第二章 运算放大器

1、2020/6/26,1,2.1 集成电路运算放大器,2 运算放大器,2.2 理想运算放大器,2.3 基本线性运放电路,2.4 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用,2020/6/26,2,2.1 集成电路运算放大器,1. 集成电路运算放大器的内部组成单元,图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图,2020/6/26,3,2.1 集成电路运算放大器,1. 集成电路运算放大器的内部组成单元,图2.1.2 运算放大器的代表符号 （a）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号,2020/6/26,4,2. 运算放大器的电路模型,图2.1.3 运算放大器的电路模型,通常： 开环电压增益 Avo的10

2、5 （很高）,输入电阻 ri 106 （很大）,输出电阻 ro 100 （很小）,vOAvo(vPvN) （ V vO V ）,注意输入输出的相位关系,2020/6/26,5,2. 运算放大器的电路模型,当Avo(vPvN) V 时 vO V,当Avo(vPvN) V-时 vO V-,电压传输特性 vO f (vPvN),线性范围内 vOAvo(vPvN),Avo斜率,2020/6/26,6,【例题】 F007运算放大器的正、负电源电压为15V，开环电压放大倍数AU0=2105,输出最大电压（即Uo(sat)为13V。在下图电路中分别加如下电压，求输出电压及其极性：,2020/6/26,7,输

3、出电压,输出电压,解,只要两个输入端之间的电压绝对值超过65V，输出电压就达到正或负的饱和值。,输出电压,输出电压,2020/6/26,8,2.2 理想运算放大器,1. vo的饱和极限值等于运放的电源电压V和V,2. 运放的开环电压增益很高 若（vPvN）0 则 vO= +Vom=V 若（vPvN）0 则 vO= Vom=V,3. 若V R3时， （1）试证明Vs( R3R1/R2 ) Im,解（1）根据虚断有 Ii =0,所以 I2 = Is = Vs / R1,例2.3.3直流毫伏表电路,（2）R1R2150k，R31k，输入信号电压Vs100mV时，通过毫伏表的最大电流Im(max)？,

4、又根据虚短有 Vp = Vn =0,R2和R3相当于并联，所以 I2R2 = R3 (I2 - Im ),所以,当R2 R3时，Vs( R3R1/R2 ) Im,（2）代入数据计算即可,2020/6/26,22,2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用,2.4.1 求差电路,2.4.2 仪用放大器,2.4.3 求和电路,2.4.4 积分电路和微分电路,2020/6/26,23,2.4.1 求差电路,从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。,当,则,若继续有,则,根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：,2020/6/26,24,2.4.1 求差电路,从放大器角度看,时，,增益为,（

5、该电路也称为差分电路或减法电路）,2020/6/26,25,2.4.1 求差电路,一种高输入电阻的差分电路,2020/6/26,26,2.4.2 仪用放大器,2020/6/26,27,2.4.3 求和电路,根据虚短、虚断和N点的KCL得：,若,则有,（该电路也称为加法电路）,2020/6/26,28,2.4.4 积分电路和微分电路,1. 积分电路,式中，负号表示vO与vI在相位上是相反的。,根据“虚短”，得,根据“虚断”，得,因此,电容器被充电，其充电电流为,设电容器C的初始电压为零，则,（积分运算）,2020/6/26,29,2.4.4 积分电路和微分电路,当vI为阶跃电压时，有,vO与 t

6、 成线性关系,1. 积分电路,2020/6/26,30,2.4.4 积分电路和微分电路,2. 微分电路,2020/6/26,31,【例题】图示是集成电路的串级应用，试求输出电压u0,2020/6/26,32,解：,A1是电压跟随器，,A2是差分运算电路，,u01,2020/6/26,33,【例题】试求图示运放电路的输出电压uo表达式：,【解】电路为非典型的两级运放电路，不能直接应用现成公式，而应根据运放工作的基本规则结合电路结构加以分析。 由前后两级运放在线性工作时同相端与反相端的“虚短”和“虚断”可知,2020/6/26,34,根据图示电路的结构及各支路电流参考方向可知,2020/6/26,

7、35,【例题】如图16.3所示的运算放大器电路,已知 ui=2V,R1=R2=1k,R3=R4=1k ,求 u0=？,【解】解法一：由理想运放虚断的特点可知i1+=i1-= 0 ,i 2+=i2-=0,则R1、 R2中流过同一电流i1， R3、 R4中流过同一电流i2。又由理想运放虚短的特点可知u1+=u1-,u 2 += u 2-,故u1+-u2+ = u1-u2- =ui=i1R2+i2R3。 因而,2020/6/26,36,解法二：假设u1+=ui1、u2+=ui2， 则由图示电路可知ui=u1+-u2+=ui1- u i2 。 运放A2可视为以u2+=u i2为输入信号的同相比例放大器，其输出电压,运放A1的输出电压u0=u01为