電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)康華光02 運(yùn)算放大器

1、12.1 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器2.2 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器2.3 基本線性運(yùn)放電路基本線性運(yùn)放電路2.4 同相輸入和反相輸入放大電同相輸入和反相輸入放大電 路的其他應(yīng)用路的其他應(yīng)用2集成電路集成電路 把整個(gè)電路中的元器件及其連接導(dǎo)線制把整個(gè)電路中的元器件及其連接導(dǎo)線制造在一塊半導(dǎo)體基片上，構(gòu)成特定功能的電子電路。造在一塊半導(dǎo)體基片上，構(gòu)成特定功能的電子電路。集成電路集成電路集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種集成電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種集成電路。3具有很高開環(huán)具有很高開環(huán)放大倍數(shù)放大倍數(shù)的多級(jí)的多級(jí)放大電路放大電路。2.1 集成電路運(yùn)算放大

2、器集成電路運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖4運(yùn)算放大器的代表符號(hào)運(yùn)算放大器的代表符號(hào)（a）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號(hào)）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號(hào) （b）國(guó)內(nèi)外常用符號(hào)）國(guó)內(nèi)外常用符號(hào)反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端輸出端輸出端5運(yùn)算放大器的電路模型運(yùn)算放大器的電路模型開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益ovAir輸入電阻輸入電阻or輸出電阻輸出電阻6通常：通常： 開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益 Avo 105 （很高）（很高） 輸入電阻輸入電阻 ri 106 （很大）（很大） 輸出電阻輸出電阻 ro 100 （很?。ê苄。?運(yùn)算放大器的電路模型運(yùn)算放大器的電路模型7 vo= f (v

3、i)線性區(qū)：線性區(qū)：vo = Avo(vP- vN )飽和區(qū)：飽和區(qū)： V+V- vP-vN vo O當(dāng)當(dāng)Avo(vP-vN) V+ 時(shí)時(shí) vO= + Vom =V+ 當(dāng)當(dāng)Avo(vP-vN) V-時(shí)時(shí) vO = - Vom = V-8 解：解：輸入電壓的最輸入電壓的最小幅值小幅值voAVvvomnpV1010V106例：例：6Vo10A 電路如圖所示，運(yùn)放的開環(huán)電壓增益電路如圖所示，運(yùn)放的開環(huán)電壓增益 ，輸入，輸入電阻電阻 ，輸出電阻，輸出電阻 ，電源電壓，電源電壓 。求運(yùn)放輸出電壓為飽和值時(shí)。求運(yùn)放輸出電壓為飽和值時(shí)輸入電壓的最小幅值輸入電壓的最小幅值9i10r 75orVVVV1010，

4、？npvv92.2 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)放的電路模型理想運(yùn)放的電路模型為為簡(jiǎn)化分析簡(jiǎn)化分析，可把實(shí)際的運(yùn)算放大器看作是，可把實(shí)際的運(yùn)算放大器看作是理想的理想的運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器。理想運(yùn)放的理想運(yùn)放的主要條件主要條件:l開環(huán)電壓放大倍數(shù)：開環(huán)電壓放大倍數(shù)：Avo l開環(huán)輸入電阻：開環(huán)輸入電阻：ril開環(huán)輸出電阻：開環(huán)輸出電阻：ro0l輸出電壓的極限值等于運(yùn)放的輸出電壓的極限值等于運(yùn)放的電源電壓：電源電壓： + Vom V+ - Vom V-101. 1. 線性區(qū)線性區(qū)vp = vnvp - vn riip = in = 0 稱為稱為虛短虛短。 稱為稱為虛斷虛斷。 加負(fù)反饋時(shí)加負(fù)

5、反饋時(shí)理想運(yùn)放的特性理想運(yùn)放的特性vp vn vo V+ V- O理想特性理想特性11理想運(yùn)放的特性理想運(yùn)放的特性2. 2. 飽和區(qū)飽和區(qū) 開環(huán)或加正反饋時(shí)開環(huán)或加正反饋時(shí)vO = V+ (2) 當(dāng)當(dāng) vp vn 時(shí)，時(shí)，vO =V- (1) 當(dāng)當(dāng) vp vn時(shí)，時(shí)， vp vnvo122.3 基本線性運(yùn)放電路基本線性運(yùn)放電路2.3.1 同相放大電路同相放大電路2.3.2 反相放大電路反相放大電路132.3.1 同相放大電路同相放大電路1. 基本電路基本電路 電路圖電路圖小信號(hào)等效電路模型小信號(hào)等效電路模型142. 幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算（1）電壓增益）電壓增益Av 根據(jù)

