電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)康華光02 運(yùn)算放大器

1、12.1 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器2.2 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器2.3 基本線性運(yùn)放電路基本線性運(yùn)放電路2.4 同相輸入和反相輸入放大電同相輸入和反相輸入放大電 路的其他應(yīng)用路的其他應(yīng)用2集成電路集成電路 把整個電路中的元器件及其連接導(dǎo)線制把整個電路中的元器件及其連接導(dǎo)線制造在一塊半導(dǎo)體基片上，構(gòu)成特定功能的電子電路。造在一塊半導(dǎo)體基片上，構(gòu)成特定功能的電子電路。集成電路集成電路集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種集成電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種集成電路。3具有很高開環(huán)具有很高開環(huán)放大倍數(shù)放大倍數(shù)的多級的多級放大電路放大電路。2.1 集成電路運(yùn)算放大

2、器集成電路運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖4運(yùn)算放大器的代表符號運(yùn)算放大器的代表符號（a）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號 （b）國內(nèi)外常用符號）國內(nèi)外常用符號反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端輸出端輸出端5運(yùn)算放大器的電路模型運(yùn)算放大器的電路模型開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益ovAir輸入電阻輸入電阻or輸出電阻輸出電阻6通常：通常： 開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益 Avo 105 （很高）（很高） 輸入電阻輸入電阻 ri 106 （很大）（很大） 輸出電阻輸出電阻 ro 100 （很?。ê苄。?運(yùn)算放大器的電路模型運(yùn)算放大器的電路模型7 vo= f (v

3、i)線性區(qū)：線性區(qū)：vo = Avo(vP- vN )飽和區(qū)：飽和區(qū)： V+V- vP-vN vo O當(dāng)當(dāng)Avo(vP-vN) V+ 時時 vO= + Vom =V+ 當(dāng)當(dāng)Avo(vP-vN) V-時時 vO = - Vom = V-8 解：解：輸入電壓的最輸入電壓的最小幅值小幅值voAVvvomnpV1010V106例：例：6Vo10A 電路如圖所示，運(yùn)放的開環(huán)電壓增益電路如圖所示，運(yùn)放的開環(huán)電壓增益 ，輸入，輸入電阻電阻 ，輸出電阻，輸出電阻 ，電源電壓，電源電壓 。求運(yùn)放輸出電壓為飽和值時。求運(yùn)放輸出電壓為飽和值時輸入電壓的最小幅值輸入電壓的最小幅值9i10r 75orVVVV1010，

4、？npvv92.2 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)放的電路模型理想運(yùn)放的電路模型為為簡化分析簡化分析，可把實(shí)際的運(yùn)算放大器看作是，可把實(shí)際的運(yùn)算放大器看作是理想的理想的運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器。理想運(yùn)放的理想運(yùn)放的主要條件主要條件:l開環(huán)電壓放大倍數(shù)：開環(huán)電壓放大倍數(shù)：Avo l開環(huán)輸入電阻：開環(huán)輸入電阻：ril開環(huán)輸出電阻：開環(huán)輸出電阻：ro0l輸出電壓的極限值等于運(yùn)放的輸出電壓的極限值等于運(yùn)放的電源電壓：電源電壓： + Vom V+ - Vom V-101. 1. 線性區(qū)線性區(qū)vp = vnvp - vn riip = in = 0 稱為稱為虛短虛短。 稱為稱為虛斷虛斷。 加負(fù)反饋時加負(fù)

5、反饋時理想運(yùn)放的特性理想運(yùn)放的特性vp vn vo V+ V- O理想特性理想特性11理想運(yùn)放的特性理想運(yùn)放的特性2. 2. 飽和區(qū)飽和區(qū) 開環(huán)或加正反饋時開環(huán)或加正反饋時vO = V+ (2) 當(dāng)當(dāng) vp vn 時，時，vO =V- (1) 當(dāng)當(dāng) vp vn時，時， vp vnvo122.3 基本線性運(yùn)放電路基本線性運(yùn)放電路2.3.1 同相放大電路同相放大電路2.3.2 反相放大電路反相放大電路132.3.1 同相放大電路同相放大電路1. 基本電路基本電路 電路圖電路圖小信號等效電路模型小信號等效電路模型142. 幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算（1）電壓增益）電壓增益Av 根據(jù)

