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理想集成运算放大器 一、理想集成运放的技术参数 二、理想集成运放工作在线性区时的特点 三、理想集成运放工作在非线性区时的特点 什么是集成电路？？ 把二极管、三极管、电阻、电容等制造在一小块半导体基片上，构成一个完整的电路。这样的一种器件就叫做集成电路。 一、理想运放 由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称理想运放。 理想运放的条件 工作在线性区的理想集成运放具有“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。 二、理想集成运放工作在线性区的特点 (1)虚短 由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在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，一般通用型运算放大器的输入电阻都在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。 三、理想集成运放工作在非线性区的特点 工作在非线性区的理想集成运放也有两个重要特点。 1.理想运放的输出电压uO的取值只有两种可能 2.理想集成运放的输入电流等于零 8.1 比例运算电路 8.1.1 反相比例运算电路 8.1.2 同相比例运算电路 8.1.1反相比例运算电路 图8.1反相比例运算电路 虚断Ii ? If 电压放大倍数： 电路特点：输入、输出电压反相；由于虚地，净输入端无共模信号，因此运算精度高。但输入电阻小，Ri=Vi /I i =R1。 R’ 称为平衡电阻，R’=R1//Rf ；R1=Rf 时，电路称为反相器。 虚短V+? V- 且V+? V- ?0 （虚地） 8.1.2 同相比例运算电路 根据虚短得 V+ ? V- 整理得： 电路特点：输入、输出电压同相，净输入端有共模信号，因此运算精度略低。但输入电阻∞。当R1=∞，或Rf=0, 电路成为电压跟随器。 图8.2 同相比例运算电路 电压放大倍数： V+ =Vi （1） 反相求和电路 在 反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相求和电路，见图8.3。此时两个输入信号电压产生的电流都流向Rf 。所以输出是两输入信号的比例和。 图8.3 反相求和运算电路 8.2 加法运算电路 （2） 同相求和电路 在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了同相求和电路，如图8.4所示。 图8.4同相求和运算电路 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: R R R R R R v R R R R R R R v R R R R R R R R R R v R R R R R v R R v + + ? + + ? = + + + + = f 1 2 i2 1 2 2 2 1 i1 2 1 1 f 1 2 i2 1 2 1 i1 2 o ] ) // ( ) // ( ) // ( ) // ( [ ] ) // ( ) // ( ) // ( ) // ( [ R v R v R R R R R R R R v R R v R R v + ? ? = ? + + = 2 i2 1 i1 f n p f f f i2 2 p i1 1 p o ) ( ) )( ( 由此可得出 // // // f n 2 1 p R R R R R R R = = 式中 + - = v v + + + + = R R R v R R R R R v R R v ) // ( ) // ( ) // ( ) // ( 1 2 i2 1 2 1 i1 2 - + = v R R R v o f 而 , i2 i1 o f 2 1 n p v v v R R R R R + = = = = 时