第4章运放电路

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1、计算机电路基础上海第二工业大学计算机与信息学院第四章集成运算放大器及信号处理电路第4章集成运算放大器及信号处理电路4.1集成运算放大器的基本概念4.2集成运算放大器的线性应用4.3滤波的概念和基本滤波电路4.4电压比较电路退出4.1运算放大器的基本概念4.1.1运算放大器的指标4.1.2运算放大器在线性状态下的工作退出4.1.3运算放大器在非线性状态下的工作4.1运算放大器的基本概念在分析集成运放的各种应用电路时，常常将其中的集成运放看成是一个理想运算放大器。所谓理想运放就是将集成运算放大器的各项技术指标理想化，即具有如下参数：开环差模电压增益Aod＝∞；差模输入电阻rid＝∞；输出电

2、阻ro＝0；共模抑制比KCMR＝∞；-3dB带宽fH＝∞；输入失调电压UIO、失调电流IIO、输入偏置电流IIB以及他们的温漂均为零等等。4.1.2集成运算放大器在线性状态下的工作当工作在线性区时，集成运放的输出电压与两个输入端的电压之间存在着线性放大关系，即（4.1.1）式中uo是集成运放的输出端电压；u+和u-分别是其同相输入端和反相输入端的电压；Aod是其开环差模电压增益。1）理想集成运放的差模输入电压等于零由于集成运放工作在线性区，故输出、输入之间符合式(4.1.1)所示的关系式。而且，因理想运放的Aod＝∞，所以由式(4.1.1)可得即(4.1.2)上式表示运放同相输入端与反

3、相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。但是该两点实际上并未真正被短路，只是表面上似乎短路了，因而是虚假的短路，所以将这种现象称为“虚短”。2）理想集成运放的输入电流等于零由于理想集成运放的差模输入电阻rid＝∞，因此在其两个输入端均没有电流，即(4.1.3)此时，运放的同相输入端和反相输入端的电流都等于零，如同该两点被断开了一样，这种现象称为“虚断”。“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论。这两个重要结论常常作为今后分析许多运放应用电路的出发点，因此必须牢牢记住并掌握。3、运算放大器在非线性状态下的工作如果运放的工作信号超出了线性放大的范围，则输出电压不会再随

4、着输入电压的增长线性增长，而将进入饱和状态，集成运放的传输特性如图4.1.3所示。1）理想集成运放输出电压uO的值只有两种可能运放输出分别等于运放的正向最大输出电压＋UOPP，或等于其负向最大输出电压－UOPP，如图4.1.3中的粗线所示。当u+>u－时,uO＝+UOPP当u+

5、)实际的集成运放的Aod≠∞，因此当u+与u-的差值比较小，且能够满足关系Aod(u+－u-)﹤

6、UOPP

7、时，运放应该仍然工作在线性范围内。实际运放的传输特性如图4.1.3中细线所示。但因集成运放的Aod值通常很高，所以线性放大的范围是很小的。例如：集成运放F007的UOPP＝±12V，Aod≈6×105，则在线性区内，差模输入电压的范围只有：＝＝＝±20uV如上所述，理想运放工作在线性区或非线性区时，各有不同的特点。因此，在分析各种应用电路的工作原理时，首先必须判断其中的集成运放究竟工作在哪个区域。4.2集成运算放大器的线性应用4.2.1反相比例运算电路4.2.2同相比例运算电路退

8、出4.2.3差分比例运算电路输入电压uI经电阻R1加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻R2接地，输出电压uO经RF接回到反相输入端。通常选择R2的阻值为(4.2.1)输入电压（虚短），可得(4.2.2)由于i-＝0，则由图可见(4.2.3)即上式中u-＝0，由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为(4.2.4)1、反相比例运算电路下面分析反相比例运算电路的输入电阻。因为反相输入端是“虚地”，显而易见，电路的输入电阻为对反相比例运算电路，可以归纳得出以下几点结论：(1)反相比例运算电路在理想情况下，其反相输入端的电位等于零，称为“虚地”。因此加在集成运放输入端的共模输入电压很小

9、。(2)电压放大倍数，即输出电压与输入电压的幅值成正比，负号表示uO和uI相位相反。也就是说，电路实现了反相比例运算。比值

10、Auf

11、决定于电阻RF和R1之比，而与集成运放内部各项参数无关。只要RF和R1的阻值比较精确而稳定，就可以得到准确的比例运算关系。比值

12、Auf

13、可以大于1，也可以小于或等于1。(3)反相比例运算电路的输入电阻不高，等于R1，输出电阻很低。2、同相比例运算电路输入电压uI经电阻R2加到集成运放的同相输入端，输出电压uO和输入