6、根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷的概念有的概念有12121io1RRRRRAvvvipnvvv2no1nRvvRvi12o)1 (vRRv輸出與輸入同相輸出與輸入同相（可作為公式直接使用）（可作為公式直接使用）15（2）輸入電阻）輸入電阻Ri 輸入電阻定義輸入電阻定義 iiiivR 根據(jù)根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷有有 vivp，ii ip0所以所以 iiiivR（3）輸出電阻）輸出電阻Ro Ro016電路圖電路圖3. 電壓跟隨器電壓跟隨器根據(jù)根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷有有vovn= vp vi1iovvvA 當(dāng)當(dāng) R1= 或或 R2 = 0 時，時，17電壓跟隨器的作用電壓跟隨器的作用無電壓跟隨器時無電壓

7、跟隨器時負(fù)載上得到的電壓負(fù)載上得到的電壓sssLsLo01. 011001vvvvRRR有電壓跟隨器時有電壓跟隨器時ip=0，vpvs根據(jù)根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷有有vovn= vp vs182.3.2 反相放大電路反相放大電路1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 電路圖電路圖192. 幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算（1）電壓增益）電壓增益Av 根據(jù)根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷的概念有的概念有12ioRRAvvv（可作為公式直接使用）（可作為公式直接使用）0pn vv2on1niRvvRvvi12ovRRv輸出與輸入反相輸出與輸入反相20（2）輸入電阻）輸入電阻Ri 11ii1ii/RRiRvvv

8、（3）輸出電阻）輸出電阻Ro Ro0212.4 同相輸入和反相輸入同相輸入和反相輸入放大電路的其他應(yīng)用放大電路的其他應(yīng)用2.4.1 求差電路求差電路2.4.2 儀用放大器儀用放大器2.4.3 求和電路求和電路2.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路22利用差分式電路以實(shí)現(xiàn)求差運(yùn)算利用差分式電路以實(shí)現(xiàn)求差運(yùn)算i114i2323141O)(vRRvRRRRRRv 利用利用疊加原理疊加原理：可看作是反相放大電路可看作是反相放大電路1i14ovRRv可看作是同相放大電路可看作是同相放大電路p14 o)1 (vRRv2i3 2314)1 (vRRRRR2.4.1 求差電路求差電路23i114i2

9、323141O)(vRRvRRRRRRv當(dāng)當(dāng),2314RRRR則則)(i1i214ovvRRv若繼續(xù)有若繼續(xù)有,14RR 則則i1i2ovvv24一種高輸入電阻的差分電路一種高輸入電阻的差分電路)1 (i1121i2222O2vvvRRRRi1121)1 (O1vvRRo1i2222O2vvvRR252.4.2 儀用放大器儀用放大器21vvv1R)2(12143RRR1Rvvv)(-4334ovvvRR)(21 (211234OvvvRRRR262.4.3 求和電路求和電路1ni1-Rvvfon-Rvv 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷，并列，并列N點(diǎn)的點(diǎn)的KCL方程方程，得：，得：2i2f1 i1

10、fo-vRRvRRvf21RRR若若0pn vv2ni2-Rvv R2 Rf R1 vI2 vI1 iI vO N P + 則有則有)(2i1 iovvv27輸出再接一級反相電路輸出再接一級反相電路R2RfR1vS2vS1iIvO1NP+RRvO+2S1Sovvv可得可得R2RfR1vS2vS1iIvONP+)(2S1Sovvv282.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路式中，負(fù)號表示式中，負(fù)號表示vO與與vI在相位上是相反的。在相位上是相反的。0Pn vv21ii tvRCvd1Io（積分運(yùn)算）（積分運(yùn)算） 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷：RviI1tvCid)d(-O2tvCRvd)d(-OI一、積分電路一、積分電路29當(dāng)當(dāng)vI為階躍電壓時，有：為階躍電壓時，有：tVRCvd1IOvItORCVVtI0積分飽和積分飽和 V-votO V+vI = VI 0 vI = VI 0 VIVItRCVI線性積分時間線性積分時間300pn vv21ii tvRCvddIO（微分運(yùn)算）（微分運(yùn)算） 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷：Rvio2tvCiddI1二、微分電路二、微分電路31 當(dāng)當(dāng)vI為階躍電壓時，有為階躍電壓時，有tvRCvddIOOvO tOvItVI32本章本章 要要 求求、了解集成運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電路模型和性能特點(diǎn)，了