运算放大电路2

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1、2.1集成电路运算放大器集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。Auo高:80dB~140dBrid高:105~1011ro低:几十~几百KCMR高:70dB~130dB一.集成运放的特点直接耦合方式，第一级通常采用差分放大电路。用复杂电路实现高性能的放大电路。用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻。采用复合管。需要的电容和电感通常外接。二极管一般用三极管的发射结构成。高增益、高可靠性、低成本、小尺寸+UCC–UE

2、Euou–u+电路的简单说明输入级中间级输出级同相输入端输出端反相输入端二.集成运放电路的组成偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad大，Ac小，输入端耐压高。中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最大不失真输出电压尽可能大。运放的特点理想运放：ridKCMRRro0Auo运放符号：＋－u-u+uo2.2理想运算放大器国内符号：同相输入端

3、反相输入端输出端国际符号：VV+∞+_Au＋u-_uo运放的电压传输特性：设：电源电压±VCC=±10V。运放的Auo=104│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。0uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV线性区非线性区非线性区Auo越大，线性区越小，当Auo→∞时，线性区→0Auo越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。实际特性+10V-10V+Uom-Uom0uoui理想特性运算放大器线性应用时的分析依据1.差模输入电阻,两个输入端

4、的输入电流可认为是零，即虚断。2.开环电压放大倍数输出电压是一个有限值，即虚短。如果信号从反向端输入，同相端接地反相端近于“地”电位，即虚地。运算放大器在饱和区时的情况当时，例题当时，注意：此时输入端的输入电流也等于零有“虚断”特性，但是没有“虚短”特性。2.3基本线性运放电路虚拟短路虚拟断路放大倍数与负载无关，可以分开分析。u-uo_++u+Ii比例运算运放在信号运算中的应用加减运算微积分运算乘除运算指数、对数运算i1=if虚短虚断2.3.2反相输入比例运算当RF=R1时，反相器uo_++

5、RFR1RPuii1if电位为0，虚地特点：只有一个输入信号，并且通过电阻引入反相输入端反相RP=R1//RF平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。特点：共模输入电压=0（u－=u+=0）缺点：输入电阻小（Ri=R1）uo_++RFR1RPuii1ifAu只与外部电阻R1、RF有关，与运放本身参数无关。

6、Au

7、可大于1，也可等于1或小于1。例1：电路如下图所示，分别计算开关S断开和闭合时的电压放大倍数。uo10KΩuiR2++––++–S1KΩ1KΩ1KΩR1解

8、：1.S断开Au=–RFR1=–10K(1+1)K=–52.闭合由虚断：i+=i–=0由虚短：u–=u+=0相当于两个1K电阻并联iii1i2if例2求电压放大倍数Au=uo/ui。i+=0i-=0,u-=u+=0_++RFR1RPuiuoi1iFi-i+R2R3i2i3uFiF=i2+i3=i1uiR1-uFRF==-uFRFuF-uoR2uFR3+uo=-uiR1RF+R2+RFR2R3R1RF+R2+RFR2R3Au=–RP=R1//(RF+R2//R3)2.3.1同相输入u-=u+

9、=ui虚短虚断_++RFR1R2uiuoi1if特点：只有一个输入信号，并且通过电阻引入同相输入端电位不为0，没有“虚地”同相i1=if2.3.1同相输入_++RFR1R2uiuoi1if特点：输入电阻高缺点：共模输入电压≠0平衡电阻R2=R1//RFAu只与外部电阻R1、RF有关，与运放本身参数无关。Au≥1，不能小于1。u–=u+≠0，反相输入端不存在“虚地”现象。Au≥1等号何时成立？思考考虑平衡条件，表达式如何？此电路的作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。电压跟随器

10、结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。_++RFR1R2uiuoi1if_++uiuo当(开路)或时,称为电压跟随器。左图是一电压跟随器，电源经两个电阻分压后加在电压跟随器的输入端，当负载RL变化时，其两端电压uo不会随之变化。uo+–++–5kRL5k+12V例3：基准电压电路例4：图中同相比例运算电路，求：R2R1RF+ui-R3+uo-++-解：此电路为同相比例运算电路，式中的是指加在同相输入端的输入电压