_++如何提高電壓放大倍數(shù)？R2R1R5uoR4R3AR2_++R1R5vivoR4R3可知：

uu由i

i

0i1

i2

,

uI

i1

R1

i2

R1uO

i2

R1

i3

R3i2

i4

i322R4iRR4

R2則：i42

3i

i

14

R

2 3

R

R

R

O

2u

i

R232

3R1u

RuI

R2

R3R

R

O

4

AufRif

R1的數(shù)值。

假設(shè)電路中的參數(shù)為R1

2M

,R2

R3

470k

,R4

1k

,試估算Auf

和Rif23

uOR4u

RI

1Auf470

470

470

*

470

1

110

.92000

R2

R3R

R

Rif

2

M

如果采用反向比例運算電路，為了得到同樣的Auf和Rif

，電路中的R1，R2，RF

應(yīng)為多大？R1

Rif

2

M

RF

Auf

R1

110

.9

2M

221

.8

M

F

2

221

.8

M

2

221

.8R2

R1

//

R

1.98

M

由以上估算結(jié)果，小結(jié)

T型反饋網(wǎng)絡(luò)的特點。T型反饋網(wǎng)絡(luò)的特點：在

電路中電阻的阻值不致

太高的情況下，可同時獲得較

高的電壓放大倍數(shù)和較

高的輸入電阻。

uu由i

i

0u

u

uI可知：且i

I

iF1R

RIi

u

uIFFFRR1

u

u

uO

I

O

i

u1OR所以

u

(

1

RF

)uI閉環(huán)電壓放大倍數(shù)1RuR

FIu

OufA

1

0時：

Auf

1(電壓跟隨器

)當R1

（斷開）或

RF電壓串聯(lián)負反饋6.1.2同相比例運算電路_+RFR1R2uIiIiF+_+uo_Ai-i+R2

=

R1

//

RFuo

=

ui

，

Auf

=

1，稱電壓跟隨器。由運放構(gòu)成的電壓跟隨器輸入電阻高、輸出電阻低，其跟隨性能比射極輸出器更好。uo+ui+––+–

+oou

不會隨之變化。左圖是一電壓跟隨器，電源經(jīng)兩個電阻分壓后加在+電壓跟隨器的輸入端，當負u

載RL變化時，其兩端電壓––

+

+15kRL15k7.5k例：+15V交流信號三分配放大器

此電路可將輸入交流信號分成三路輸出，三路信號可分別用作指示、控制、分析等用途。而對信號源的影響極小。R1、R2組成1/2V+偏置，靜態(tài)時A1輸出端電壓為1/2V+，故運放

A2-A4輸出端亦為1/2V+，通過輸入輸出電容的隔直作用，取出交流信號，形成三路分配輸出。圖6.1.4差動比例運算電路IOR1u

RF

uIFuR R

RF

R

1

1

F1ou

RFIu

1

RRIFuR R

RRF1

1uO

1

RF

uI單獨作用：6.1.3

差動比例運算電路利用疊加原理：uI

單獨作用：R1

R1RF

RFF'oII1Ru

=(u

-

u

)R稱為減法電路。?元件對稱性要求高三種比例運算電路之比較反相輸入同相輸入差分輸入電路組成要求R2

=R1

//RFui要求R2

=R1

//RF要求R1

=R

1

′RF

=R

F

′電壓放大倍數(shù)A

uO

RFuf

uI

RIuO與uI

反相，Auf可大于、小于或等于1A

uO

1

RFuf

uI

RIuO

與uI

同相，放大倍數(shù)可大于或等于1A

uO

RFuf

uI

uI

R1(當R1

R1,RF

RF

時)RifRif

=R1不高Rif

=(1+Aod)Rid

高Rif

=2R1

不高Ro低低低性能特點實現(xiàn)反相比例運

算；電壓并聯(lián)負反饋；“虛地”實現(xiàn)同相比例運算；電壓串聯(lián)負反饋；“虛短”但不“虛地”實現(xiàn)差分比例運算(減法)“虛短”但不“虛地”由三運放組成的儀表放大器當傳感器工作環(huán)境惡劣時，傳感器的輸出存在著各種噪聲，且共模干擾信號很大，而傳感器輸出的有用信號又比較小，輸出阻抗又很大，此時，一般運算放大器已不能勝任，這時可考慮采用儀表放大器（數(shù)據(jù)放大器、測量放大器）。例如用于對溫度、流量、壓力等物理量的測量，一般傳感器是利用電阻或電容的變化，用電橋把他們轉(zhuǎn)換成電壓的變化，如圖。E輸出RXRRR6.1.4

