模电16(运算放大器)

2.1集成电路运算放大器,2运算放大器,2.2理想运算放大器,2.3基本线性运放电路,2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用,2.1集成电路运算放大器,1.集成电路运算放大器的内部组成单元,图2.1.1集成运算放大器的内部结构框图,2.1集成电路运算放大器,1.集成电路运算放大器的内部组成单元,图2.1.2运算放大器的代表符号（a）国家标准规定的符号（b）国内外常用符号,2.运算放大器的电路模型,图2.1.3运算放大器的电路模型,通常：开环电压增益Avo的105（很高）,输入电阻ri106（很大）,输出电阻ro100（很小）,vOAvo(vPvN)（VvOV）,注意输入输出的相位关系,2.运算放大器的电路模型,当Avo(vPvN)V时vOV,当Avo(vPvN)V-时vOV-,电压传输特性vOf(vPvN),线性范围内vOAvo(vPvN),Avo斜率,2.2理想运算放大器,1.vO的饱和极限值等于运放的电源电压V和V,2.运放的开环电压增益很高若（vPvN）0则vO=+Vom=V若（vPvN）0则vO=Vom=V,3.若VR3时，（1）试证明VS(R3R1/R2)IM,解:（1）根据虚断有II=0,所以I2=IS=VS/R1,例2.3.3直流毫伏表电路,（2）R1R2150k，R31k，输入信号电压VS100mV时，通过毫伏表的最大电流IM(max)？,又根据虚短有VP=VN=0,R2和R3相当于并联，所以I2R2=R3(I2-IM),所以,当R2R3时，VS(R3R1/R2)IM,（2）代入数据计算即可,2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用,2.4.1求差电路,2.4.2仪用放大器,2.4.3求和电路,2.4.4积分电路和微分电路,2.4.1求差电路,从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。,当,则,若继续有,则,根据虚短、虚断和n、p点的KCL得：,2.4.1求差电路,从放大器角度看,时，,增益为,（该电路也称为差分电路或减法电路）,2.4.1求差电路,一种高输入电阻的差分电路,2.4.2仪用放大器,2.4.3求和电路,根据虚短、虚断和n点的KCL得：,若,则有,（该电路也称为加法电路）,2.4.4积分电路和微分电路,1.积分电路,式中，负号表示vO与vI在相位上是相反的。,根据“虚短”，得,根据“虚断”，得,因此,电容器被充电，其充电电流为,设电容器C的初始电压为零，则,（积分运算）,2.4.4积分电路和微分电路,当vI为阶跃电压时，有,vO与t成线性关系,1.积分电路,2.4.4积分电路和微分电路,2.微分电路,归纳与推广,上面讨论的加法、减法、积分、微分等运算电路可用下列一般形式表示：,Z1、Zf：运算阻抗可以是R、C、L的串、并联，均为S=j（复频率变量）的函数。,S=j表示微分运算,表示积分运算,感抗,容抗,则,传递函数一般形式,改变Z1、Zf的形式，可实现各种基本运算。,右侧括号内第一、二两项表示比例运算；第三项表示微分运算；第四项表示积分运算；此为比例-积分-微分运算电路，在自动控制系统中常用于组成PID调节器。比例-积分运算用于提高调节精度，微分运算则用于加速过渡过程。,传递函数：,6.6变跨导式模拟乘法器,6.6.1变跨导式模拟乘法器的工作原理,6.6.2模拟乘法器的应用,不做要求，感兴趣者自学,1.运算电路,6.6.2模拟乘法器的应用,乘方,1.运算电路,6.6.2模拟乘法器的应用,除法,只有当vX2为正极性时，才能保证运算放大器是处于负反馈工作状态，而vX1则可正可负，故属二象限除法器。,利用虚短和虚断概念有,得,由乘法器的功能有,1.运算电路,6.6.2模拟乘法器的应用,开平方,利用虚短和虚断概念有,得,由乘法器的功能有,vi必须为负值时，电路才能正常工作。,2.压控放大器,6.6.2模拟乘法器的应用,乘法器的一个输入端加一直流控制电压VC，另一输入端加一信号电压vs时，乘法器就成了增益为KVc的