2 集成电路运算放大器

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1、第2章集成运放的线性应用2.1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图2.1.1集成运算放大器的内部结构框图图2.1.2运算放大器的代表符号（a）国家标准规定的符号（b）国内外常用符号第2章集成运放的线性应用2.1集成电路运算放大器2.集成电路运算放大器的代表符号3.运算放大器的电路模型图2.1.3运算放大器的电路模型通常：开环电压增益Avo≥105（很高）输入电阻ri≥106Ω（很大）输出电阻ro≤100Ω（很小）vO＝Avo(vP－vN)（V－＜vO＜V＋）3.运算放大器的电路模型图2.1.3运算放大器的电路模型理想集成运放开环电压增益Avo→∞输入电阻

2、ri→∞输出电阻ro→0vO＝Avo(vP－vN)（V－＜vO＜V＋）若vo一定值，则vpvN虚断虚短4.运算放大器的传输特性当Avo(vP－vN)≥V＋时vO＝V＋当Avo(vP－vN)≤V-时vO＝V-电压传输特性vO＝f(vP－vN)线性范围内vO＝Avo(vP－vN)Avo——斜率end非常大(vP－vN)线性范围非常窄理想集成运放开环工作时称集成运放工作在非线性区5.运算放大器的非线性应用模拟电压比较器集成运放引入负反馈vO=Avo(vP-vN)而理想运放Avo→∞∴应有vPvN运放工作在线性区特征是引入深度负反馈6.运算放大器的线性应用称工作于线性区可灵活运

3、用虚短、虚断概念分析集成运放的线性电路vO为有限值（V－＜vO＜V＋），又2.3运放基本线性电路2.3.1同相比例放大电路2.3.2反相比例放大电路利用虚短和虚断得2.3.1同相比例放大电路电压串联负反馈（可作为公式直接使用）电压串联负反馈特点：①运算电路输入电阻很大③运算放大器输入端有共模信号（无虚地，尽管仍有虚短）②输出电阻RoRo→0→∞电压串联负反馈R2=0,R1=∞vo＝vn≈vp＝vi电压跟随器电压跟随器的作用无电压跟随器时负载上得到的电压电压跟随器时ip≈0，vp≈vsvo≈vp≈vs根据虚短和虚断的概念有vn≈vp＝0，i1＝i2即（可作为公式直接使用）2.

4、3.2反相比例放大电路电压并联负反馈为提高精度，一般取平衡电阻保证集成运放的输入级—差放的对称性若R1=R2，vo=-vI——反相器（模拟）特点：2.3.2反相比例放大电路③运算放大器输入端无共模信号（虚地！）①输入电阻Ri②输出电阻RoRo→0当R2>>R3时，（1）试证明VS＝(R3R1/R2)IM解:（1）根据虚断有II=0例2.3.3指针式（磁电式）直流毫伏表电路（2）R1＝R2＝150k，R3＝1k，输入信号电压VS＝100mV时，通过毫伏表的最大电流IM(max)＝？根据虚短有VP=VN=0当R2>>R3时end（2）代入数据计算即可电流并联负反馈2.4.3

5、求和电路(加法电路)根据虚短：若则有根据虚断：反相比例求和电路若则有输出再接一级反相电路可得（加法运算）可扩展为多个输入电压相加第一级反相比例第二级反相加法（1）利用信号取反求和以实现减法运算即当时得（减法运算）2.4.1求差电路(减法电路)当则若继续有则根据虚短、虚断（2）差分式减法电路实现了对差分信号的放大此电路也可用叠加原理来分析①vi1单独作用时，vi2接地为一反相比例放大器②vi2单独作用时，vi1接地为一同相比例放大器则若有R3=R2则v3–v4又作为后级差分式减法器的输入此电路输入电阻高、输出电阻低，且抑制共模信号的能力强利用差分式减法器①②①式代入②式，得2

6、.4.2仪用放大器电路如图所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V，填表。－1－5－10－141.15.51114uI/V0.10.51.01.5uO1/VuO2/V求电路的运算关系I3434uRRR×++2I21I1f)(RuRuR+-O1u=×21f)1(RRR+∥RCvsvcVsvctic不是常数∴vo随t呈指数规律↑不是线性积分。如何能实现线性积分？必须恒流充电！回忆一阶RC积分电路由一阶系统过渡过程2.4.4积分电路和微分电路1.积分电路根据“虚短”，得根据“虚断”，得设电容器C的初始电压为零，则（积分运算）负号表示：vI为+,输出为负向积分；vI为-,输出为正

7、向积分反相积分电路当vI为阶跃电压时，有即为恒流充电vo由例2.4.3（b）t1t20840120t=0vo/Vt/μs（a）50－10t1t240120vI/Vt/μs图8.1.7R=10K,C=5nF,V+=+15V,V-=-15VVc(0)=0,vI的波形为已知，求vo波形vo(t1)1=8Vvo(t2)=vo(t1)vIRC(t2-t1)=0V在正向积分段在反向积分段积分电路如图所示：iC=CdvCdt虚短iC=iR把积分电路的R、C对换位置，得微分电路虚断2.微分电路iC=CdvIdt若vi为正弦波则这