6、根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷的概念有的概念有12121io1RRRRRAvvvipnvvv2no1nRvvRvi12o)1 (vRRv輸出與輸入同相輸出與輸入同相（可作為公式直接使用）（可作為公式直接使用）15（2）輸入電阻）輸入電阻Ri 輸入電阻定義輸入電阻定義 iiiivR 根據(jù)根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷有有 vivp，ii ip0所以所以 iiiivR（3）輸出電阻）輸出電阻Ro Ro016電路圖電路圖3. 電壓跟隨器電壓跟隨器根據(jù)根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷有有vovn= vp vi1iovvvA 當(dāng)當(dāng) R1= 或或 R2 = 0 時(shí)，時(shí)，17電壓跟隨器的作用電壓跟隨器的作用無(wú)電壓跟隨器時(shí)無(wú)電壓

7、跟隨器時(shí)負(fù)載上得到的電壓負(fù)載上得到的電壓sssLsLo01. 011001vvvvRRR有電壓跟隨器時(shí)有電壓跟隨器時(shí)ip=0，vpvs根據(jù)根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷有有vovn= vp vs182.3.2 反相放大電路反相放大電路1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 電路圖電路圖192. 幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算（1）電壓增益）電壓增益Av 根據(jù)根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷的概念有的概念有12ioRRAvvv（可作為公式直接使用）（可作為公式直接使用）0pn vv2on1niRvvRvvi12ovRRv輸出與輸入反相輸出與輸入反相20（2）輸入電阻）輸入電阻Ri 11ii1ii/RRiRvvv

8、（3）輸出電阻）輸出電阻Ro Ro0212.4 同相輸入和反相輸入同相輸入和反相輸入放大電路的其他應(yīng)用放大電路的其他應(yīng)用2.4.1 求差電路求差電路2.4.2 儀用放大器儀用放大器2.4.3 求和電路求和電路2.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路22利用差分式電路以實(shí)現(xiàn)求差運(yùn)算利用差分式電路以實(shí)現(xiàn)求差運(yùn)算i114i2323141O)(vRRvRRRRRRv 利用利用疊加原理疊加原理：可看作是反相放大電路可看作是反相放大電路1i14ovRRv可看作是同相放大電路可看作是同相放大電路p14 o)1 (vRRv2i3 2314)1 (vRRRRR2.4.1 求差電路求差電路23i114i2

9、323141O)(vRRvRRRRRRv當(dāng)當(dāng),2314RRRR則則)(i1i214ovvRRv若繼續(xù)有若繼續(xù)有,14RR 則則i1i2ovvv24一種高輸入電阻的差分電路一種高輸入電阻的差分電路)1 (i1121i2222O2vvvRRRRi1121)1 (O1vvRRo1i2222O2vvvRR252.4.2 儀用放大器儀用放大器21vvv1R)2(12143RRR1Rvvv)(-4334ovvvRR)(21 (211234OvvvRRRR262.4.3 求和電路求和電路1ni1-Rvvfon-Rvv 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷，并列，并列N點(diǎn)的點(diǎn)的KCL方程方程，得：，得：2i2f1 i1

10、fo-vRRvRRvf21RRR若若0pn vv2ni2-Rvv R2 Rf R1 vI2 vI1 iI vO N P + 則有則有)(2i1 iovvv27輸出再接一級(jí)反相電路輸出再接一級(jí)反相電路R2RfR1vS2vS1iIvO1NP+RRvO+2S1Sovvv可得可得R2RfR1vS2vS1iIvONP+)(2S1Sovvv282.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路式中，負(fù)號(hào)表示式中，負(fù)號(hào)表示vO與與vI在相位上是相反的。在相位上是相反的。0Pn vv21ii tvRCvd1Io（積分運(yùn)算）（積分運(yùn)算） 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷：RviI1tvCid)d(-O2tvCRvd)d(-OI一、積分電路一、積分電路29當(dāng)當(dāng)vI為階躍電壓時(shí)，有：為階躍電壓時(shí)，有：tVRCvd1IOvItORCVVtI0積分飽和積分飽和 V-votO V+vI = VI 0 vI = VI 0 VIVItRCVI線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間300pn vv21ii tvRCvddIO（微分運(yùn)算）（微分運(yùn)算） 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷：Rvio2tvCiddI1二、微分電路二、微分電路31 當(dāng)當(dāng)vI為階躍電壓時(shí)，有為階躍電壓時(shí)，有tvRCvddIOOvO tOvItVI32本章本章 要要 求求、了解集成運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電路模型和性能特點(diǎn)，了