第二章运算放大器精要.ppt

集成电路运算放大器 理想运算放大器的条件 理想运算放大器的特性 基本运算电路 例1： 减法电路（反相求和电路） 减法电路（差分电路） 例3： LOGO * * LOGO * 信息学院 专业基础部 模拟电子技术－康华光 2.1 集成运算放大器 2.2 理想运算放大器 2.3 基本线性运放电路 2.4 同向输入和反向输入放大电路的其他应用 集成运算放大器是一种高电压增益，高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路。 运算放大器方框图 1.输入级 使用高性能的差分放大电路，它必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端输入双端输出的形式。 4.偏置电路 提供稳定的几乎不随温度而 变化的偏置电流，以稳定工作点。 3.输出级 由PNP和NPN两种极性的三极 管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电 压或电流。具体电路参阅功率放大器。 2.电压放大级 要提供高的电压增益，以保证 运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电 路和带有源负载的高增益放大器。 运算放大器的引线 运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号‘+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相反，用符号“-”表示。输出端在输入端的另一侧。 集成放大器的符号 运算放大器外形图 1.差模电压放大倍数Avd=?，实际上Avd≥80dB即可。 2.差模输入电阻Rid=?，实际上Rid比输入端外电路的 电阻大2～3个量级即可。 3.输出电阻Ro= 0，实际上Ro比输入端外电路的电阻 小1～2个量级即可。 4.带宽足够宽。 5.共模抑制比足够大。 实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大器 都可以视为理想的。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指标明显下降即可。 理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈）下工作。 (1)虚短 由于运放的电压放大倍数很大，一般都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于 “短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 (2)虚断 由于运放的差模输入电阻很大，一般都在1 M?以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1 ?A，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。 “虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 下面举两个例子说明虚短和虚断的运用。 例1：试求理想运算放大器的输出电压和电压放大倍数的表达式。 电压增益 Avf= Vo /Vi =－Rf /R1 反相放大电路 反相比例运算电路 根据虚断 I-= I+ ?0 解： I- I+ 根据虚短 V+? V- ?0 Ii = (Vi－ V-)/R1 ?Vi/R1 If = (V-－ Vo )/Rf ?-Vo/Rf ∵Ii ? If ∴ Vi/R1=-Vo/Rf 电压并联负反馈 例2：试求理想运算放大器的输出电压和电压放大倍数的表达式。 电压增益 同相放大电路 同相比例运算电路 根据虚断 I-= I+ ?0 解： 根据虚短 V+? V- ?Vi 电压串联负反馈 加法电路 （反相输入求和电路） 反相比例运算电路 若Rf = R1= R2 在 反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相输入求和电路。 求U01的数值。 解： 同相输入求和电路 在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了同相输入求和电路。 因运放具有虚断的特性，对运放同相输入端的电位可用叠加原理求得: 同相比例运算电路 第一级：若R1=Rf 1，v01=- vS1 。 第二级：若R2=Rf 2 ，v0=vS1- vS2 。 若R1= R2= R3= Rf ， 积分电路 当输入信号是阶跃直流电压VI时，即 例2:画出积分器 的输出波形。 (a) 阶跃输入信号 解： 注