电路基础与集成电子技术-8.1j运算放大器线性应用电路的特点.ppt

电路基础与集成电子技术 哈尔滨工业大学 电子学教研室编 蔡惟铮 主 编 齐明 于泳 副主编 2010年03月 第2篇 模拟电子技术 第4章 半导体二极管和晶体管 第5章 基本放大电路 第6章 集成运算放大器和模拟乘法器 单元电路 第7章 负反馈放大电路 第8章 集成运算放大器和模拟乘法器 线性应用电路 第9章 集成振荡电路 第10章 直流电源 第8章 集成运算放大器和 模拟乘法器线性应用电路 内容提要：集成运算放大器的应用电路分 为线性和非线性两大类，本章介绍运放的 线性应用电路，主要包括比例运算电路、 求和运算电路、微分和积分电路、对数和 指数运算电路、乘法、除法和开方运算电 路，以及电压电流变换电路、有源滤波器 等应用电路。 8.1 运算放大器线性应用的特点 8.2 比例运算电路 8.3 求和运算电路 8.4 积分和微分运算电路 8.5 对数和指数运算电路 8.6 模拟乘法器及其在运算电路 中的应用 8.7 其它线性应用电路 第8章 集成运算放大器和 模拟乘法器线性应用电路 8.1.1 理想运算放大器 8.1 运算放大器线性应用的特点 8.1.2 虚短和虚断 8.1.1 理想运算放大器 在分析和设计运放应用电路时，常将其近似为理想运算 放大器。理想运算放大器的条件如下： 1. 开环差模电压放大倍数Aod=； 2. 差模输入电阻，输出电阻Ro= 0； 3. 输入偏置电流IB1=IB2=0A； 4. 失调电压UIO、失调电流IIO、失调电压温漂 、失调电 流温 漂均为零； 5. 共模抑制比 ； 6. 无内部干扰和噪声； 7. 通频带无穷大。 图 8. 1.1 理想运放符号 -Uom +Uom 图 实际集成运放的电压传输特性 非线性区线性放大区 uOAod(uPuN) Aod差模放大倍数 非线性区 0 饱和区 饱和区 将实际运放理想化带来的误差很小，在一般的工程计算中 是允许的。 理想运放的符号如图8.1.1所示，方框中的“”代表开环差 模电压放大倍数为无穷大。实际运放的电压传输特性见下图。 实际运放的电压传输特性曲线的线性区有一定的斜率， 由于差模放大倍数很大，线性区很陡， 可近似视为垂直，就 变成理想运放了。 +Uom -Uom 图 理想运放的电压传输特性 0 图 8.1.1 理想运放符号 线性放大区 Aod 饱和区 饱和区 本章讨论的集成运放的线性应用电路就是工作在电压传输 特性的线性区。一定要注意“虚短”的使用条件，要保证运放工 作在线性区，必须加入负反馈，使电路处于闭环状态，用反馈 信号来压制输入信号，以免净输入过大，使运放进入非线性区 。 理想运放的电压传输特性曲线见下图。 理想运放工作在线性区时存在两个重要特性，即“虚 短”和“虚断”。 8.1.2.1 虚短 运放工作在线性区时，有下列关系式： 因为理想运放的开环电压放大倍数为Aod ，而uo为 有限值，所以，uId0V或u+u - 。可见，在运放的线性工 作区，运算放大器同相输入端与反相输入端的电位近似为 零，几乎相等，就象“短路”一样，压差为零。当然这不是 真正的短路，而是一种近似，故称这种现象为“虚短”。 8.1.2 虚短和虚断 8.1.2.2 虚断 由于理想运放的输入电阻Rid ，故流入运放同相和 反相输入端的电流都可以视为近似为零，就象开路一样 。当然运放的输入端不能真正开路，只是因流入运放的 电流远小于外电路的电流，故近似看作断路，这一特性 称为“虚断”。 运放在线性区工作才有“虚短”的特性，运用“虚短” 和“虚断”的特性，可以大大简化运放应用电路的分析。 一定要注意“虚短”的使用条件，要保证运放工作在线性 区