第四章集成运算放大器的线性应用电路

第4章集成运算放大器的线性应用电路

融蛔㈱蹦蝴福

4.1运算放大器线性应用电路的特点

4.2比例运算电路

4.3求和运算电路

4.4积分和微分运算电路

4.5对数和指数运算电路

犯都成节整雪大鹫座雪生以।呼

佝客用介

/_/---、

本章主要讲述理想集成运放的特

点、基本运算电路。重点掌握理想集

成运放的特点及“虚短”、“虚断”

的概念，并能应用这两个基本概念分

析基本运算电路；

7

第4章集成运算放大器的线性应用电路

一、理想运放的性能指标

满足下列参数指标的运算放大器可以视为理想运算放大器。

1.开环差模电压放大倍数A,a=o,实际上A,a次OdB即可。

2.差模输入电阻Ra=o,实际上R比输入端外电路的电阻

大2〜3个量级即可。

3.输出电阻R,=0,实际上R。比输入端外电路的电阻小1-2

个量级即可C

4.共模抑制比足够大，KCMR=Oo

实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大器都可以视

为理想的。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指

标明显下降即可。

5.带宽足够宽，上限截止频率。=。

6.失调电压、失调电流和温漂均为零，且无任何内部噪声。

实际集成运放的特性很接近理想集成运放，我们仅仅

在进行误差分析时，才考虑理想化后造成的影响，一般工

程计算其影响可以忽略。

第4章集成运算放大器的线性应用电路

集成运放的电压传输特性

同相输入端

u-O—

Ho

uyO-

反相输入端

在线性区：Ho=Ao(up—uy),Ao是开环差模放大倍数。

由于Ao高达儿十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大

输入电压(up-RX)的数值仅为几;〜一百多UV。当箕大于此幅时，

集成运放的输出不是+Uom,就是一Uom,即集成运放工作在非线

性区。

第4章集成运算放大器的线性应用电路

⑵理想集成运放工作于线性区

理想运放工作于线性区：uo二A®-u)

而A—>~,uo为有限值所以(U,-U)TO,

故u^u_

“虚短”：运放的同相输入端和反相输入端的电位“无

穷”接近，好象短路一样，但却不是真正的短路。

因为R—qt,=u,・u_为有限值所以，i尸白0

“虚断”：运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于

o,好象断路一样，但却不是真正的断路。

第4章集成运算放大器的线性应用电路

理想运放工作于线性区，因其放

大倍数趋于无穷大，所以在输入端

只要加一个非无穷小的电压，其输

出就会超出其线性工作区，因此，

只有电路引入负反馈，才能使其工

作于线性区C

(3)理想集成运放工作于非线性区

电路中没有引入负反馈或引入的UoM

是正反馈，理想运放工作于非线性

区。因其放大倍数趋于无穷大，所0u+-u.

以输出电压只有两种可能：UoM

u<u因为R-*o,所以，i.二i」0

第4章集成运算放大器的线性应用电路

4.2基本运算电路

•比例运算电路

・加减运算电路

•积分微分运算电路

・对数指数运算电路

第4章集成运算放大器的线性应用电路

比拓总成赢各：输X5藁记痴赢而请路。

分类：

”反向比例电路

按输入信号

加入不同的J同相比例电路

输入端分

＜差动比例电路

比例放大电路是集成运算放大电路的三

种主要放大形式

第4章集成运算放大器的线性应用电路

⑴反相比例运算放大器

i4=0

u.=0

u-=u.=0

i产i「i尸iF，i=0

U|Uo

----=------

RiRF

电压放大倍数：

加=竺=-必

&

等):R=R]〃RF

第4章集成运算放大器的线性应用电路

反赢康蜃施森蔽电质...........

