电子技术基础模拟部分课件单元02

1、华中科技大学 张林12 2 运算放大器运算放大器2.1 2.1 集成电路集成电路运算放大器运算放大器2.2 2.2 理想理想运算放大器运算放大器2.3 2.3 基本基本线性运放电路线性运放电路2.4 2.4 同相同相输入和反相输入放大输入和反相输入放大电路的其他应用电路的其他应用2华中科技大学 张林2.1 集成电路集成电路运算放大器运算放大器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 本章不讨论集成运放的内部电路，仅从其电路模型和外特性本章不讨论集成运放的内部电路，仅从其电路模型和外特性出发，讨

2、论运放构成的放大电路和典型的线性应用电路。出发，讨论运放构成的放大电路和典型的线性应用电路。3华中科技大学 张林2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器符号符号图图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 (a) (b) 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4华中科技大学 张林2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器通常：通常： 开环电压增益开环电压增益 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

3、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放大：在输入信号控制下，放大：在输入信号控制下，放大电路将供电电源能量转放大电路将供电电源能量转换成为输出信号能量。换成为输出信号能量。5华中科技大学 张林2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器当当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)6华中科技大学 张林2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器线性范围内线性范围内 vOAvo(vPvN)Avo斜率斜率当当Avo(

4、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)7华中科技大学 张林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的饱和极限值等于运放的电源电压电源电压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，时，（1）试证明）试证明Vs( R3R1/R2 ) Im 解（解（1）根据虚短和虚断有）根据虚短和虚断有Ii =0 Vp = Vn =0例例2.3.3

5、直流毫伏表电路直流毫伏表电路（2）R1R2150k ，R31k ，输入信号电压输入信号电压Vs100mV时，通过时，通过毫伏表的电流毫伏表的电流Im(max)？ 所以所以 I2 = Is = Vs / R1 R2和和R3相当于并联，所以相当于并联，所以 I2R2 = R3 (I2 - Im )得得1s332mRVRRRI)( 当当R2 R3时，时，Vs( R3R1/R2 ) Im （2）代入数据计算即可）代入数据计算即可（指针偏转角度与（指针偏转角度与Im是线性关系）是线性关系）华中科技大学 张林18 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放大电路的其他应用应用2.4.1

6、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19华中科技大学 张林2.4.1 求差电路求差电路 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。4on1ni1RvvRvv 3p2pi20RvRvv i114i2323141ovRRvRRRRRRv )(当当,2314RRRR 则则)(i1i214ovvRRv 若继续有若继续有,14RR 则则i1i2ovvv 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和N N、P P点的点的KCLKCL得：得：pnvv 20华中科技大学 张林

7、2.4.1 求差电路求差电路从放大器角度看从放大器角度看14i1i2odRRvvvAv 时时2314RRRR )(i1i214ovvRRv 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）当当21华中科技大学 张林2.4.1 求差电路求差电路差模输入电阻差模输入电阻时时2314RRRR 当当i1i2idvvv )( -)(41ido32ididRRiRRi vv2idpRi v4idonRi vvnpvv 21idididRRiR v此时有此时有4132idiiiii 输入电阻较小输入电阻较小22华中科技大学 张林2.4.1 求差电路求差电路一种高输入电阻的差分

8、电路一种高输入电阻的差分电路如何提高输入电阻？如何提高输入电阻？ + - - i2 i3 P N R2 R3 R1 R4 vo i1 i4 vp vn vi2 vi1 vi1 A1 vi2 A2 A323华中科技大学 张林2.4.2 仪用放大器仪用放大器)21(123421ORRRRA vvvv24华中科技大学 张林2.4.3 求和电路求和电路1ni1-Rvv3on-Rvv 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和N N点点的的KCLKCL得：得：2i231 i13o-vRRvRRv 321RRR 若若0pn vv2ni2-Rvv 则有则有2i1 io-vvv 输出再接一级反相电路输出再接一级反相电路2

9、i1 iovvv 可得可得（该电路也称为加法电路）（该电路也称为加法电路）25华中科技大学 张林2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路1. 1. 积分电路积分电路式中，负号表示式中，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0pn vv0i i因此因此Rviii12 电容器被充电，其充电电流为电容器被充电，其充电电流为2i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 tRCtiCd1d1i2onvvv tvRCvd1io（积分运算）（积分运算）26华中科技大学 张林2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路当当vi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