2-运算放大器解读

•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同相输入和反相输入放大电路的其他应用1.集成电路运算放大器内部组成单元Avo＝Avo1Avo2是运放开环电压增益，即运放由输出端无外接反馈元件时的电压增益。2.1集成电路运算放大器μA741VEELF353VEE2.运算放大器的电路模型通常：开环电压增益Avo105（很高）输入电阻ri106Ω（很大）输出电阻ro100Ω（很小）vO＝Avo(vP－vN)（V－＜vO＜V＋）注意输入输出的相位关系3.运算放大器的电压传输特性当Avo(vP－vN)V＋时vO＝V＋当Avo(vP－vN)V-时vO＝V-电压传输特性vO＝f(vP－vN)线性范围内vO＝Avo(vP－vN)Avo——斜率负饱和正饱和baO(vP-vN)/mV+Vom=V+vO/V-Vom=V-vO=Avo(vP-vN)线性区例2.1.1运放的开环电压增益Avo=2×105,输入电阻ri＝0.6MΩ，电源电压V+＝＋12V，V-＝－12V。。。说明运放的两个区域画出传输特性曲线输入电流时输入电压的最小幅值试求当)(?)2(?12)1(NPOiNPomOvvfvivvVVvVAvvvvvAvvoONPNPvoO60)(nArvviiNPi100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，饱和时若（vP－vN）＞0则vO=+Vom=V＋若（vP－vN）＜0则vO=–Vom=V－3.若V－vOV＋则（vP－vN）04.输入电阻ri的阻值很高使iP≈0、iN≈05.输出电阻很小，ro≈02.2理想运算放大器vPvNvo2.2理想运算放大器工作在线性区域反馈通路深度负反馈工作在非线性区域－饱和区域vO/VO(vP-vN)/mV+Vom=V+-Vom=V-vNvPvo反馈通路开路或正反馈负饱和正饱和2.3.1同相放大电路1.基本电路+_Avo(vp-vn)211RRRvovp＋vi—vn(+)R1R2vo(+)＋—(+)+vid_减小了反馈负短路跟踪自动地作用，使输出通过负反馈的0,,npidnppnvvvvvvv断路0npii虚短虚断2.3基本线性运放电路2.几项技术指标的近似计算(1)闭环电压增益Av12121pn2111RRRRRvvvvARRRvvvvviofovofnpi＝、、vp＋vi—vn(+)R1R2vo(+)＋—(+)(2)输入电阻RiRiiiiiiivR(3)输出电阻Ro0oR（可作为公式直接使用）+_2.3.1同相放大电路同相比例运算电路适用条件：vi=vp=vn。R4vnvp-+voAR1R3i3i4i1vi1R2i2vi22.3.1同相放大电路同相比例运算电路基本电路实用电路vp＋vi—vnR1R2vo＋—vp＋vi—vnR1R2vo＋—R21||RRR补偿电阻npivvvnpivvv增益不变vi＝vpvnvo＝vn3.电压跟随器1iovipnovvAvvvv+vs_Rs100kΩssSLLsovvRRRvv01.010011+vs_Rs100kΩ+vo_RL1kΩ+vo_RL1kΩspnovvvv（可作为公式直接使用）vpvnvoR2V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。Vvvvpno2例2.3.1，则有＝0,iIVVVNSPVP＋VS—VNR1Rm＋—I1IMIi解：利用虚短和虚断的概念有：VRIVRVRVIIMSSNM2001(max)1112.3.2反相放大电路1.基本电路0pnvvvnvpR1R2vo—＋vii2i1iiii(1)电压增益0ii2121RvRviioi12RRvvAiov(2)输入电阻11RivRii(3)输出电阻0oR（可作为公式直接使用）反相比例运算电路nivvvnvpR1R2vo—＋vii2i1iiiiR2.3.2反相放大电路反相比例运算电路实用电路21||RRR补偿电阻0pnvv增益不变图2.3.6含有T型网络的反相放大电路例2.3.2vnvpR1R2vo—＋vii2i1inipi3R3R4i4v4M+vid_\解：利用虚断、虚短、虚地等概念有：000pnidpniivvv(1)电压增益143232)/(RRRRRRvvAiov(2)作为话筒的前置放大电路kR2.354(3)直接用R2代替T形网络kRRRRAv51001001001212344424342241210000RvvRvRviiiRvRviioi例2.3.3解：利用虚断、虚短、虚地等概念有：001IVVPN(1)R2R3MMSIRRRIRRRRV2133213(2)将各值代入，得AIM10013322332322212)()(RVRRRIRRRIRIIRIVRVIISMMOSSVOVNR1—＋+VS_ISVPI1I2R2R3IMI2-IM2.4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。4on1ni1RvvRvv3p2pi20RvRvvi114i2323141ovRRvRRRRRRv))((当,2314RRRR则)(i1i214ovvRRv若继续有,14RR则i1i2ovvv根据虚短、虚断和n、p点的KCL得：0,pniivv2.4.1求差电路（减法电路）利用叠加定理和线性运放电路的结论得：vi1单独作用，vi2＝0：0pv11401ivRRvvi2单独作用，vi1＝0：2323141402)1()1(ipvRRRRRvRRv114232314021)1(iioovRRvRRRRRvvv2.4.2仪用放大器)21(123421ORRRRAvvvv2.4.3求和电路1ni1-Rvv3on-Rvv根据虚短、虚断和N点的KCL得：2i231i13o-vRRvRRv321RRR若0,0pniivv2ni2-Rvv则有2i1io-vvv（该电路也称为反相加法电路）2.4.3同相求和电路（P502.4.5）R4vnvp-+voAR1R3i3i4i1vi1R2i2vi22.4.3代数求和电路（P502.4.6）vovi1vi2vi4vi32.4.4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0NPvv0ii因此RiiI12v电容器被充电，其充电电流为2i设电容器C的初始电压为零，则tRCtiCd1d1I2ONvvvtRCd1IOvv（积分运算）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tRCd1IOvvtRCVitVi1.积分电路2.4.4积分电路和微分电路2.微分电路tRCddIOvv练习2.4.2A1和A2为电压跟随器；vn4=0；P492.4.5练习R4vnvp-+voAR1R3i3i4i1vi1R2i2vi2P492.4.5练习vi3