比例電路應(yīng)用實例兩個放大級。結(jié)構(gòu)對稱的

A1、A2漂移和失調(diào)。組成第一級，互相抵消A3

組成差分放大級，將差分輸入轉(zhuǎn)換為單端輸出。++A-+ARRWui1ui2uo1uo2Rab+R1R1-+AR2R2uo+ua

ui1ub

ui

2

uo1

uo2

ua

ub2R

RW

RW

ui

2

ui1RW

uo1

uo2Ri1i

2W

u

)2R

RW

(u+A

+_Rui1ui2uo1uo2RaRWb+

A

+Ro1o

21o

u

)u

R2

(uR1R1R2R2uouo1uo2A

++ou

=i1i

2R1

RW

u

)R2

2R

RW(u三運放電路是差動放大器，放大倍數(shù)可調(diào)。由于輸入均在同相端，此電路的輸入電阻高。例：在數(shù)據(jù)放大器中，①

R1

=

2

k，

R2

=

R3

=

1

k，

R4

=

R5

=

2

k，

R6

=R7

=100

k，求電壓放大倍數(shù)；②已知集成運放

A1、A2

的開環(huán)放大倍數(shù)

Aod

=105，差模輸入電阻Rid

=2

M，求放大電路的輸入電阻。2O

100(1

2

1)

100u

R6

(1

2R2)uI

R4

R1u解：①

A

2

2

1

2

(1

2

105

)

2

M

2

105

MiAod

)Rid2R1R1

2R2②

R

2(1

來自電阻橋的差模電壓被AD620（低功耗，低成

本，集成儀表放大器）放大。事實上，抑制共模分量是使用儀表放大器的唯一原因。共模抑制比（CMRR）是用來衡量共模信號被放大器抑制程度的一個綜合指標。VoR11R1A3Vi2R7R6Vi1R10A2R2R3R4A1R5RWNL2

氖泡22kNL122k氖泡10kR810k2k22k22k

22k22k2k9kR910k圖為用于心電信號檢測的實用三運放電路。為了避免外科手術(shù)過程中可能存在的高電壓進入放大器造成損壞，圖中使用了兩個微型的氖燈NL1、NL1(擊穿電壓為

60V)，作為電壓限幅器。圖中電位器RW用于調(diào)整電阻的比例使得電路的共模抑制比最大。6.2

求和電路R

R1

//

R2

//

R3

//

RF求和電路的輸出量反映多個模擬輸入量相加的結(jié)果。6.2.1

反相輸入求和電路由于“虛斷”，i

=0所以：i1+i2

+i3=iF又因“虛地”，u

=0

uOuI1

uI2

uI3所以：

R1

R2

R3

RFR

R

RuO

(

F

uI1

F

uI2

F

uI3

)R1

R2

R3當R1

=R2

=R3

=R

時，1O

I1I2

I3Ru

RF

(u

u

u

)圖6.2.16.2.2同相輸入求和電路由于“虛斷”，i

=0，所以：

uI2

u

R2

uI3

u

u

R3

RuI1

u

R1I33I221RR

Ru

R

u

R

u

R

u

I1R

R1

//

R2

//

R3

//

R由于“虛短”，u+=u32I2

I3I11111OR

RRR其中：解得：

u

(1

RF

)uRR

R

u

R

u

)

(1

RF

)u

(1

RF

)(

R

u圖6.2.2反相加法運算電路的特點輸入電阻低；共模電壓低；當改變某一路輸入電阻時，對其它路無影響；同相加法運算電路的特點：輸入電阻高；共模電壓高；當改變某一路輸入電阻時，對其它路有影響；：I3I21

2

3O

I1RR

Ru

(

RF

u

RF

u

RF

u

)O

I1I2I31123Ru

(1

RF

)(

R

u

R

u

R

u

)R

RR圖6.2.3例6.2.2

電路例：用集成運放實現(xiàn)以下運算關(guān)系uO

0.2uI1

10uI2

1.3uI3I3I1I33I11O1RR解：u

1.3u

))

(0.2u

RF1

u

(

RF1

uI24O12F2ORuRR)

(uO1I2

10u

)

RF2

uu

(3I11O1RRI3

RF1

u)

(0.2uI1I3

1.3u

)u

(

RF1

uI24O12F2ORuRR)

(uO1I2

10u

)

RF2

uu

(

0.2

,

1.3

,

1,

10RF1RF2RF2R1

R3

R4

R2比較得：RF1選RF1

=20

k，得：R1

=100

k，R3

=15.4

k；選RF2

=100

k，得：R4

=100

k，R2

=10

k。R1

R1

//

R3

//

RF1

8

kR2

R2

//

R4

//

RF2

8.3k負載電流的大小與負載無關(guān)。1L

1Ru例：負載浮地的電壓-電流的轉(zhuǎn)換電路能測量較小的電壓；輸入電阻高，對被測電路影響小。流過電流表的電流1GRI

UxIGR2R1+Ux––

++RLuiR2+––

+

+iLi1

R11Rui

i

i電流-電壓變換器由圖可知vO

=

－

iS

Rf可見輸出電壓與輸入電流成比例。電流-電壓變換電路電壓-電流和電流-電壓變換器廣泛應(yīng)用于放大電路和傳感器的連接處，是很有用的電子電路。6.3

積分和微分電路6.3.1

積分電路由于“虛地”，u

=0，故uO

=

uC又由于“虛斷”，iI

=iC

，故uI

=

iIR

=

iCR得：

C

RCu

dt1i

dt

u

u

1C

IOCτ

=

RC——積分時間常數(shù)圖6.3.1R

R積分電路的輸入、輸出波形圖6.3.2t0t1tuIOtuOOUI0IORCu

dt

UI

(t

t

)u