杭電電院復試東西模電課件2運算放大器

12運算放大器授課人：莊友誼模擬電子技術22運算放大器§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§2.4同相輸入和反相輸入放大電路的其他應用3§2.1集成電路運算放大器1.集成電路運算放大器的內(nèi)部組成單元：

將整個放大電路做在同一個半導體基片上，具有性能穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小的優(yōu)點。v-v+輸入級差分放大中間級電壓放大輸出級功率放大偏置電路vo原理框圖：vo=AVo·

（v+-v-）4運放符號：＋－v－v+

vo－＋

v－

v+

vo

Ao

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。5運算放大器外形圖62.運算放大器的電路模型：＋－v－v+voriroAvo(v+-v-)

＋－（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)Avo：Avo≥104，甚至更大，理想為

（2）輸入電阻Ri：Ri≥106Ω

，甚至更大，理想為

。（3）輸出電阻Ro：

Ro≤100Ω甚至更小，理想為0。7vivo+UOM-UOM

Ao越大，運放的線性范圍越小，必須在輸出與輸入之間加負反饋才能使其擴大輸入信號的線性范圍。例：若UOM=12V，Ao=106，則|vi|<12

V時，運放處于線性區(qū)。線性放大區(qū)輸出電壓vo不可能超過正、負電源值＋－v－v+

vo8§2.2理想運算放大器＋－v－v+voriroAvo(v+-v-)

＋－（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)Avo：Avo≥104，甚至更大，理想為

（2）輸入電阻Ri：Ri≥106Ω

，甚至更大，理想為

。（3）輸出電阻Ro：

Ro≤100Ω甚至更小，理想為0。9

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，稱其所謂的理想運放。理想運放的條件虛短路放大倍數(shù)與負載無關。分析多個運放級聯(lián)組合的線性電路時可以分別對每個運放進行。虛開路運放工作在線性區(qū)的特點1、在分析信號運算電路時對運放的處理102、分析運放組成的線性電路的出發(fā)點虛短：虛斷：放大倍數(shù)與負載無關，可以分開分析。信號的放大、運算有源濾波電路運放線性應用＋－v－v+

vo11§2.3基本線性運放電路一、同相比例運算電路：結構特點：負反饋引到反相輸入端，信號從同相端輸入。ViRf

Rp

R1I1IfVo12ii同相比例電路的特點：1.由于電壓負反饋的作用，輸出電阻小，可認為是0，因此帶負載能力強。2.由于串聯(lián)負反饋的作用，輸入電阻大。ViRf

Rp

R1I1IfVo13此電路輸入電阻大，輸出電阻小，在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。電壓跟隨器:結構特點：輸出電壓全部引到反相輸入端，信號從同相端輸入。電壓跟隨器是同相比例運算放大器的特例。ViRf

Rp

VoViVo輸出跟隨輸入變化輸入電阻大特點：AV=114二、反相比例運算電路結構特點：負反饋引到反相輸入端，信號從反相端輸入。ViRf

Rp

R1I1IfVo15電路的輸入電阻:

為保證一定的輸入電阻，當放大倍數(shù)大時，需增大Rf，而大電阻的精度差，因此，在放大倍數(shù)較大時，該電路結構不再適用。ViRf

Rp

R1I1IfVo16反相比例電路的特點：1.輸出電阻小，可認為是0，因此帶負載能力強。2.輸入電阻小，因此對輸入電流有一定的要求。3.在放大倍數(shù)較大時，該電路結構不再適用。例：求Au=?ViRf1

RpR1I1If1VoRf2

Rf3

v由虛短和虛斷的性質(zhì)，可得：18§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Vi1R4

R3R1I1I4VoVi2R2由虛短和虛斷的性質(zhì)，可得：Rf2

Rf2R2I1If2VoVi2R2Vi1Rf1

Rp1R1I1If1Vo1例：202.4.2儀用放大器R4

R4R2vov2R2v1R3

R3R1iR2vR1=v1–v2

v3v4vn3vp3iR2iR1由虛短和虛斷，可得：212.4.3求和電路VoVi1Rf

Rp

R1I1IfVi2R2I2由虛短和虛斷的性質(zhì)，可得：

實際應用時可適當增加或減少輸入端的個數(shù)，以適應不同的需要。

此電路如果以u+為輸入，則輸出為：-R1RF+ui1uoR21R22ui2注意：同相求和電路的各輸入信號的放大倍數(shù)互相影響，不能單獨調(diào)整。流入運放輸入端的電流為0（虛開路）同相求和運算:23-R1RF+ui1uoR21R22ui2R′左圖也是同相求和運算電路，如何求同相輸入端的電位？提示：1.虛開路：流入同相端的電流為0。2.節(jié)點電位法求u+。24單運放的加減運算電路

實際應用時可適當增加或減少輸入端的個數(shù)，以適應不同的需要。R2_+

R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6R2_+

R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6由虛短和虛斷的性質(zhì)，可得：26優(yōu)點：元件少，成本低。缺點：要求R1//R2//R5=R3//R4//R6。阻值的調(diào)整計算不方便。單運放的加減運算電路改進：采用雙運放電路。27例：設計一個加減運算電路，RF=240k

，使uo=10ui1+8ui2-20ui3解:(1)畫電路：

系數(shù)為負的信號從反相端輸入，系數(shù)為正的信號從同相端輸入。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3(2)求各電阻值：-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3uo=10ui1+8ui2-20ui3對稱性要求29雙運放的加減運算電路-RF1+ui1uo1R1ui2R2R3-RF2+uoR4ui3R5R6302.4.4積分電路和微分電路viC

Ri