运算放大器大多被制作成集成电路,所以常称为集成运算放.ppt

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1、运算放大器大多被制作成集成电路，所以常称为集成运算放大电器，简称为集成运放。在一个集成电路中，可以含有一个运算放大器，也可以含有多个(两个或四个)运算放大器，集成运算放大器既可作直流放大器又可作交流放大器，其主要特征是电压放大倍数高，功率放大很大，输入电阻非常大和输出电阻较小。由于集成运算放大器具有体积小、重量轻、价格低、使用可靠、灵活方便、通用性强等优点，在检测、自动控制、信号产生与信号处理等许多方面得到了广泛应用。8.3集成运算放大电路8.3.1集成运放的理想化条件(1)开环差模电压放大倍数趋于无穷；(2)输入电阻趋于无穷；(3

2、)输出电阻趋于零；(4)共模抑制比趋于无穷；(5)有无限宽的频带；(6)当输入端u-=u+时，uo=0。目前，集成运放的开环差模电压放大倍数均在104以上，输入电阻达到兆欧数量级，输出电阻在几百欧以下。因此，作近似分析时，常常对集成运放作理想化处理。对于工作在线性状态的理想集成运放，具有两个重要特性。1.理想集成运放两输入端间的电压为0，但又不是短路，故常称为“虚短”。2.理想运放的两个输入端不取电流，但又不是开路，一般称为“虚断”。对于工作在非线性状态的理想集成运放，则具有：当时，；当　时，。其中是集成运放的正向或反向输出电压最大

3、值。集成运放输出电压与差分输入电压之间的关系，可用图8.19所示的电压传输特性来描述。图8.19运算放大器的电压传输特性8.3.2基本运算电路1.反相比例运算电路反相比例运算电路如图8.20所示。图8.20反相比例运算电路由虚短、虚断可得：2.同相比例运算电路同相比例运算电路如图8.21所示。图8.21同相运算电路由虚短、虚断可得：3.加减运算电路(1)加法运算电路加法运算电路如图8.22所示。图8.22加法运算电路因反相输入端为“虚地”，故得于是，输出电压为当时，则[例8.4]在图8.22所示的反相加法运算电路中，若R11=5kΩ

4、，R12=10kΩ，RF=20kΩ，uI1=1V，uI2=2V，最大输出电压V。求输出电压。解：因，故电路工作在线性区，可实现反相加法运算。(2)减法运算电路减法运算电路如图8.23所示。图中减数加到反相输入端，被减数经R2、R3分压后加到同相输入端。图8.23减法运算电路由图可知故得①当时，上式为即输出电压与输入电压的差值（）成正比例。②当时，上式为可见输出电压等于两个输入电压的差，从而能进行减法运算。4.积分运算电路积分运算电路如图8.24所示。图中，用CF代替RF构成反馈电路。图8.24积分运算电路设电容器CF上初始电压UC(

5、0)=0，随着充电过程的进行，电容器CF两端的电压为dt由图8.24可知故dt5.微分运算电路微分运算是积分运算的逆运算。积分电路中，电阻R1与电容CF的位置对调一下，即得微分电路，电路如图8.25所示。图8.25微分运算电路由图8.25可知：故1.电压—电流变换器(1)接地负载电压—电流变换器接地负载电压—电流变换器如图8.26所示。图8.26带接地负载的电压—电流变换电路8.3.3信号测量电路由图8.26，根据“虚短”概念，由叠加定理可得解得由KCL得将代入上式，整理得(2)悬浮负载电压—电流变换器悬浮负载电压—电流变换器电路如

6、图8.27所示。（a）反相电压—电流变换器（b）同相电压—电流变换器图8.27悬浮负载的电压—电流变换器图8.27（a）是一个反相电压—电流变换器，它是一个电流并联负反馈电路，它的组成与反相放大器很相似，所不同的是现在的反馈元件（负载）可能是一个继电器线圈或内阻为RL的电流计。流过悬浮负载的电流为图8.27（b）是一个同相电压—电流变换器，它是一个电流串联负反馈电路。该电路的负载电流为2.电流—电压变换器电流—电压变换器如图8.28所示，它是一个电压并联负反馈电路。这个电路本质上是一个反相放大器，只是没有输入电阻。输入电流直接接到集

7、成运放的反相输入端。（a）基本电路（b）典型电路图8.28电流—电压变换器图8.28(a)是一个基本的电流—电压变换器，根据集成运放的“虚断”和“虚地”概念，有和，故，从而有图8.28(b)是一个经常用在光电转换电路中的典型电路。图中V是光电二极管，工作于反向偏置状态。根据集成运放的“虚断”和“虚地”概念可得故3.电压、电流的测量一块普通的电工仪表表头，若与集成运放相连，可以改装成一块灵敏度较高的电子仪表，实现交、直流测量。(1)电压测量图8.29所示为直流毫伏表的典型原理电路图。图8.29直流毫伏表①能测量小于1mV的微小电压值，

8、而一般的万用表不可能有如此高的灵敏度。②集成运放接成串联负反馈电路，输入电阻极高，理想条件下为无穷大，一般电工仪表达不到（测量电压时，要求仪表的内阻越高越好）。③表头满量程电压值不受表头内阻RG阻值的影响。只要是满量程的表头，换用前后