第二章运算放大器

1、2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 2 2 运算放大器运算放大器 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路 2.4 同相输入和反相输入放大电同相输入和反相输入放大电 路的其他应用路的其他应用 本章重点与难点本章重点与难点 重点：重点： （1）掌握掌握理想运放的特点理想运放的特点. （2）掌握基本掌握基本运放电路的分析运放电路的分析虚短、虚断虚短、虚断分析法分析法. （3）掌握掌握运放线性应用运放线性应用 难点：难点： （1）集成运放电路内部结构图）集成运放电路内部结构图. （2）集成运放的电路模型）集成运放的电路模型. 2.1 集成电路运算放大器

2、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集成电路运算放大器的内部组成单元 图图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图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集成电路运算放大器的内部组成单元 图图2.1.2 运算放大器的代表符号运算放大器的代表符号 （a）国家标准规定的符号）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号）国内外常用符号 结论：结论：运算运算 放大器是开环放大器是开环 电压增益很高电压增益很高 的电压放大器的电压放大器 2. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 图图2.1.3 运算放大器

3、的电路模型运算放大器的电路模型 通常：通常： 开环开环电压增益电压增益 Avo的的 105 （很高）（很高） 输入电阻输入电阻 ri 106 （很大）（很大） 输出电阻输出电阻 ro 100 （很小）（很小） vOAvo(vPvN) （ V vO V ） ） 注意输入输出的相位关注意输入输出的相位关 系系 2. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 当当Avo(vPvN) V 时 时 vO V 当当Avo(vPvN) V- -时时 vO V- - 电压传输特性电压传输特性 vO f (vPvN) 线性范围内线性范围内 vOAvo(vPvN) Avo斜率斜率 结论：结论：整体呈非线性，局部为

4、线性整体呈非线性，局部为线性. 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 1. vo o的饱和极限值等于运放的饱和极限值等于运放 的电源电压的电源电压V 和 和V 2. 运放的开环电压增益很高运放的开环电压增益很高 若（若（vPvN）0 则则 vO= +Vom=V 若（ 若（vPvN）0 则则 vO= Vom=V 3. 若若V vO R3时: （1）试证明 【解解】：（1）根据虚断有）根据虚断有 Ii =0 所以所以 Is = I2; 【例题例题2】P28例例2.3.4 (2) R1R2150k，R31k，输入 信号电压Vs100mV时，通过毫伏 表的最大电流IM(max)？ 23s 31 ()

5、M RRV I RR 当R2 R3时，Vs( R3R1/R2 ) IM （2）代入数据计算即可：）代入数据计算即可： 直流毫伏表电路直流毫伏表电路 VSR1R2V0 02 0 121 ; S S VVR VV RRR 0 2233 3 ; SM V IIIIII R 又 132 (/) SM VR RR I 23M III分析：分析： I3 2.4 同相输入和反相输入同相输入和反相输入 放大电路的其他应用放大电路的其他应用 2.4.1 求差电路求差电路 2.4.2 仪用放大器仪用放大器 2.4.3 求和电路求和电路 2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路 2.4.1 求差电路求差电路

6、 从结构上看，它是反相从结构上看，它是反相 输入和同相输入相结合的放输入和同相输入相结合的放 大电路。大电路。 4 on 1 ni1 R vv R vv 3 p 2 pi2 0 R v R vv i1 1 4 i2 32 3 1 41 o v R R v RR R R RR v )( 当当, 2 3 1 4 R R R R 则则 )( i1i2 1 4 o vv R R v 若继续有若继续有, 14 RR 则则 i1i2o vvv 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和N N、P P 点的点的KCL得：得： pn vv 2.4.1 求差电路求差电路 1 4 i1i2 o d R R vv v Av 时

7、，时， 2 3 1 4 R R R R )( i1i2 1 4 o vv R R v 增益为增益为 （该电路也称为差分电路或减法电路）（该电路也称为差分电路或减法电路） 从放大器角度看从放大器角度看 1234 =RRRR当时 i2 2 2 P vu i R np12 =vvRR由于，且 i1 1 1 N vu i R 21 iii 所以 2.4.1 求差电路求差电路 输入电阻：输入电阻： i2i112 ()vvi RR 21 iii 且 i2i1 12 , i vv RRR i 因此 输出电阻：输出电阻： / /0 ooo RrRr 1234 =RRRR当时 i222P vi Ru i111N

8、 vi Ru i2i1 2211 2211 () i PN uvv i Rui Ru i Ri R 2.4.1 求差电路求差电路 一种高输入电阻的差分电路一种高输入电阻的差分电路 21211 o1i1i1 11 (1) RRR vvv RR np1 i vvu 1 o 211 n R vv RR 1 2.4.1 求差电路求差电路 一种高输入电阻的差分电路一种高输入电阻的差分电路 A A2 2为一个求差电路：为一个求差电路： o12 222 22 i2 222 NNO P uuuu RR R uv RR 2221 o2i2i1 21 (1) RR vvv RR o1i1 2vv 121 =RR当

9、时 22 o2i2i1 2 2 R vvv R 2.4.2 仪用放大器仪用放大器 ) 2 1( 1 2 3 4 21 O R R R R A vv v v 2.4.3 求和电路求和电路 1 ni1 - R vv 3 on - R vv 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和N N点点 的的KCLKCL得：得： 2i 2 3 1 i 1 3 o -v R R v R R v 321 RRR 若若 0 pn vv 2 ni2 - R vv 则有则有 2i1 io -vvv （该电路也称为加法电路）（该电路也称为加法电路） 2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路 1. 积分电路积分电路 式中，负号

10、表示式中，负号表示vO与与vI在相位上是相反的。在相位上是相反的。 根据根据“虚短虚短”，得，得 根据根据“虚断虚断”，得，得 0 PP vv 0 i i 因此因此 R ii I 12 v 电容器被充电，其充电电流为电容器被充电，其充电电流为 2 i 设电容器设电容器C的初始电压为零，则的初始电压为零，则 t RC ti C d 1 d 1 I 2ON v vv t RC d 1 IO vv （积分运算）（积分运算） 2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路 当当vI I为阶跃电压时，有为阶跃电压时，有 vO与与 t 成线性关系成线性关系 t RC d 1 IO vv t RC Vi t V i 1. 积分电路积分电路 2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路 2. 微分电路微分电路 t RC d d I O v v end 开环与闭环开环与闭环 (Open Loop and Close Loop) 开环