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1、第二章第二章 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器2.1 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器1. 集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元圖圖2.1.1 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2.1 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器1. 集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元圖圖2.1.2 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2. 運(yùn)算放大器的電路模型運(yùn)算放大器的電路模型圖圖2.1.3 運(yùn)算放大器的電路模型運(yùn)算放大器的電路模型通常:通常: 開環(huán)電壓增益
2、開環(huán)電壓增益 Avo的的 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。?vOAvo(vPvN) ( V vO V ) 2. 運(yùn)算放大器的電路模型運(yùn)算放大器的電路模型當(dāng)當(dāng)Avo(vPvN) V 時(shí)時(shí) vO V 當(dāng)當(dāng)Avo(vPvN) V- -時(shí)時(shí) vO V- -電壓傳輸特性電壓傳輸特性 vO f (vPvN)線性范圍內(nèi)線性范圍內(nèi) vOAvo(vPvN)Avo斜率斜率2.2 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器1. vo o的飽和極限值等于運(yùn)放的的飽和極限值等于運(yùn)放的電源電壓電源電壓V和和V 2. 運(yùn)放的開環(huán)電壓增益很高運(yùn)放的
3、開環(huán)電壓增益很高 若(若(vPvN)0 則則 vO= +Vom=V 若(若(vPvN)0 則則 vO= Vom=V 3. 若若V vO R3時(shí),時(shí),(1)試證明)試證明Vs( R3R1/R2 ) Im 解(解(1)根據(jù)虛斷有)根據(jù)虛斷有 Ii =0所以所以 I2 = Is = Vs / R1 例例2.3.3直流毫伏表電路直流毫伏表電路(2)R1R2150k ,R31k ,輸,輸入信號電壓入信號電壓Vs100mV時(shí),通過毫伏時(shí),通過毫伏表的最大電流表的最大電流Im(max)? 又又根據(jù)虛短有根據(jù)虛短有 Vp = Vn =0所以所以: VP VN = I2R2 +R3 (I2 - - Im ) =
4、 0所以所以m2sIRRRRV331當(dāng)當(dāng)R2 R3時(shí),時(shí),Vs( R3R1/R2 ) Im (2)代入數(shù)據(jù)計(jì)算即可)代入數(shù)據(jù)計(jì)算即可問題:同相輸入端與輸出之間是否存在反饋回路?uiRfR1R2i-uoi+_+u+u-RfuiR1R2i-uoi+_+u+u-例:判斷電路滿足“虛短”或“虛地”的條件。uiRfR1R2i-uoi+_+u+u-練習(xí):判斷電路是否滿足“虛短”或“虛地”的條件。問:電路的最終輸出?10k10kR2i-uoi+_+例:求電路的輸出電壓。3Vu+u-003,010103uuuuuuV 10k10ki-uoi+_+練習(xí):求電路的輸出電壓。3Vu+u-03uV10k5ki-uoi
5、+_+例:求電路的輸出電壓。3Vu+u-0uuii10k運(yùn)放放大電路接入負(fù)反饋回路,滿足“虛短”和“虛斷”的條件,可得:3uV0010/210 10uuu聯(lián)立,求得:010(1) 3610uV 10ki-uoi+_+例:求電路的輸出電壓。3Vu+u-03uV2.4 同相輸入和反相輸入放同相輸入和反相輸入放大電路的其他應(yīng)用大電路的其他應(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2.4.1 求差電路求差電路 從結(jié)構(gòu)上看,它是反相輸從結(jié)構(gòu)上看,它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電入和同相輸入相結(jié)合的放大電
6、路。路。4on1ni1RvvRvv 3p2pi20RvRvv i114i2323141ovRRvRRRRRRv )(當(dāng)當(dāng),2314RRRR 則則)(i1i214ovvRRv 若繼續(xù)有若繼續(xù)有,14RR 則則i1i2ovvv 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷和和N N、P P點(diǎn)點(diǎn)的的KCLKCL得:得:pnvv 2.4.1 求差電路求差電路從放大器角度看從放大器角度看14i1i2odRRvvvAv 時(shí),時(shí),2314RRRR )(i1i214ovvRRv 增益為增益為(該電路也稱為差分電路或減法電路)(該電路也稱為差分電路或減法電路)2.4.1 求差電路求差電路一種高輸入電阻的差分電路一種高輸入電阻的差
7、分電路1212202212(2)iiRRRvvvR當(dāng)時(shí),則:2.4.2 儀用放大器儀用放大器)21(123421ORRRRA vvvv2.4.3 求和電路求和電路1ni1-Rvv3on-Rvv 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷和和N N點(diǎn)的點(diǎn)的KCLKCL得:得:2i231 i13o-vRRvRRv 321RRR 若若0pn vv2ni2-Rvv 則有則有2i1 io-vvv (該電路也稱為加法電路)(該電路也稱為加法電路)2.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路1. 積分電路積分電路式中,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。根據(jù)根據(jù)“虛短虛短”,得,得根據(jù)根據(jù)“虛斷虛斷”,得,得0NPvv0i i因此因此RiiI12v 電容器被充電,其充電電流為電容器被充電,其充電電流為2i設(shè)電容器設(shè)電容器C的初始電壓為零,則的初始電壓為零,則 tRCtiCd1d1I2ONvvv tRCd1IOvv(積分運(yùn)算)(積分運(yùn)算)2.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路當(dāng)當(dāng)vI I為階躍電壓時(shí),有為階躍電壓時(shí),有vO與與 t 成線性關(guān)系成線性關(guān)系 tRCd1IOvvtRCVi tV i 1. 積分電路積分電路2.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路2. 微分電路微分電路RtCONIddvvvtRCddI
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