电子技术基础(第五版)02运算放大器课件.ppt

1、2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器2.2 理想运算放大器理想运算放大器2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路2.4 同相输入和反相输入放大电同相输入和反相输入放大电 路的其他应用路的其他应用1集成电路集成电路 把整个电路中的元器件及其连接导线制把整个电路中的元器件及其连接导线制造在一块半导体基片上，构成特定功能的电子电路。造在一块半导体基片上，构成特定功能的电子电路。集成电路集成电路集成运算放大器集成运算放大器是发展最早、应用最广泛的一种集成电路。是发展最早、应用最广泛的一种集成电路。2具有很高开环具有很高开环放大倍数放大倍数的多级的多级放大电路放大电路。2.1 集成电路运算放大器

2、集成电路运算放大器集成运算放大器的内部结构框图集成运算放大器的内部结构框图3运算放大器的代表符号运算放大器的代表符号（a）国家标准规定的符号）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号）国内外常用符号反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端输出端输出端4运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型开环电压增益开环电压增益ir输入电阻输入电阻o vA输出电阻输出电阻5通常：通常：开环电压增益开环电压增益 Avo 105（很高）（很高）输入电阻输入电阻 ri 106（很大）（很大）输出电阻输出电阻 ro 100（很小）（很小）运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型6 vo=f(vi)线性区：线性区：v

3、o=Avo(vP-vN)饱和区：饱和区：V+V-vP-vN vo O当当Avo(vP-vN)V+时时 vO=+Vom=V+当当Avo(vP-vN)V-时时 vO=-Vom=V-7 解：解：输入电压的最输入电压的最小幅值小幅值voAVvvomnpV1010V106例：例：6Vo10A 电路如图所示，运放的开环电压增益电路如图所示，运放的开环电压增益 ，输入，输入电阻电阻 ，输出电阻，输出电阻 ，电源电压，电源电压 。求运放输出电压为饱和值时。求运放输出电压为饱和值时输入电压的最小幅值输入电压的最小幅值9i10r 75orVVVV1010，？npvv82.2 理想运算放大器理想运算放大器理想运放的

4、电路模型理想运放的电路模型为为简化分析简化分析，可把实际的运算放大器看作是，可把实际的运算放大器看作是理想的理想的运算放大器。运算放大器。理想运放的理想运放的主要条件主要条件:l开环电压放大倍数：开环电压放大倍数：Avo l开环输入电阻：开环输入电阻：ril开环输出电阻：开环输出电阻：ro0l输出电压的极限值等于运放的输出电压的极限值等于运放的电源电压：电源电压：+Vom V+-Vom V-91.1.线性区线性区vp=vnvp-vn riip=in=0 称为称为虚短虚短。称为称为虚断虚断。加负反馈时加负反馈时理想运放的特性理想运放的特性vp vn vo V+V-O理想特性理想特性10理想运放的

5、特性理想运放的特性2.2.饱和区饱和区 开环或加正反馈时开环或加正反馈时vO=V+(2)当当 vp vn 时，时，vO=V-(1)当当 vp vn时，时，vp vnvo112.3 基本线性运放电路基本线性运放电路2.3.1 同相放大电路同相放大电路2.3.2 反相放大电路反相放大电路122.3.1 同相放大电路同相放大电路1.基本电路基本电路 电路图电路图小信号等效电路模型小信号等效电路模型132.几项技术指标的近似计算几项技术指标的近似计算（1）电压增益）电压增益Av 根据根据虚短虚短和和虚断虚断的概念有的概念有12121io1RRRRRAvvvipnvvv2no1nRvvRvi12ovRR

6、v输出与输入同相输出与输入同相（可作为公式直接使用）（可作为公式直接使用）14（2）输入电阻）输入电阻Ri 输入电阻定义输入电阻定义 2 i3 2314)1(vRRRRR根据根据虚短虚短和和虚断虚断有有 vivp，ii ip0所以所以（3）输出电阻）输出电阻Ro Ro015电路图电路图2S1 Sovvv3.电压跟随器电压跟随器根据根据虚短虚短和和虚断虚断有有vovn=vp vi1iovvvA 当当 R1=或或 R2=0 时，时，16电压跟随器的作用电压跟随器的作用无电压跟随器时无电压跟随器时负载上得到的电压负载上得到的电压sssLsLo01.011001vvvvRRR有电压跟随器时有电压跟随器

