[物理]第二章_集成运算放大器.ppt

运算放大器 § 2.1 集成电路运算放大器 § 2.2 理想运算放大器 § 2.3 基本线性运放电路 § 2.4 信号运算电路 § 2.5 小结 § 3.5 小结 运放概念、符号。 电路模型 电压传输特性 理想运放 虚短和虚断 同相放大器 电压跟随器 5. 微分电路 + i1 i2 Vs V0 当Vs为阶跃函数时 Vo如下 Vs Vs 0 输入 Vo 输出 t （输出与输入反向，并为微分关系） 运算电路要求 1. 熟记各种单运放组成的基本运算电路的电路图及放大倍数公式。 2. 掌握以上基本运算电路的级联组合的计算。 3. 会用 “虚开路(ii=0)”和“虚短路(u+=u–) ”分析给定运算电路的 放大倍数。 其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘法与除法运算电路等，由于课时的限制，不作为讲授内容。 * 第二章 集成运算放大器 电子电路基础 运放符号： ＋ － v－ v+ vo － ＋ ＋ v－ v+ vo ? A0 § 2.1 集成电路运算放大器 运算放大器的电路模型 + - vP vo ri Avo(vP-vN) + - ro vN N P O + - V- V+ ri ：通常为1M?, 有的可达100M?以上。 Avo：一般在105 ? 107之间。 ro ：通常为100?或更低。 集成运放线性放大区所对应的输入信号范围很小。 例如设Avo=105， 、 为±10V， 则±Vim＝±10/105 ＝±10-4V ＝±100uV 集成运放的电压传输特性 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，称其所谓的理想运放。 § 2.2 理想运算放大器 理想运放的条件 虚短 放大倍数与负载无关，可以分开分析。 虚断 运放工作在线性区的特点 分析运放组成的线性电路的出发点 虚短 虚断 放大倍数与负载无关， 可以分开分析。 Ii ＋ － v－ v+ vo §2.3 基本线性运放电路 作用：将信号按比例放大。 类型：同相比例放大和反相比例放大。 （1）同相放大器——信号从同相端输入 利用虚短和虚断得 得到： 称为闭环电压增益 （1）同相放大器——信号从同相端输入 输入电阻： 输出电阻： 同相放大器的特点： 1、电压增益为正，且大于等于1。 2、输入电阻电阻很大。 3、输出电阻低，负载能力较强。 电压跟随器 vs RL Rs 1kΩ 100kΩ vo 信号源 负载 + - + - vs RL Rs 1kΩ 100kΩ vo 信号源 负载 + - + - + - 电压跟随器 电压跟随器，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。在电路中常用作阻抗变换器或缓冲器。 例 I1 + - R1 A v N v P 直流电压表电路如图所示。设磁电式电流表满度电流IM=100uA, 当R1=2M时，求可测的最大输入电压Vs 解： 由分析可知，电压表的读数正比于 Vs,与信号源内阻和仪表内阻无关。 Rm IM 磁电式电流表 + - Vs Rs （2）反相放大器——信号从反相端输入 i1 if 称为平衡电阻 根据“虚短”和“虚断”有： 得到： 反相放大器的特点： 1、运放的反相输入端为虚地。 2、共模信号输入信号为0。 3、输入电阻小, Ri = R1 4、输出电阻低，负载能力较强。 电位为0，虚地 例 i1 if v i v O - + R2 R 1 A v N v P R p R3 R4 v 含有T型反馈网络的反相放大器如图所示。求电压放大倍数。 解： 不用高值电阻就能获得高增益 1. 加法运算电路 根据虚短、虚断和N点的KCL得： 若 则有 输出再接一级反相电路 可得 § 2.4 信号运算电路 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： Vs1 Vs2 R1 R2 R3 Rf V0 + 3.a 减法电路——差分式电路 VN VP Vs1 Vs2 R1 R2 R3 Rf V0 + 3.a 减法电路——差分式电路 VN VP 输入电阻： 当R1= R2时： Ri = 2R1 3.b 减法电路——反相求和电路 第一级反相比例 第二级反相加法 （1）利用反相信号求和以实现减法运算 即 当 时 得 Rf2 Vs1 R2 + + Vs2 R1 Rf1 V01 R2 V0 同相输入减法电路见讲义 例：A/D变换器要