运算放大器的基本电路

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1、电子信息系统是如何组成的？如何实现模拟信号的数学运算？如何判断电路是否是运算电路？有哪些基本运算电路？怎样分析运算电路的运算关系？什么是理想运放？指标参数有哪些特点？第五章信号运算电路1、电子信息系统的组成§5.0概述图5.1.1电子信息系统的示意图信号的采集信号的预处理信号的加工信号的执行利用集成运放作为放大电路，引入各种不同的反馈，就可以构成具有不同功能的实用电路。2、理想运放的特性在分析各种实用电路时（其输出电压与输入电压的函数关系），考虑运放处于线性工作范围，一般情况下都将集成运放的性能指标理想化，即视为理想器件，看成是理想运放。

2、一、理想运放的性能指标开环电压放大倍数AVD=∞；差模输入电阻Rid=∞；输出电阻R0=0；共模抑制比KCMR=∞；输入失调电压、输入失调电流及其零点漂移均为零。图5.1.2理想运放的符号i+-vo+-v+v-二、理想运放的特性当理想运放工作在线性区，即输出电压与输入电压呈线性关系时，利用其理想化参数可导出以下两个重要结论：流入集成运放两个输入端的电流通常可视为零。即i±≈0；但不是断开，所以简称为“虚断”。集成运放两个输入端的电压通常非常接近零，即v+-v-=0；但不是短路，所以简称为“虚短”。（因为理想运放的输入电阻为无穷大，其不从信

3、号源索取电流。）（因为理想运放工作在线性区时，输出电压与输入电压的关系为：vo=Avd(v+-v-)而理想运放Avd=∞，在线性区vo为有限值，则:v+-v-=0；即v+=v-。§5.1运算放大器的基本电路集成运放的应用首先表现在它能构成各种运算电路上，并因此而得名。在运算电路中，以输入电压作为自变量，以输出电压作为函数；当输入电压变化时，输出电压将按一定的数学规律变化，即输出电压反映输入电压某种运算的结果。因此，集成运放必须工作在线性区，在深度负反馈条件下，利用反馈网络能够实现各种数学运算。在运算电路中，输入电压和输出电压，均是对地而言

4、。运算放大器有三种输入方式。1、反相输入放大器vi通过R1作用于集成运放的反相输入端，所以，vo与vi反相。Rp=R1//RF图5.1.3反相放大器i+-vov+v-viR1RPRFiF一、电路的构成及函数关系反相运算电路如图5.1.3所示。电阻RF跨接在集成运放的输出端和反相输入端间，引入了电压并联负反馈。同相输入端通过电阻Rp接地，Rp为补偿电阻，以保证集成运放输入极差分放大电路的对称性,其值为：根据理想运放输入不取电流的特点，则有：i1=iF图5.1.3反相放大器i1+-vov+v-viR1RPRFiF通过图5.1.3所示的电路可以

5、实现反相比例运算。由图5.1.3可得：根据理想运放：v-=v+=0；∵i1=iF负号表示vo与vi反相。由此得知AVF与运放参数无关，仅取决于外部电阻RF和R1。

6、AVF

7、可大于1，也可小于1。∴图5.1.3反相放大器i+-vov+v-viR1RPRFiF二、电路的特点运放反相输入端为虚地，它的共模输入电压可视为零。因此，该电路对运放的共模抑制比要求不高。因并联负反馈的作用，使输入电阻Ri减小。因电压负反馈的作用，使输出电阻Ro很小。（可视为零）所以，该电路带负载的能力很强。2、同相输入放大器vi通过Rp作用于集成运放的同相输入端。Rp=

8、R1//RF一、电路的构成及函数关系同相输入放大器如图5.1.4所示。电阻R1和RF构成反馈网络，引入了电压串联负反馈。Rp为补偿电阻，以保证外电路平衡，所以，图5.1.4同相放大器+-vov+v-viR1RPRFiF+-+-根据理想运放输入不取电流的特点，则有：i=0通过图5.1.4所示的电路可以实现同相比例运算。由图5.1.4可得：根据理想运放：v-=v+；AVF为正，表示vo与vi同相。AVF与运放参数无关，仅取决于外部电阻RF和R1。由于RF/R1>0,图5.1.4同相放大器+-vov+v-viR1RPRFiF+-+-则

9、AVF

10、

11、总大于1。v-二、电路的特点运放同相输入电路中，共模电压等于输入电压。因串联负反馈的作用，使Ri很大。（可高达100M以上）因电压负反馈的作用，使输出电阻Rio很小。（可视为零）所以，该电路带负载的能力很强。图5.1.4同相放大器+-vov+v-viR1RPRFiF+-+-三、电压跟随器图5.1.5有限流电阻的电压跟随器+-voviRPRF+-+-图5.1.6简单的电压跟随器+-vovi+-+-

12、AVF

13、=1。即输出电压与输入电压大小相等，相位相同。根据理想运放：v-=v+；i=0；所以有：vi=vo；例1：已知vo=-55v1，其余参数

14、如图中所标，试求R5值。电路如图所示，解：+-10KΩviR1R3R2+-voA1R4R5100KΩA2vo1100KΩ电路中A1构成同相运算电路，A2构成反相运算电路。∴∴3、差分输入放大器