第二章运算放大器

1、 2-12-1概述概述 2-22-2基本运算电路基本运算电路 主要内容：主要内容： 鲁东大学鲁东大学鲁东大学鲁东大学重点：重点： 1 1虚短、虚断、虚地的概念和运用虚短、虚断、虚地的概念和运用 2 2基本运算电路中的加法、减法、积分电路基本运算电路中的加法、减法、积分电路 难点：难点： 1 1积分电路的分析与实现积分电路的分析与实现 传感器接传感器接收器收器隔离、滤波隔离、滤波放大、阻抗放大、阻抗变换变换运算、转换运算、转换、比较、比较功率放大功率放大第二章第二章第九章第九章第八章第八章信号的产生信号的产生第十章第十章 直流电源直流电源鲁东大学鲁东大学第四、五、六章第四、五、六章我们本应知道（

2、熟悉）可是现在还不熟悉的我们本应知道（熟悉）可是现在还不熟悉的几个概念：几个概念：1 1、同相输入端、反相输入端、同相输入端、反相输入端到了第四章（三极管），这个问题就迎刃而解了！到了第四章（三极管），这个问题就迎刃而解了！2 2、差分输入（差模输入电压）、差分输入（差模输入电压）到了第六章（集成运算放大器原理），到了第六章（集成运算放大器原理），这个概念也就明白了！这个概念也就明白了！3 3、反馈、负反馈、深度负反馈、反馈、负反馈、深度负反馈在第八章（反馈），让你有机会详细了解！在第八章（反馈），让你有机会详细了解！鲁东大学鲁东大学 Ao、 ri 、fH 均均为无穷大为无穷大; ro、失调电

3、压及其温漂、失调电流及其温漂均为、失调电压及其温漂、失调电流及其温漂均为0鲁东大学鲁东大学虚短和虚断的概念！虚短和虚断的概念！uid = = ui+ + - - ui- -：差模输入电压；：差模输入电压；Auo：集成运放的开环电压增益；：集成运放的开环电压增益；Ri ：集成运放的输入电阻；集成运放的输入电阻；Ro：集成运放的输出电阻。：集成运放的输出电阻。Ri Ro0Auo Ii+= = Ii- -0理想化理想化条件理想化条件“虚断路虚断路”鲁东大学鲁东大学虚短和虚断的理解虚短和虚断的理解线性放大区：线性放大区：uo = = Auo(ui+ + - - ui- -) = Auouid“虚短路虚

4、短路”：Auo uid 0限幅区：限幅区：uo = = UCC 或或 UEE。虚短虚短鲁东大学鲁东大学虚短和虚断的理解虚短和虚断的理解 理想运放（深度负反馈），有：理想运放（深度负反馈），有： 运算电路：运算关系，运算电路：运算关系，u uO Of f( (u uI I) ) 鲁东大学鲁东大学iNiP0虚短虚短/虚地虚地 及及 uNuP虚断虚断是否曾经有过疑问是否曾经有过疑问-uiduid既然一直几乎为既然一直几乎为0 0，那输出怎么，那输出怎么会与输入有关系呢？或者说放大作用是如何体现的呢？会与输入有关系呢？或者说放大作用是如何体现的呢？ 00PNPN=uuiiRuiiRIFN=：在节点OI

5、IO0uK uuuK=因此，有规律：因为从反相端输入，与反相，对应的称为反相比例运算电路一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路鲁东大学鲁东大学0F0I0ffRuiuuRR-= = -而即虚地虚地IMM2131232MI1MO423 44OM2340= () uuuiiiRRRRuuRuuiiiiRuuiiR-= -= -=+ =-+且232434OI13R RR RR RuuR R+= -鲁东大学鲁东大学i1虚地：虚地：uN =0虚断：虚断：i1=i2也是一个反相比例电路也是一个反相比例电路二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路IfONfOIPN)1()1(uRRuuRRuuuu+=+=运

