模拟电子技术-第六版-第02章 运算放大器

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1、1第二章第二章 运算放大器运算放大器常熟理工学院电气与自动化工程学院常熟理工学院电气与自动化工程学院E-mail:E-mail: 主讲主讲: : 罗韩君罗韩君22.1 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器一、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。 运算放大器方框图集成运算放大器的内部结构框图3二、运放代表符号二、运放代表符号 国家标准规定符号国家标准规定符号国外常用符号国外常用符号三、运算放大器的电路模型Avo(vp-vN)VpvNvoriro (a) (b) 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器4运运算算放放大大器器外外形形图图52.1

2、 集成电路运算放大器集成电路运算放大器通常：通常： 开环电压增益开环电压增益 Avo的的 105 （很高）（很高） 输入电阻输入电阻 ri 106 （很大）（很大） 输出电阻输出电阻 ro 100 （很小）（很小） vOAvo(vPvN) （ V vO V ） 注意输入输出的相位关注意输入输出的相位关系系放大：在输入信号控制下，放大：在输入信号控制下，放大电路将供电电源能量转放大电路将供电电源能量转换成为输出信号能量。换成为输出信号能量。62.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器当当Avo(vPvN) V 时时 vO V 当当Avo(vPvN) V- -时时 vO V- -电压传输特性电压

3、传输特性 vO f (vPvN)72.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器线性范围内线性范围内 vOAvo(vPvN)Avo斜率斜率当当Avo(vPvN) V 时时 vO V 当当Avo(vPvN) V- -时时 vO V- -电压传输特性电压传输特性 vO f (vPvN)83 3）开环输出电阻）开环输出电阻 ro02 2）差模输入电阻）差模输入电阻 rid 4 4）共模抑制比）共模抑制比 KCMR 理想运放及其分析依据理想运放及其分析依据 理想化条件理想化条件：1 1）开环电压放大倍数）开环电压放大倍数 Avo2.2 理想运算放大器理想运算放大器 Avo(vp-vN)vpvNvo a

4、b vo/V VomV VomV (vpvn)/mV 0 9 理想运算放大器具有理想运算放大器具有“虚短虚短”和和“虚断虚断”的特性，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，运放必须在闭环了保证线性运用，运放必须在闭环( (负反馈）下工作。负反馈）下工作。 理想运算放大器的特性 (1)(1)虚短虚短 由于运放的电压放大倍数很大，而运放的输出电由于运放的电压放大倍数很大，而运放的输出电压是有限的，一般在压是有限的，一般在1010 V14 V。因此运放的差模输。因此运放的差模输入电压不足入电压不足1 mV，两输入端近似等电

5、位，相当于，两输入端近似等电位，相当于 “短短路路”。开环电压放大倍数越大，开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接两输入端的电位越接近相等。近相等。 “虚短虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，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。称虚短。显然不能将两输入端真正短路。10(2)(2)虚断虚断 由于运放的差模输入电阻很大，一般都在由于运放的差模输入电阻很大，一般都在1 1 M 以上。以上。因此流入运放输入端的电流往往不足因此流入运放输入端的电流往往不足1 A，远

6、小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两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，且输入电阻输入端视为开路，且输入电阻越大，两越大，两输入端越接输入端越接近开路。近开路。 “虚断虚断”是指在分析运放处于线性状态时，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。开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。112.2 理想运算放大器理想运算放大器1. vo o的饱和极限值等于运放的的饱和极限值等于运放的电源电压电源电压V和和V 2. 运放的开环电压增益很高运放的开

7、环电压增益很高 若（若（vpvn）0 则则 vo= +Vom=V 若（若（vpvn）0 则则 vo= Vom=V 3. 若若V vo R3时，时，（1）试证明）试证明Vs( R3R1/R2 ) Im 解（解（1）根据虚短和虚断有）根据虚短和虚断有Ii =0 Vp = Vn =0例例2.3.3直流毫伏表电路直流毫伏表电路（2）R1R2150k ，R31k ，输入信号电压输入信号电压Vs100mV时，通过时，通过毫伏表的电流毫伏表的电流Im(max)？ 所以所以 I2 = Is = Vs / R1 R2和和R3相当于并联，所以相当于并联，所以 I2R2 = R3 (I2 - Im )得得1s332

8、mRVRRRI)( 当当R2 R3时，时，Vs( R3R1/R2 ) Im （2）代入数据计算即可）代入数据计算即可（指针偏转角度与（指针偏转角度与Im是线性关系）是线性关系）22 2.4 同相输入和反相输入同相输入和反相输入放大电路的其他应用放大电路的其他应用2.4.1 求差电路求差电路2.4.2 仪用放大器仪用放大器2.4.3 求和电路求和电路2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路232.4.1 求差电路求差电路 从结构上看，它是反相从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放输入和同相输入相结合的放大电路。大电路。4on1ni1RvvRvv 3p2pi20RvRvv i114i