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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,1,2.1 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,特点：电路对称性，提高整个电路的性能,若干级电压放大,带负载能力强，电流放大,2,2.1 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,特点：两个输入端（同相+、反相），一个输出端，单向,3,2.运算放大器的电路模型,图2.1.3 运算放大器的电路模型
2、,通常（实际）：开环电压增益 Avo的105（很高）,输入电阻 ri 106（很大）,输出电阻 ro 100（很小）,vOAvo(vPvN)，当（V vO V）,注意输入输出的相位关系,4,2.运算放大器的电路模型,当Avo(vPvN)V 时 vO V,当Avo(vPvN)V-时 vO V-,电压传输特性 vO f(vPvN),线性范围内 vOAvo(vPvN),Avo斜率,end,非线性（饱和）范围内？,5,2.运算放大器的电路模型,例：一运放 Avo=2105,ri=0.6 M，电源电压V+=+12 V,V-=-12 V.(1)当vOVom=12 V时，输入电压的最小幅值vPvN=？输入电
3、流 ii=？(2)画出传输特性曲线vOf(vPvN),(1)线性范围内:vPvN vO/Avo 12 V/(2105)60 vii(vPvN)/ri 60 v/0.6 M 100 pA,(2)传输特性曲线vOf(vPvN),6,2.2 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ri 若（vPvN）0 则 vO=+Vom=V(饱和)若（vPvN）0 则 vO=Vom=V(饱和),3.若V vO V(线性）则（vPvN）0,虚短,4.输入电阻ri的阻值很高 使 iP 0、iN 0，虚断,5.输出电阻很小，ro 0,图2.2.1 运放的简化电路模型,7,
4、2.3 基本线性运放电路,2.3.1 同相放大电路,2.3.2 反相放大电路,线性运放电路：运放一定工作在线性范围（状态），电路通过接入负反馈来保证。,8,2.3.1 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（同相含义？）,缺点：存在共模输入电压,9,2.3.1 同相放大电路,2.负反馈的基本概念,开环,闭环,正、负反馈判断方法：瞬时极性法,瞬时电位变化极性某时刻电位的斜率,电路有 vo Avo(vpvn),引入反馈后,vn 0，vp(vi)不变,(vpvn),vo,使输出减小了，增益Avvo/vi下降了，这时的反馈称为负反馈。,反馈：将放大电路输
5、出量，通过某种方式送回到输入回路的过程。,反馈概念反馈的分类：正、负反馈,10,2.3.1 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vpvn，或vidvpvn0。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(vpvn)/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。,11,2.3.1 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 vpvn，ip-in0,所以,（可作为公式直接使
6、用，注意问题）,讨论：电压增益Av与运放无关，仅有外电路元件参数决定。vo,vi同相，电压增益Av 大于或等于1,12,2.3.1 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 vivp，ii ip0,所以,（3）输出电阻Ro,Ro0,讨论：优点？,讨论：？,13,2.3.1 同相放大电路,5.电压跟随器,根据虚短和虚断有,vovn vp vi,（可作为公式直接使用）,14,电压跟随器的作用,无电压跟随器时 负载上得到的电压,电压跟随器时,ip0，vpvs,根据虚短和虚断有,vovn vp vs,15,2.3.2 反相放大电路,（a）电路图（b）
7、由虚短引出虚地vn0 图2.3.5 反相放大电路,1.基本电路,优点：不存在共模输入电压,16,2.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，ii0,所以 i1i2,即,（可作为公式直接使用）,2.3.2 反相放大电路,17,2.几项技术指标的近似计算,（2）输入电阻Ri,（3）输出电阻Ro,Ro0,2.3.2 反相放大电路,讨论：？,18,当R2 R3时，（1）证明VS(R1R3/R2)IM,解:（1）根据虚断有 II=0,所以 I2=IS=VS/R1,例直流毫伏表电路,（2）R1R2150 k，R31 k，输入信号电压VS100mV时，通过毫伏表的
8、最大电流IM(max)？,又根据虚短有 VP=VN=0,R2和R3相当于并联，所以 I2R2=(I2-IM)R3,所以,当R2 R3时，VS(R1R3/R2)IM,（2）代入数据计算即可IM(max)=100 A,电流表指针偏移刻度与流过电流成正比,19,2.4 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,推导输出输入关系方法：虚短、虚断电压、电流关系,20,2.4.1 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(基尔霍夫电流
9、定律)得：,21,2.4.1 求差电路,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）,缺点：输入电阻小？对vi2，R2+R3;对vi1，R1；对vi2-vi1，R2+R1,22,2.4.1 求差电路,一种高输入电阻的差分电路,23,2.4.1 求差电路,另一种高输入电阻的差分电路,24,2.4.2 仪用放大器,25,2.4.2 仪用放大器,26,2.4.2 仪用放大器,输入电阻？,输出电阻？,27,2.4.3 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）,28,2.4.4 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）,29,2.4.4 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.积分电路,30,2.4.4 积分电路和微分电路,2.微分电路,31,因此：,32,当VI为阶跃信号时，电流如(b)所示，考虑到信号源存在内阻，t=0是，输出电压为有限值。,33,第一章作业：1.2.1(3)，(4)；1.4.1(3)，(4)；1.5.6。,第二章作业：,
