模电课件 CH02运算放大器.ppt

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1、2.1集成电路运算放大器2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2.1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2.1.2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2.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＋）注意输入输出的相位关系2.运算放

2、大器的电路模型当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end2.2理想运算放大器1.vo的饱和极限值等于运放的电源电压V＋和V－2.运放的开环电压增益很高若（vP－vN）＞0则vO=+Vom=V＋若（vP－vN）＜0则vO=–Vom=V－3.若V－

3、.3.1同相放大电路2.3.2反相放大电路2.3-2.4均用正弦小信号作测试信号进行分析2.3.1同相放大电路（a）电路图（b）小信号电路模型图2.3.1同相放大电路1.基本电路2.3.1同相放大电路2.负反馈的基本概念开环闭环反馈：将放大电路输出量，通过某种方式送回到输入回路的过程。瞬时电位变化极性——某时刻电位的斜率电路有vo＝Avo(vp－vn)引入反馈后vn0，vp(vi)不变→(vp－vn)↓→vo↓使净输入减小，增益Av＝vo/vi下降，这时的反馈称为负反馈。2.3.1同相放大电路3.虚假短路图中输出通过负反馈的作用，使vn自动地跟踪vp，即vp≈vn，或vid＝vp－

4、vn≈0。这种现象称为虚假短路，简称虚短由于运放的输入电阻ri很大，所以，运放两输入端之间的ip＝-in＝(vp－vn)/ri≈0，这种现象称为虚断。由运放引入负反馈而得到的虚短和虚断两个重要概念，是分析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握。2.3.1同相放大电路4.几项技术指标的近似计算（1）电压增益Av根据虚短和虚断的概念有vp≈vn，ip＝-in＝0所以（可作为公式直接使用）2.3.1同相放大电路4.几项技术指标的近似计算（2）输入电阻Ri输入电阻定义根据虚短和虚断有vi＝vp，ii＝ip≈0所以（3）输出电阻RoRo→02.3.1同相放大电路5.电压跟随器根据虚短

5、和虚断有vo＝vn≈vp＝vi（可作为公式直接使用）电压跟随器的作用无电压跟随器时负载上得到的电压有电压跟随器时ip≈0，vp＝vs根据虚短和虚断有vo＝vn≈vp＝vs2.3.2反相放大电路（a）电路图（b）由虚短引出虚地vn≈0图2.3.5反相放大电路1.基本电路2.几项技术指标的近似计算（1）电压增益Av根据虚短和虚断的概念有vn≈vp＝0，ii＝0所以i1＝i2即（可作为公式直接使用）2.3.2反相放大电路2.几项技术指标的近似计算（2）输入电阻Ri（3）输出电阻RoRo→02.3.2反相放大电路当R2>>R3时，（1）试证明Vs＝(R3R1/R2)Im解（1）根据虚断有Ii

6、=0所以I2=Is=Vs/R1例2.3.3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)＝？又根据虚短有Vp=Vn=0R2和R3相当于并联，所以–I2R2=R3(I2-Im)所以当R2>>R3时，Vs＝(R3R1/R2)Im（2）代入数据计算即可end2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用2.4.1求差电路2.4.2仪用放大器2.4.3求和电路2.4.4积分电路和微分电路2.4.1求差电路从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。当则若继续有则根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：2.4.1求差

7、电路从放大器角度看时，增益为（该电路也称为差分电路或减法电路）2.4.1求差电路一种高输入电阻的差分电路2.4.2仪用放大器2.4.3求和电路根据虚短、虚断和N点的KCL得：若则有（该电路也称为加法电路）2.4.4积分电路和微分电路1.积分电路式中，负号表示vO与vI在相位上是相反的。根据“虚短”，得根据“虚断”，得因此电容器被充电，其充电电流为设电容器C的初始电压为零，则（积分运算）2.4.4积分电路和微分电路当vI为阶跃电压时，有vO与t成线性关系1.