运算放大器简化

运算放大器简化第11章运算放大器分立电路：由各种单个元件联接起来的电路。集成电路：把整个电路的各个元件以及相互之间的连接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分割的整体。

(主要有：SSI、MSI、LSI、VLSI)以分立为基础，以集成为重点。11.1

运算放大器的简单介绍11.1.1运算放大器的特点集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。特点：Auo高：80dB~140dBrid高：105~1011ro低：几十

~几百KCMR高：70dB~130dB集成运放的符号：Auouo++u+u––：表示“放大器”两个输入端u–：反相输入端u+：同相输入端一个输出端：uo为了简化起见，常将接地端省去。Auouo++u+u––Auo：开环电压放大倍数常用的集成运放芯片µA741实物外形图：管脚图：1μA7412876543调零端调零端反相输入端同相输入端输出端负电源端正电源端空脚外部接线图：调零电位器++Auouou–u+–7234615–12V+12V11.1.4理想运算放大器及其分析依据1、理想运算放大器的条件Auo

，rid，ro0，KCMR2、符号++∞uou–u+–3、电压传输特性uo=f(ui)线性区：uo

=Auo(u+–u–)非线性区：u+>u–

时，uo=+Uo(sat)

u+<u–

时，uo=–Uo(sat)

+Uo(sat)

u+–u–uo–Uo(sat)线性区理想特性实际特性饱和区O4、理想运放工作在线性区的分析依据(1)Auo

，uo

=Auo(u+–u–

)uo为一有限值∴

u+=u–

，称“虚短”∴

i+=i–0，称“虚断”

Auo越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。++∞uou–u+–若u+或u–接地，则称“虚地”。(2)

rid，两个输入端电流为零。i–i+5、理想运放工作在饱和区的分析依据++∞uou–u+–(一般工作于开环或正反馈状态)+Uo(sat)

u+–u–uo–Uo(sat)饱和区O饱和区(1)输出只有两种可能：

+Uo(sat)或–Uo(sat)当u+>u–

时，uo=+Uo(sat)当u+<u–

时，uo=–Uo(sat)

不存在“虚短”现象

i–i+(2)i+=i–0，仍存在“虚断”现象11.3

运算放大器在信号运算方面的运用——运放工作在线性区11.3.1比例运算1.反相比例运算uoRFuiR2R1++––++–ifi1i–i+u+u–由运放工作于线性区的两条分析依据：

i+=i–=0，u–=u+=0有：i1if

∵要求静态时u+、u–

对地电阻相同∴平衡电阻R2=R1//RF结论：uoRFuiR2R1++––++–(1)Auf为负值，即uo与ui极性相反。(2)Auf只与外部电阻R1与RF有关，而与运放本身参数无关。(3)|Auf|可能大于1，小于1或等于1。当R1=RF时，uo=－ui——反相器例1：

电路如图所示，已知R1=10k，RF=50k。求：(1)Auf、R2；(2)若R1不变，要求Auf为–10，则

RF、R2应为多少？uoRFuiR2R1++––++–解：(1)R2=

R1

//RF=8.3kR2=

R1

//RF=9.1k2.同相比例运算uoRFuiR2R1++––++–由虚断i+=i–=0有：i1if

平衡电阻R2=R1//RFu+u–ifi1i–i+由虚短u–=u+=ui结论：(1)Auf为正值，即uo与ui极性相同。(2)Auf只与外部电阻R1与RF有关，而与运放本身参数无关。(3)Auf≥1，不可能小于1。当R1=∞或RF=0时，uo=ui——电压跟随器uoRFuiR2R1++––++–uoui++––++–电压跟随器例2：电路如图所示，求uo的大小。uo+–++–15kRL15k+15V7.5k解：uo=7.5V电压跟随器起隔离作用。例3：电路如图所示，已知R1=50k，RF=100k。若输入电压ui=1V，求uo的大小。++–uoRFuiR2R1++––++–R1A1A2电压跟随器反相比例运算电路解：uo1=ui=1Vuo111.3.2加法运算反相加法运算ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R2+–ii2ii1ifu+u–由运放工作于线性区的两条分析依据有：

ii1+ii2=if

，u–=u+=0若Ri1=Ri2=

RF，则有：

uo=－(ui1+

ui2)平衡电阻：R2=Ri1

//Ri2

//RF11.3.3减法运算ui2uoRFui1R2R3++–R1u+u–ifi1

如果取R1

=R2

，R3

=RF

如R1

=R2

=R3

=RF

R2//R3

=R1

//RF——常用作测量放大电路例4：电路如图所示，求uo的大小。解：前级A1构成反相加法运算电路uo10.2V3R++–RuoRRR++–R3R3R-0.4VA1A2-0.6Vuo1=-(0.2-0.4)=0.2V后级A2构成减法运算电路uo=-0.6-uo1=-0.8V11.3.4积分运算uoCFuiR2R1++––++––+uCifi1由虚断和虚断性质可得：

i1=if表ui与uo反相积分时间常数若输入信号电压为恒定直流量，即ui=Ui

时，则uitO积分饱和–Uo(sat)uotO+Uo(sat)ui=Ui>0

ui=–Ui<0

输出电压随时间线性变化Ui–Ui11.3.5微分运算uoC1uiR2RF++––++––+uCifi1由虚断和虚断性质可得：