反馈电阻

输入电阻（小）:

u；l-----)-

R

—<

Rp

•运算放大器输入端无共模信号

•运算电路输入电阻较小

第4章集成运尊放大卷的线性应用电路

胸感1卡占力口太32的二Q二，iv：茶：亡：京

R'=RI〃％=10〃20=6.7G

第4章集成运算放大器的线性应用电路

■——■■—♦♦——

⑵同相比例运算放大器

“Rf-R

a=(l+R)u

第4章集成运算放大器的线性应用电路

同相比例运算放天器输入电阻:

Rp

输入电阻(大):

R;=CO

•运算放大器输入端有共模信号

•运算电路输入电阻很大

第4章集成运算放大器的线性应用电路

()电压跟随器

此电路输入电阻

大，输出电阻小，

在电路中作用与分

Doo④离元件的射极输出

器相同，但是电压

跟随性能好。

当跖0时,Au=luo=u

第4章集成运算放大器的线性应用电路

例题2.&=10kQ,Rp=20kI25u;=-lV。求：u。3

应为多大？*RL

RFUO=AE3)G1)=・3V

A,产1+—-=1+20/10=3

R,R=R1//Rp=10//20=6.7k£2

第4章集成运算放大器的线性应用电路

♦溪麻失鎏.....叱R+R,

Rr小1TK---KLTR-

u=(u2-u0)

第J章集成运算放大器的线性应用电路

例感；1启通■砥NoiTH：i^^iv7*u

求：％

Uol=叫尸・1V

+

+Ri

Ki

・u加

+=(2O/1O)(3-(.1)1

ui20—[+r/

u=,=«V

Rp©2U|2(1+R2/RI)=3V

第4章集成运算■放大4器的线性应—用—E瞅—

⑸求和运算:u+=u=0

U“占卢一即ii+iz=ip

比十二丙

D0

Ui2o-1_

i-Z十

—/z十

虚地rn=(;un+"a)

R，

若R产R2=R,

I

取u=

第4章集成运算放大器的线性应用电路

第4章集成运算放大器的线性应用电路

单运放的加减运算电路

Ri//R2IIR5=R3NR4IR6

实际应用时可适当增加或减少输入端的

个数，以适应不同的需要。

.丛广第4章集成运算放大强的线虚开路,

4/R/R)管)

=R(RRR)

第4章集成运算放大器的线性应用电路

例4:设计一个加减运算电路，R,二240kQ,使

u0-1Oun+8uz-20uj3

解：⑴画电路。

系数为负的信

号从反相端输

入，系数为正

的信号从同相

端输入。

第4章集成运算放大器的线性应用电路

⑵*求各电阻值。

fRJ/RJ/R^RJ/R,

u哂也+父当

R&&

L%=240g

R,二24kQ

R3=30kQ

R3=!2kQ

R=80kQ

UQ=10un+8uz-4

20U3

第4章集成运算放大器的线性应用电路

单运放的加减运算电路

优点：元件少，成本低。

缺点：要求Ri低//Rs=Ry/R4他。阻值的调整计

算不方便。

改进：采用双运放电路。

第4章集成运算放大器的线性应用电路

双运放的加减运算电路

=-心心+”)

R\&

——

〃,3O-oL・>8uo

V2T

=R,//RJ/R0*6

R、=R\〃R/R”4：r2

L)=R国(%+但)

Mr>=-/?F4—+—

R4R,[&R、&R、

⑺反相积分运算u=u=0

.u,

1

im-R

.dU€

k"dt

R0oo

o--oU.=・

lUo

j小

1i=0.i=0

Uo=-gcJiu.(1…

JLdu.

Bt=^C^dF-

第4章集成运算放大器的线性应用电路

应用举例:

1）输入为阶跃信号时的输出电压波形。

线性积分

2）输入为方波时的输出电压波形？

3）输入为E弦波时的输出电压波形？波形变换

移相

第4章集成运算放大器的线性应用电路•

例5:Ui=sinot

igR

u=-Rca

uo=-RCcosot

=RCsinot-90)

第』章集成运獴放大器的饯性应用电路

(9)对数运算电路

(a)用二姒管的对念电器(0)用三世管的对数电路

iij

u0^-Ur}n—

第4章集成运算放大器的线性应用电路

(10)指数运算电路

工R

以上两个电路温

漂很严重，实际

电路都有温度补

偿电路

5

心Re诉

指数运算电路相当反对数运算电路。

第4章集成运算放大器的线性应用电路

运算电路要求

1.熟记前8种基本运算电路的电路图及放

大倍数公式。

2.以上基本运算电路级联后输出的计算。

3.会用i=0.i・=0,山=分析给定运算

电路的放大倍数。

第4章集成运算放大器的线性应用电路

数据放大器（三运放电路）

第4章集