7、时ip=0，vpvs根据根据虚短虚短和和虚断虚断有有vovn=vp vs172.3.2 反相放大电路反相放大电路1.电路结构电路结构 电路图电路图182.几项技术指标的近似计算几项技术指标的近似计算（1）电压增益）电压增益Av 根据根据虚短虚短和和虚断虚断的概念有的概念有12ioRRAvvv（可作为公式直接使用）（可作为公式直接使用）0pn vviiiivR输出与输入反相输出与输入反相19（2）输入电阻）输入电阻Ri 11ii1ii/RRiRvvv（3）输出电阻）输出电阻Ro Ro0202.4 同相输入和反相输入同相输入和反相输入放大电路的其他应用放大电路的其他应用2.4.1 求差电路求差电路

8、2.4.2 仪用放大器仪用放大器2.4.3 求和电路求和电路2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路21利用差分式电路以实现求差运算利用差分式电路以实现求差运算i114i2323141O)(vRRvRRRRRRv 利用利用叠加原理叠加原理：可看作是反相放大电路可看作是反相放大电路i12o)1(vRRv可看作是同相放大电路可看作是同相放大电路p14 o)1(vRRv)(i1i214ovvRRv2.4.1 求差电路求差电路22i114i2323141O)(vRRvRRRRRRv当当,2314RRRR则则2ni2-Rvv若继续有若继续有,14RR 则则i1i2ovvv23一种高输入电阻的差分

9、电路一种高输入电阻的差分电路)1(i1121i2222O2vvvRRRRi1121)1(O1vvRRo1i2222O2vvvRR24 R2 Rf R1 vI2 vI1 iI vO N P+2.4.2 仪用放大器仪用放大器21vvv1R)2(12143RRR1Rvvv)(-4334ovvvRR252.4.3 求和电路求和电路1ni1-Rvvfon-Rvv 根据根据虚短虚短、虚断虚断，并列，并列N点的点的KCL方程方程，得：，得：2i2f1 i1fo-vRRvRRvf21RRR若若0pn vv)(21(211234OvvvRRRR则有则有)(2i1 iovvv26输出再接一级反相电路输出再接一级反

10、相电路R2RfR1vS2vS1iIvO1NP+RRvO+NoImage可得可得R2RfR1vS2vS1iIvONP+)(2S1Sovvv272.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路式中，负号表示式中，负号表示vO与与vI在相位上是相反的。在相位上是相反的。0Pn vv21ii tvRCvd1Io（积分运算）（积分运算）根据根据虚短虚短、虚断虚断：RviI1tvCid)d(-O2tvCRvd)d(-OI一、积分电路一、积分电路28当当vI为阶跃电压时，有：为阶跃电压时，有：tVRCvd1IOvItORCVVtI0积分饱和积分饱和 V-votO V+vI=VI 0 vI=VI 0 VIVI

11、tRCVI线性积分时间线性积分时间290pn vv21ii tvRCvddIO（微分运算）（微分运算）根据根据虚短虚短、虚断虚断：Rvio2tvCiddI1二、微分电路二、微分电路30 当当vI为阶跃电压时，有为阶跃电压时，有tvRCvddIOOvO tOvItVI31本章本章 要要 求求、了解集成运放的内部结构、电路模型和性能特点，了解集成运放的内部结构、电路模型和性能特点，理解其电压传输特性，掌握理想运放的特点；理解其电压传输特性，掌握理想运放的特点；、熟悉常用的信号运算电路；、熟悉常用的信号运算电路；、熟练掌握运用、熟练掌握运用“虚短虚短”和和“虚断虚断”分析线性运放电路的分析线性运放电路的方法。方法。返返 回回作业：习题作业：习题2.3.1、2.4.6、2.4.832