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第3章集成运算放大器内容提要集成运算放大器当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。本章介绍了比例求和运算电路，积分与微分电路，一阶有源滤波器，二阶有源低通滤波器，二阶有源高通滤波器，二阶有源带通滤波器，双T带阻滤波器电路，电压比较器、对数器、指数器的电路结构与计算机仿真设计方法。本章的重点是掌握运算放大器电路的仿真设计与分析方法。注意输入回路和负反馈回路上元器件的变化对电路功能的影响。3.1比例求和运算电路3.1.1理想运算放大器的基本特性1.理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。（1）开环电压增益Aud=∞（2）输入阻抗ri=∞（3）输出阻抗ro=0（4）带宽fBW=∞（5）失调与漂移均为零等。2.理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压UO与输入电压之间满足关系式UO＝Aud（U+－U－）由于Aud=∞，而UO为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。（2）由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。3.1.2反相比例运算电路电路如图3.1.1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：i1FOURRU为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2＝R1//RF。（RF为图中RF，R1为图中R1）图3.1.1反相比例运算电路3.1.3反相加法电路电路如图3.1.2所示，输出电压与输入电压之间的关系为:R3＝R1//R2//RF（RF为图中RF，R1为图中R1,R2为图中R2,R3为图中R3）)URRURR(Ui22Fi11FO图3.1.2反相加法运算电路3.1.4同相比例运算电路图3.1.3是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为：R2＝R1//RFi1FO)URR(1U图3.1.3同相比例运算电路当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图3.1.4所示的电压跟随器。图中R2＝RF，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。图3.1.4电压跟随器电路3.1.5减法运算电路对于图3.1.5所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝RF时，有如下关系式：)U(URRUi1i21FO图3.1.5减法运算电路图