运放三种输入方式的基本运算电路及其设计方法

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1、熟悉运放三种输入方式的基本运算电路及其设计方法2、了解其主要特点，掌握运用虚短、虚断的概念分析各种运算电路的输出与输入的函数关系。3、了解积分、微分电路的工作原理和输出与输入的函数关系。学习重点：应用虚短和虚断的概念分析运算电路。学习难点：实际运算放大器的误差分析集成运放的线性工作区域　　前面讲到差放时，曾得出其传输特性如图，而集成运放的输入级为差放，因此其传输特性类似于差放。　　当集成运放工作在线性区时，作为一个线性放大元件　　　vo=Avovid=Avo(v+-v-)　　通常Avo很大，为使其工作在线性区,大都引入深度的负反馈以减小运放的净输入,保证vo不超出线性范围。　　对于工作在线

2、性区的理想运放有如下特点：　　∵理想运放Avo=∞，则v+-v-=vo/Avo=0v+=v-　　∵理想运放Ri=∞i+=i-=0　　这恰好就是深度负反馈下的虚短概念。　　已知运放F007工作在线性区，其Avo=100dB=105,若vo=10V，Ri=2MΩ。则v+-v-=?，i+=?，i-=?　　　　　　可以看出，运放的差动输入电压、电流都很小，与电路中其它电量相比可忽略不计。　　这说明在工程应用上，把实际运放当成理想运放来分析是合理的　。返回第二节　基本运算电路　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　比例运算电路是一种最基本、最简单的运算电路，如图8.1所示。后面几种运算

3、电路都可在比例电路的基础上发展起来演变得到。vo∝vi：vo=kvi(比例系数k即反馈电路增益AvF,vo=AvFvi)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　输入信号的接法有三种：　　反相输入（电压并联负反馈）见图8.2　　　　　　　　　　　同相输入（电压串联负反馈）见图8.3　　　　　　　　　　　　差动输入（前两种方式的组合）讨论：　　1）各种比例电路的共同之处是：无一例外地引入了电压负反馈。　　2）分析时都可利用"虚短"和"虚断"的结论：iI=0、vN=vp。见图8.4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3）AvF的正负号决定于输入vi接至何处：　　

4、接反相端：AvF<0　　接同相端：AvF>0，见图8.5　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作为一个特例，当R1→∞时AVF=1，电路成为一个电压跟随器如图8.6所示。　　　　　　　4)在同相比例电路中引入串联反馈，所以Ri很大，而反相比例电路引入并联负反馈，所以Ri不高。　　5）由于反相比例电路中，N点是"虚地"点，vN≈0。所以加在集成运放上的共模输入电压下降至0；而同相比例电路中，vN≈vi，所以集成运放将承受较高的共模输入电压。　　6）比例电路的同相端均接有R′，这是因为集成运放输入级是由差放电路组成，它要求两边的输入回路参数对称。即，从集成运放反相端和地两点向外看的等

5、效电阻等于反相端和地两点向外看的等效电阻。　　这一对称条件，对于各种晶体管集成运放构成的运算和放大电路是普遍适用的。有时(例高阻型运放)要求不严格。例：试用集成运放实现以下比例运算：AvF=vo/vi=0.5，画出电路原理图，并估算电阻元件的参数值。解：(1)AvF=0.5>0，即vo与vi同相。∴可采用同相比例电路。但由前面分析可知，在典型的同相比例电路中，AvF≥1，无法实现AvF=0.5的要求。　　(2)选用两级反相电路串联，则反反得正如图8.7所示。使AvF1=-0.5，AvF2=-1。即可满足题目要求。　　电阻元件参数见图8.8。　　　　　　　　　　　　　　一、加法电路　　求和电

6、路的输出电压决定于若干个输入电压之和，一般表达式为　：vo=k1vs1+k2vs2+......+knvsn　　　　下面以图8.9为例推导输出/输入之间的函数关系。该电路的实质是多端输入的电压并联负反馈电路。　　　　　　　　　根据虚地的概念，即：vI=0→vN-vP=0,iI=0　　　　　　　　　　　　　电路特点：　　在进行电压相加时，能保证各vs及vo间有公共的接地端。输出vo分别与各个vs间的比例系数仅仅取决于Rf与各输入回路的电阻之比，而与其它各路的电阻无关。因此，参数值的调整比较方便。　　1)求和电路实际上是利用"虚地"以及iI=0的原理，通过电流相加(if=i1+i2+…)来实现

7、电压相加。此加法器还可扩展到多个输入电压相加。也可利用同相放大器组成。　　2)输出端再接一级反相器，则可消去负号，实现符合常规的算术加法。同相放大器可直接得出无负号的求和。但仅在Rn=Rp的严格条件下正确。　　3)这个电路的优点是：　　a.在进行电压相加的同时，仍能保证各输入电压及输出电压间有公共的接地端。使用方便。　　b.由于"虚地"点的"隔离"作用，输出vo分别与各个vs1间的比例系数仅仅取决于Rf与各相应输入回路的