运算放大器---张泽宇.

1、 简介 运算放大器（简称运算放大器（简称“运放运放”）是具有很高）是具有很高 放大倍数的电路单元。由于早期应用于模拟计算放大倍数的电路单元。由于早期应用于模拟计算 机中，用来完成对信号的加法，积分，微分等运机中，用来完成对信号的加法，积分，微分等运 算，故得名算，故得名“运算放大器运算放大器”。现在他的应用远远。现在他的应用远远 超出了这个范围，成为了现代电子技术中应用广超出了这个范围，成为了现代电子技术中应用广 泛的一种器件。泛的一种器件。 应用 上 信号的运算电路 比例、加、减、积分、微分 等运算。 产生方波、锯齿波等波形 信号的处理电路 信号的发生电路 有源滤波器、精密整流电路、 电压比

2、较器、采样保持电 路。 集成运算放大器集成运算放大器 符号 反相输入端， 它的对“地” 电压与输出端 对“地”的电 压极性永远相 反。 同相输入端，它对 地的电压与输出端 对“地”的电压极 性永远相同。 在电路符号图中一般不画出在电路符号图中一般不画出直流电源端。直流电源端。 不要将它们误认为电压参考方向的正负极性不要将它们误认为电压参考方向的正负极性. 若在若在a、b端同时加输入电压端同时加输入电压u- 和和u+，则有：，则有： od uA(uu )Au 其中其中: :ud 为加在同相、反相输入端之间的电压，称为为加在同相、反相输入端之间的电压，称为差分输入差分输入电电 压。压。A A为运放

3、的开环电压放大倍数。为运放的开环电压放大倍数。 Usat - -Usat - - Uo/V Ud/mV 0 实际特性实际特性 0 正 向 饱 和 电 压 反 向 饱 和 电 压 sat U sat U d u d u 0 / Vu / d uuumV 线性工作区： 正向饱和区： 反向饱和区： |ud| ud 则 uo= Usat ud- ud 则 uo= -Usat 因为A的值很大（105108），使运放工作在线性区的输入 电压值很小很小。Usat=13V, A =105，ud = 0.13mV 近似近似特性特性 理想运算放大器理想运算放大器 A Ri Ro 0 uo为有限值，则为有限值，则u

4、d=0 , ,即即u+=u-，两个输入端之，两个输入端之 间相当于短路间相当于短路( (虚短路虚短路) ) i+=0 , i =0。 。 即从输入端看进去，即从输入端看进去， 元件相当于开路元件相当于开路( (虚断路虚断路) ) 0 u i u 1 R 2 R 1 i 2 i 所示电路是同相比例放大器。试分析输出电压与输入电压所示电路是同相比例放大器。试分析输出电压与输入电压 之间的关系。之间的关系。 同相比例放大器同相比例放大器 解： 根据“虚断”和“虚短”， 有i1=i2，u-=ui，因此： 2 oi 1 i R uu R u0 i 1 2 o u) R R 1(u 对比对比 + _ uo

5、 + _ ui R1 Rf RL 2 1 _ + A + 0 u i u 1 R 2 R 1 i 2 i i 1 2 o u) R R 1 (u i 1 f o u R R u 同相同相比例放大器比例放大器 反相反相比例放大器比例放大器 0 u i u 1 R 2 R 1 i 2 i 同相比例放大器 R2=0R R1= 2 oii 1 R u(1)uu R 该电路被称为电压跟随器，或该电路被称为电压跟随器，或 单位增益放大器。单位增益放大器。 跟随器跟随器 求电路的电压增益求电路的电压增益uo/ui 解：根据解：根据“虚短虚短”， 有有u1+ = u2-=0 对节点对节点1列电压方程：列电压方

6、程： 对节点对节点2列电压方程：列电压方程： 消去节点方程中的中间量消去节点方程中的中间量 u u10 10， ，得到：得到： 0 3 0 2 10 1 R u R u R ui 0 4 0 5 10 6 R u R u R ui 4 5 6 5 3 2 1 2 R uR R uR R uR R uR oioi ) R R R R /() R R R R ( u u 4 5 3 2 1 2 6 5 i o 典型电路典型电路-加法器加法器 + _ uo R2 Rf i- - u+ u- - R1 R3 ui1 ui2 ui3 _ + + uo= - -(Rf /R1 ui1 +Rf /R2 ui2+Rf /R3 ui3) + _ uo