6、算关系的分析方法：节点电流法运算关系的分析方法：节点电流法 列出关键节点（如同相输入端、反相输入端）的电流方程，列出关键节点（如同相输入端、反相输入端）的电流方程，利用集成运放工作在线性区所具有的利用集成运放工作在线性区所具有的“ 虚短虚短 ”和和“ 虚断虚断 ”的的特点，求解输出电压和输入电压的关系式特点，求解输出电压和输入电压的关系式。IOuu=电压跟随器：鲁东大学鲁东大学iI虚短：虚短：uN = uP （注意这里的（注意这里的uN ）虚断：虚断：iI=0 思考：为什么跟随器的两个电阻可以省略？思考：为什么跟随器的两个电阻可以省略？称为称为“同相比例运算电路同相比例运算电路”规律：规律：

7、1 1、利用虚短、虚断；、利用虚短、虚断； 2 2、找出关键节点；、找出关键节点； 3 3、列出关键节点的电流方程；、列出关键节点的电流方程； 4 4、最终的目的是找出输入、最终的目的是找出输入输出电压的关系。输出电压的关系。三、加减运算电路三、加减运算电路电压。信号同时作用时的输出结果相加，即得到所有后将所有作用时的输出电压，然首先求解每个信号单独方法二：利用叠加原理)(03I32I211IffFO3I32I211I321FPNRuRuRuRRiuRuRuRuiiiiuu+-=-=+=+=方法一：节点电流法I33fI22fI11fOuRRuRRuRRu-=鲁东大学鲁东大学321FPN0iii

8、iuu+=虚断：虚短：P意义清楚运算麻烦。单独作用：1I4321432f1O1I)1 ( uRRRRRRRRRuu+=4321P3I32I21I1PPP43213I32I21I14P3PI32PI21PI14321 )()1111(RRRRRRuRuRuRuuRRRRRuRuRuRuRuuRuuRuuiiii=+=+=+=-+-+-=+ff3I32I211IPfPfO)( )1 (RRRuRuRuRRRRuRRu+=+=)(3I32I211IfORuRuRuRu+=鲁东大学鲁东大学11111111 -, -fOSfOSRvvRRRvv= =第一级(A1)：反相比例运算电路若则123123222

9、2121222222212,fffOIIIffffOOSSSfOSSRRRuuuuRRRRRRRvvvvvRRRRRRvvv= -= -=-= =-第二级(A2)是反相求和电路，原公式：这里应改写为：若则鲁东大学鲁东大学11 -OSvv=)(2I21I14I43I3fORuRuRuRuRu-+=设 R1 R2 Rf R3 R4 R521()fOIIRuuuR=-鲁东大学鲁东大学-2-1-fIfOIfuuRuuRRuuuuRR+=+-=差分式减法运算电路差分式减法运算电路加减法运算电路加减法运算电路例1: 数据放大器的输出表达式，并分析数据放大器的输出表达式，并分析R1的作用。的作用。分析：分析

10、：如果把如果把vo1和和vo2作为作为A3的输入信号，的输入信号， A3是差分式减法电路是差分式减法电路 vs1和和vs2分别加在分别加在R1的两端，考虑电流。的两端，考虑电流。 仪表用放大器原理图仪表用放大器原理图2OS2S112 (1)()RvvvR=+-42121412122112112121-22-OOOOOOOSSOOSSRvvvvvRvvvvRRRRRvvvvR=+=由差分减法电路结论：（）而 ： 所以： （） 显然调节R1可以改变放大器的增益。数据放大器，如AD624等。 还有如AD8370数字控制增益可变型仪器放大器211( )( ) |( )tttty ty tx t dt=+高 等 数 学 中 的 积 分 公 式 ：dtRuCdtiCuuRuiiCRC-=-=-=ICOI11)(11O IO21tudtuRCutt+-=dtuRCu-=IO1鲁东大学鲁东大学仍然要利用虚短和虚断仍然要利用虚短和虚断2111( )( )|