模電16(運算放大器)

2.1集成電路運算放大器2運算放大器2.2理想運算放大器2.3基本線性運放電路2.4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1.集成電路運算放大器的內部組成單元圖2.1.2運算放大器的代表符號（a）國家標準規(guī)定的符號（b）國內外常用符號2.運算放大器的電路模型圖2.1.3運算放大器的電路模型通常：開環(huán)電壓增益

Avo的≥105（很高）輸入電阻

ri

≥106Ω（很大）輸出電阻

ro

≤100Ω（很?。?/p>

vO＝Avo(vP－vN)（V－＜vO＜V＋）

注意輸入輸出的相位關系2.運算放大器的電路模型當Avo(vP－vN)≥V＋時

vO＝

V＋

當Avo(vP－vN)≤

V-時

vO＝

V-電壓傳輸特性

vO＝

f

(vP－vN)線性范圍內vO＝Avo(vP－vN)Avo——斜率2.2理想運算放大器1.

vO的飽和極限值等于運放的電源電壓V＋和V－

2.運放的開環(huán)電壓增益很高

若（vP－vN）＞0

則vO=+Vom=V＋

若（vP－vN）＜0

則vO=–Vom=V－

3.若V－<vO<V＋

則（vP－vN）0

4.輸入電阻ri的阻值很高

使iP≈0、iN≈0

5.輸出電阻很小，ro

≈0理想：ri≈∞

ro≈0

Avo→∞vO＝Avo(vP－vN)圖2.2.1運放的簡化電路模型2.3基本線性運放電路2.3.1同相放大電路2.3.2反相放大電路均屬負反饋電路，工作在線性區(qū)2.3.1同相放大電路（a）電路圖（b）小信號電路模型圖2.3.1同相放大電路1.基本電路

2.3.1同相放大電路3.輸入電阻Ri

4.輸出電阻Ro

Ro→02.電壓增益同相輸入端輸入電壓增益為正2.3.1同相放大電路5.電壓跟隨器根據(jù)虛短和虛斷有vo＝vn≈vp＝vi電壓跟隨器的作用無電壓跟隨器時負載上得到的電壓電壓跟隨器時ip≈0，vp＝vs根據(jù)虛短和虛斷有vo＝vn≈vp＝vs2.3.2反相放大電路（a）電路圖（b）由虛短引出虛地vn≈0

圖2.3.5反相放大電路1.基本電路

2.幾項技術指標的近似計算（1）電壓增益Av

2.3.2反相放大電路（2）輸入電阻Ri

（3）輸出電阻Ro

Ro→0當R2>>R3時，（1）試證明VS＝(R3R1/R2)IM

解:（1）根據(jù)虛斷有II

=0所以I2

=IS

=VS

/

R1

例2.3.3直流毫伏表電路（2）R1＝R2＝150k，R3＝1k，輸入信號電壓VS＝100mV時，通過毫伏表的最大電流IM(max)＝？又根據(jù)虛短有VP

=

VN

=0R2和R3相當于并聯(lián)，所以–I2R2

=R3(I2-IM)所以當R2>>R3時，VS＝(R3R1/R2)IM

（2）代入數(shù)據(jù)計算即可2.4同相輸入和反相輸入放大電路的其他應用2.4.1求差電路2.4.2儀用放大器2.4.3求和電路2.4.4積分電路和微分電路2.4.1求差電路從結構上看，它是反相輸入和同相輸入相結合的放大電路。當則若繼續(xù)有則根據(jù)虛短、虛斷和n、p點的KCL得：2.4.1求差電路從放大器角度看時，增益為（該電路也稱為差分電路或減法電路）2.4.1求差電路一種高輸入電阻的差分電路2.4.2儀用放大器2.4.3求和電路根據(jù)虛短、虛斷和n點的KCL得：若則有（該電路也稱為加法電路）2.4.4積分電路和微分電路1.積分電路式中，負號表示vO與vI在相位上是相反的。根據(jù)“虛短”，得根據(jù)“虛斷”，得因此電容器被充電，其充電電流為設電容器C的初始電壓為零，則（積分運算）2.4.4積分電路和微分電路當vI為階躍電壓時，有vO與t成線性關系1.積分電路2.4.4積分電路和微分電路2.微分電路歸納與推廣ZfZ1＋－AVs(S)Vo(S)I

(S)If(S)上面討論的加法、減法、積分、微分等運算電路可用下列一般形式表示：Z1、Zf：運算阻抗可以是R、C、L的串、并聯(lián)，均為S=jω（復頻率變量）的函數(shù)。S=jω表示微分運算表示積分運算感抗容抗則－－傳遞函數(shù)一般形式改變Z1、Zf的形式，可實現(xiàn)各種基本運算。

右側括號內第一、二兩項表示比例運算；第三項表示微分運算；第四項表示積分運算；此為比例-積分-微分運算電路，在自動控制系統(tǒng)中常用于組成PID調節(jié)器。比例-積分運算用于提高調節(jié)精度，微分運算則用于加速過渡過程。傳遞函數(shù)：6.6變跨導式模擬乘法器6.6.1變跨導式模擬乘法器的工作原理6.6.2模擬乘法器的應用不做要求，感興趣者自學1.運算電路6.6.2模擬乘法器的應用乘方1.運算電路6.6.2模擬乘法器的應用除法只有當vX2為正極性時，才能保證運算放大器是處于負反饋工作狀態(tài)，而vX1則可正可負，故屬二象限除法器。利用虛短和虛斷概念有得由乘法器的功能有1.運算電路6.6.2模擬乘法器的應用開平方利用虛短和虛斷概念有得由乘法器的功能有vi必須為負值時，電路才能正常工作。2.壓控放大器6.6.2模擬乘法器的應用