模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)：第2章 運(yùn)算放大器

第2章運(yùn)算放大器電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容本章將主要介紹四大類集成運(yùn)算電路：比例運(yùn)算電路加、減運(yùn)算電路積分和微分運(yùn)算電路有源濾波電路的作用及分類對數(shù)和反對數(shù)運(yùn)算電路電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本章解決問題所用的分析方法理想集成運(yùn)放工作在線性工作區(qū)時(shí)所具有的兩個重要特點(diǎn)：疊加定理（之所以可以用它，是因?yàn)楸菊掠懻摰膬?nèi)容都是線性的）。

虛短：vP=vN

虛斷：iP=iN＝0電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)放的兩種工作狀態(tài)1.運(yùn)放的電壓傳輸特性設(shè)：電源電壓±VCC=±10V。

運(yùn)放的Aod=104│Ui│≤1mV時(shí)，運(yùn)放處于線性區(qū)。Aod越大，線性區(qū)越小，當(dāng)Aod→∞時(shí)，線性區(qū)→00uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)+10V-10V+Uom-Uom0uoui電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.理想運(yùn)算放大器開環(huán)電壓放大倍數(shù)Aod=∞差模輸入電阻Rid=∞輸出電阻Ro=0為了擴(kuò)大運(yùn)放的線性區(qū)，給運(yùn)放電路引入負(fù)反饋：理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的條件：電路中有負(fù)反饋！運(yùn)放工作在線性區(qū)的分析方法：虛短（u+=u-）虛斷（ii+=ii-=0）3.線性區(qū)電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)4.非線性區(qū)（正、負(fù)飽和狀態(tài)）運(yùn)放工作在非線性區(qū)的條件：電路開環(huán)工作或引入正反饋！運(yùn)放工作在非線性區(qū)的分析方法在下一章討論+10V-10V+Uom-Uom0uoui電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.1基本運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算虛地點(diǎn)i1=if

（虛斷）因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷u+

=0

u－=u+=0（虛地）反饋組態(tài)：電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓放大倍數(shù):一.比例運(yùn)算電路電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)例題1.R1=10k

,Rf=20k,ui

=-1V。求:uo、Ri。說明R0的作用，R0應(yīng)為多大？特點(diǎn)：共模輸入電壓=0（u－=u+=0）缺點(diǎn)：輸入電阻?。?/p>

Ri=R1）R0為平衡電阻(使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等):R0=R1//Rf電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)采用T型反饋網(wǎng)絡(luò)的反相比例電路目的：在高比例系數(shù)時(shí)，避免R1阻值太小，使輸入電阻太小。分析：u+=u-=0（虛短）

i1=i2（虛斷）電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)同相比例運(yùn)算電路u-=u+=uii1=if（虛斷）平衡電阻R=Rf//R1因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷反饋方式：電壓串聯(lián)負(fù)反饋特點(diǎn)：輸入電阻高缺點(diǎn)：共模輸入電壓≠0（u－=u+=ui）電壓放大倍數(shù):電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Au=1電壓跟隨器此電路是同相比例運(yùn)算的特殊情況，輸入電阻大，輸出電阻小。在電路中作用與分立元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。ui=u+=u-=uo因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷：電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（1）反相加法器若R1=R2=R,

平衡電阻R0=R1//R2//Rfi1+i2=if二.加、減運(yùn)算電路加法運(yùn)算電路虛地電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（2）同相求和運(yùn)算當(dāng)R1=R2=Rf

=R時(shí),同相比例運(yùn)算:電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)減法運(yùn)算電路（1）利用加法器和反相比例器電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)疊加原理（2）差動減法器

ui1作用

ui2作用

綜合：則有：電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)積分電路三.積分和微分運(yùn)算電路電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)如果u

i=直流電壓,輸出將反相積分，經(jīng)過一定的時(shí)間后輸出飽和。tui0tuo0-UomTM積分時(shí)間設(shè)Uom=15V,ui=+3V,

R=10k,C=1F求積到飽和值的時(shí)間：反相積分器：電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)練習(xí):畫出在給定輸入波形作用下積分器的輸出波形。tui0212345tuo0-2-4-6電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用舉例：輸入方波，輸出是三角波。tui0tuo0電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)微分電路u-=u+=0電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)tui0tuo0例：,求uo。90°電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一.對數(shù)電路2.3對數(shù)和反對數(shù)運(yùn)算電路利用PN結(jié)的指數(shù)特性實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算返回電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)BJT的發(fā)射結(jié)有注意：ui必須大于零，電路的輸出電壓小于0.7V利用虛短和虛斷，有用三極管實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

二.反對數(shù)（指數(shù)）電路電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)uO是ui的反對數(shù)運(yùn)算（指數(shù)運(yùn)算）用三極管實(shí)現(xiàn)反對數(shù)運(yùn)算電路利用虛短和虛斷，電路有要求以上兩個電路溫漂很嚴(yán)重，實(shí)際電路都有溫度補(bǔ)償電路電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。濾波器的功能：對頻率進(jìn)行選擇,過濾掉噪聲和干擾信號，保留下有用信號。

2.5有源濾波電路

濾波器的分類：低通濾波器（LPF）；高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）；帶阻濾波器（BEF）電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)ω|A|0ωC通帶阻帶A0ω|A|0ωCA0通帶阻帶ω|A|0ωC1A0阻阻ωC2通ω|A|0ωC1A0阻ωC2通通各種濾波器理想的幅頻特性：（1）低通（2）高通（3）帶通（4）帶阻電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

濾波器的用途濾波器主要用來濾除信號中無用的頻率成分，例如，有一個較低頻率的信號，其中包含一些較高頻率成分的干擾。電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.一階RC低通濾波器(無源)一.低通有源濾波器傳遞函數(shù)：截止頻率：幅頻特性：電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)此電路的缺點(diǎn)：1、帶負(fù)載能力差。2、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。幅頻特性：0.707

H截止頻率01|A|電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.一階有源低通濾波器傳遞函數(shù)：通帶增益：截止頻率：電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)幅頻特性及幅頻特性曲線傳遞函數(shù)：幅頻特性：缺點(diǎn)：阻帶衰減太慢。

H0.7071+Rf/R101+Rf/R1|A|電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.二階有源低通濾波器傳遞函數(shù)：電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

當(dāng)Ao＜3時(shí)，濾波器可以穩(wěn)定工作。此時(shí)特性與Q有關(guān)。當(dāng)Q=0.707時(shí)，幅頻特性較平坦。當(dāng)f＞＞fL時(shí)，幅頻特性曲線的斜率為-40dB/dec。

當(dāng)Ao≥3時(shí)，源濾波器自激。幅頻特性及幅頻特性曲線電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本章小結(jié)（1）集成運(yùn)放可以構(gòu)成加法、減法、積分、微分、對數(shù)和反對數(shù)等多種運(yùn)算電路。在這些電路中，均存在深度負(fù)反饋。因此，運(yùn)放