模拟电路02运算放大器

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1、第二章运算放大器本章导读运算放大器是模拟集成电路中应用极为广泛的一种器件。本章先介绍集成运放内部的主要结构、理想运算放大器和电路模型，然后用线性电路理论分析由理想运放和电阻、电容等组成的简单应用电路。较早学习这些应用电路，有利于启发同学们的创新思维，打破对电子技术的神秘感。12.1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2.5SPICE仿真例题第二章运算放大器22.1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2、运算放大器的电路模型3集成运算放大

2、器外形图14集成运算放大器外形图25LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。四运放集成电路LM324运算放大器符号61、集成电路运算放大器的内部组成单元1、输入输出端口P、N、O。2、各级的作用？3、4、运放的代表符号。正负电源的中间接点72、运算放大器的电路模型输入电阻ri较大，通常为106Ω或更大；输出电阻ro较小，通常为100Ω或更小；开环电压增益Avo的值较高，至少为104；受控电压源：Avo(vP-vN)

3、。1、电路模型及说明82、运算放大器的电路模型2、电压传输特性输出电压vo不可能超越正负电源的电压值。若Avo(vP-vN)≥V＋，则vo=＋Vom=V＋;设vP>vN，若V－

4、±Vom=±10V时输入电压的最小幅值vP-vN=？输入电流ii=？（2）画出传输特性曲线vo=f(vP-vN)。说明运放的两个区域。109Ω106＋10V－10V解:(1)当vo=±Vom时，输入电压最小幅值vP-vN＝vo/Avo＝±10V/106=±10μV输入电流ii=vP-vN/ri＝±10μV/109Ω＝±1×10－8μA102、运算放大器的电路模型例2.1.1解:(2)画传输特性曲线取a点(＋10μV,＋10V)，b点(－10μV,－10V)，连接a，b两点得线段ab，其斜率为Avo=106，

5、vP-vN

6、

7、<10μV,电路工作在线性区，否则工作在非线性区。电压传输特性曲线如左图所示。112.2理想运算放大器近似理想运放模型1、输出电压vo的饱和极限值等于运放的电源电压，即+Vom=V+，-Vom=V-。2、开环电压增益很高，差分输入电压（vP-vN）的值很小也可使运放进入饱和区。3、若vo未达到饱和极限，则差分输入电压（vP-vN）必趋近于0。当vo处于V+与V-之间，则运放必工作在线性区。4、内部的输入电阻ri的阻值很高，可近似地认为它为无穷大；由此可假定iP＝0，iN＝0。5、内部的输出电阻ro的阻值很低乃至可以认

8、为它为0。122.2理想运算放大器理想运放模型将近似理想运放的参数理想化（+Vom=V+，-Vom=V-，Avo--->∞，iP＝0，iN＝0，ri＝∞，ro＝0），便可得到理想运放的模型该图表示输入端是开路的，即ri≈∞，输出端电阻ro≈0，输出电压vo＝Avo(vP-vN)，其中Avo--->∞riiP=0iN=0理想运放电路模型ro运放电路模型132.3基本线性运放电路同相输入和反相输入是两种最基本的放大电路，许多由运放组成的功能电路都以此为基础。在分析运放组成的各种应用电路时，其中的运放视为理想运放。2.3.1

9、同相放大电路2.3.2反相放大电路电压传输特性形状与Avo(vP-vN)密切相关，由于Avo很大，导致性能不稳定，怎么办？142.3.1同相放大电路a、输入信号vi加到运放的同相输入端“＋”和地之间。b、vn=vf=R1vo/(R1+R2)作用在反相输入端“－”，vf表示反馈电压。1、基本电路152.3.1同相放大电路vp(vi)2、负反馈基本概念vovnvidvo12345电压增益Av=vo/vi如何变化？162.3.1同相放大电路3、虚短和虚断vp(vi)vnvp≈vn或vid=vp－vn≈012345虚短：虚断：

10、由于虚短(vp－vn≈0)且ri很大，则ip＝in≈0172.3.1同相放大电路4、技术指标近似计算vp≈vn虚短：虚断：ip＝in≈0闭环电压增益Avvf输入电阻Ri182.3.1同相放大电路vp≈vn虚短：虚断：ip＝in≈00ro=0Ro04、技术指标近似计算输出电阻Ro192.3.1同相放大电路vo=vn≈vp=viAv=