第2章 集成运算放大器及线性应用

合肥工业大学模拟电子技术课件 康华光 五版 高等教育出版社

2.1 集成电路运算放大器 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

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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

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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 ) )

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2. 运算放大器的电路模型通常： 通常： 开环电压增益 Avo的≥105 (很高) 很高) 输入电阻 ri ≥ 106 (很大) 很大) 输出电阻 ro ≤100 (很小) 很小)

图2.1.3 运算放大器的电路模型

vO=Avo(vP-vN)

( V-< vO <V+ )

注意输入输出的相位关系

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2. 运算放大器的电路模型当Avo(vP-vN) ≥V+ 时 vO= V+ 当Avo(vP-vN) ≤ V-时 vO= V电压传输特性 vO= f (vP-vN) 线性范围内 vO=Avo(vP-vN) Avo——斜率 斜率

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☆ 2.2 理想运算放大器1、理想运算放大器的概念 、在分析由实际运算放大器组成的电路时， 在分析由实际运算放大器组成的电路时，为了简化分 往往采用理想运算放大器来代替。所谓理想运放， 理想运算放大器来代替 析，往往采用理想运算放大器来代替。所谓理想运放，即 把实际运算放大器的参数理想化。 把实际运算放大器的参数理想化。 理想运放有如下参数： 理想运放有如下参数： rid≈∞ ro≈0 IB1=IB2=0 Avo→∞ VOS、IOS及温漂为零

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2、运放工作在非线性区 即运放开环 、运放工作在非线性区,即运放开环 非线性区若vP>vN,则 vO= +Vom=V+ 则 若vP<vN, 则 vO= –Vom=V-

3、运放工作在线性区 即运放闭环(引入负反馈) 、运放工作在线性区,即运放闭环 线性区 即运放闭环(vp≈vN,或vid=vp-vN≈0。这种现象称为虚短。 这种现象称为虚短 虚短。 ip=-in = (vp-vn) / rid ≈0,这种现象称为虚断。 虚断。 ,这种现象称为虚断 由运放引入负反馈而得到的虚短和虚断两个重要概念， 由运放引入负反馈而得到的虚短和虚断两个重要概念，是 虚短 两个重要概念 分析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握。 分析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握。

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2.3 基本线性运放电路2.3.1 同相放大电路 2.3.2 反相放大电路

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2.3.1 同相放大电路 1. 基本电路这是电压 串联负反馈

图2.3.1 同相放大电路

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2. 几项技术指标的近似计算(1)电压增益 v )电压增益A 根据虚短和虚断的概念有 根据虚短和虚断的概念有 虚短 vp≈vN, ip=-iN=0 所以vI R1 vN vP + A vO R2

R1 v i = vp = v N = vo R1 + R2

vo R1 + R2 R2 Av = = = 1+ vi R1 R1(可作为公式直接使用) 可作为公式直接使用)

R2 )v i 或 v o =

(1 + R1

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2.3.1 同相放大电路2. 几项技术指标的近似计算 (2)输入电阻 i )输入电阻R 输入电阻定义 vi Ri = ii 根据虚短和虚断有 vi=vp,ii = ip≈0 所以 Ri = vi → ∞ ii串联负反馈提 高输入电阻

电压负反馈减 (3)输出电阻 o : R0 = r o //[ R1 // ri ) + R2 ] )输出电阻R 小输入电阻 Q ro → 0

∴ Ro → 0

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3. 电压跟随器根据虚短和虚断有 vo=vn≈ vp= vivo Av = ≈1 vi

(可作为公式直接使用) 可作为公式直接使用)

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电压跟随器的作用

电压跟随器可起到变换 输入输出电阻的作用。 输入输出电阻的作用。

无电压跟随器时 负载上得到的电压RL vo = vs Rs + RL = 1 v s ≈ 0 . 01 v s 100 + 1

有电压跟随器时 负载上得到的电压 ip≈0,vp=vs ≈0, 根据虚短和虚断有 vo=vn≈ vp= vs

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2.3.2 反相放大电路1. 基本电路

这是电压并 联负反馈

(a)电路图 )

(b)由虚短引出虚地vn≈0

图2.3.5 反相放大电路

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2. 几项技术指标的近似计算(1)电压增益 v )电压增益A 根据虚短( 根据虚短(地)和虚断 虚短 的概念有： 的概念有： vn≈ vp= 0 , ii=0 所以 即 i1= i2

v i vn vn vo = R1 R2

vo R2 Av = = vi R1(可作为公式直接使用) 可作为公式直接使用)

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2.3.2 反相放大电路2. 几项技术指标的近似计算 (2)输入电阻 i )输入电阻R

vi vi Ri = = = R1 ii vi / R1(3)输出电阻 o )输出电阻R Ro→0

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例2.3.3 直流毫伏表电路直流毫伏表电路如图， 直流毫伏表电路如图， 当R2>> R3时，试证明 ： VS=( R3R1/R2 ) IM解: 根据虚断有 II =0 所以 I2 = IS = VS / R1 又因为 VP ≈ VN = 0, ,∴ IM

即 R3 (I2 - IM ) +I2R2 = 0故有

R + R3 R + R3 V S I2 = ( 2 ) = 2 R3 R3 R12 3

VS =

R1 R3 IM R2 + R3 RR

R1 R3 IM 当 R2 >> R3时， VS = R2

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2.电流2.电流-电压变换器 电流

输出电压与输入电流成比例。 输出电压与输入电流成比例。

v O = i S Rf 则输出电流iO = vO i R R = S f = f iS RL RL RL

固定，则输出电流与输入电流成比例， 若 RL 固定，则输出电流与输入电流成比例，

3. 电压 电流变换器 电压-电流变换器

此时该电路也可视为电流放大电路。 此时该电路也可视为电流放大电路已知 vS = iO R 或 iO = 1 vS R

输出电流与输入电压成比例。 输出电流与输入电压成比例。负载不 接地

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课堂练习题1、反相比例运算电路的输入电流基本上_____流过 、反相比例运算电路的输入电流基本上 流过 反馈电阻R 上的电流。。 反馈电阻 f上的电流。。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 无关 2、______运算电路的电压增益 vf为 -Rf/R1。 、 运算电路的电压增益A 运算电路的电压增益 A.反相比例 B.同相比例 C.加法 D.减法 反相比例 同相比例 加法 减法 3、_________比例运算电

路的特例是电压跟随器， 、 比例运算电路的特例是电压跟随器， …… 此处隐藏：2127字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……