第二章 集成电路放大电路 2015-9-11

1、苏州科技学院 电子学院 孙云飞 主讲教师：孙云飞主讲教师：孙云飞 苏州科技学院苏州科技学院 电子学院电子学院 模拟电子技术课题组模拟电子技术课题组 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.1 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 第二章第二章 运算放大器运算放大器 2.2 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 2.3 2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路 2.4 2.4 同相输入和反相输入放大电同相输入和反相输入放大电 路的其他应用路的其他应用 WhyWhy？ 简介简介 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 引言引言 问题的引出问题的引出 目前应用最基目前应用最基 本、最广泛的放大电路是什么

2、电路？本、最广泛的放大电路是什么电路？ 本章讨论的主要问题本章讨论的主要问题 运算放大器电路模型及外特性是怎样的？运算放大器电路模型及外特性是怎样的？ 运算放大器构成的基本放大电路有哪些？运算放大器构成的基本放大电路有哪些？ 用什么方法分析这些放大电路？用什么方法分析这些放大电路？ 运算放大器还可以构成哪些线性应用电路？运算放大器还可以构成哪些线性应用电路？ 教学基本要求教学基本要求 会用虚短和虚断的概念，分析反相比例、同相比例、会用虚短和虚断的概念，分析反相比例、同相比例、 加、减、积分、微分等电路组成的各种运算电路。加、减、积分、微分等电路组成的各种运算电路。 苏州科技学院 电子学院 孙云

3、飞 2.1 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 第二章第二章 运算放大器运算放大器 2.2 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 2.3 2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路 2.4 2.4 同相输入和反相输入放大电同相输入和反相输入放大电 路的其他应用路的其他应用 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.1 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 1. 1. 运放的内部组成单元：运放的内部组成单元： P P N N 差分式放大电路差分式放大电路 对称性（抑制零漂）对称性（抑制零漂） 共射极放大电路共射极放大电路 提高电压增益提高电压增益 输入级输入级 1v A 1O v 中间

4、级中间级 2v A 2O v 输出级输出级 3v A 功率放大电路（互补功放）功率放大电路（互补功放） 电压增益为电压增益为1 1，向负载提供足够功率，向负载提供足够功率 P v N v O v V V O O 以正、负电源的中间接点作为参考点位点以正、负电源的中间接点作为参考点位点 本章不讨论集成运放的内部电路，仅从其电路模型和外特本章不讨论集成运放的内部电路，仅从其电路模型和外特 性出发，讨论运放构成的放大电路和典型的线性应用电路。性出发，讨论运放构成的放大电路和典型的线性应用电路。 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 表示信号从左表示信号从左( (输入端输入端) )向右向右( (输出端输出端

5、) )传输的方向。传输的方向。 2. 2.集成运算放大器的符号集成运算放大器的符号 v vN N或或v v：反相输入端反相输入端，信号从此端输入信号从此端输入( (v vP P=0)=0)，输出信号和输入，输出信号和输入 信号反相。信号反相。 v vP P或或v v+ +：同相输入端同相输入端，信号从此端输入信号从此端输入( (v vN N=0)=0) ，输出信号和输，输出信号和输 入信号同相。入信号同相。 v vO O：输出端输出端。 vN vP vO vN vPvO 图图2.1.2 运算放大器的代表符号运算放大器的代表符号 （a）国家标准规定的符号）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号

6、）国内外常用符号 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 3. 3. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 P P N N P v N v i r O v o r V V 1 V 2 V )( NPo vvAv 输入电阻模拟输入电阻模拟 输入端口输入端口 输出电阻与受控源输出电阻与受控源 模拟输出端口模拟输出端口 电源是运放电源是运放 必须的能源必须的能源 电源中间接点为参考电位点电源中间接点为参考电位点 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 图图2.1.3 2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 通常：通常： 输入电阻输入电阻 r ri i 10 106 6 （很大）（很大） n 开环电

7、压增益开环电压增益 A Av vo o的的 10105 5 （很高）（很高） 输出电阻输出电阻 r ro o 100 100 （很小）（很小） v vO OA Av vo o( (v vP Pv vN N) ) 注意注意: :输出电压输出电压v vo o不可能超过什么值？不可能超过什么值？ 3. 3. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 输出电压输出电压 （V V v vO O V V ） ） 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 l当当A Av vo o( (v vP Pv vN N) ) V V 时 时 v vO O V V l当当A Av vo o( (v vP Pv vN N) ) V

8、 V- -时时 v vO O V V- - l线性范围内线性范围内 v vO OA Av vo o( (v vP Pv vN N) ) A Av vo o斜率斜率 3. 3. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 l当当V V- - A Av vo o( (v vP Pv vN N) ) V V v vO O A Av vo o( (v vP Pv vN N) ) )( NPoo vvAv v V/ o v mV/ )( NP vv VVom VVom o a b 正饱和正饱和 线性区线性区 负饱和负饱和 输出电压的正、负极限值输出电压的正、负极限值 输出电压正比输出电压正比 于输入电压于

9、输入电压 为什么为什么abab段几乎是一条段几乎是一条 垂直于横坐标的直线？垂直于横坐标的直线？ 容易导致运放的性能容易导致运放的性能不稳定不稳定，为，为 使运放组成的各种应用电路稳定使运放组成的各种应用电路稳定 地工作在地工作在线性区线性区，须引入，须引入负反馈负反馈 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 输出电压与其两个输入端的电压输出电压与其两个输入端的电压 之间存在线性放大关系，即之间存在线性放大关系，即 )( od O NP uuAu 集成运放的工作区域集成运放的工作区域 线性区域：线性区域： A Aod od为差模开环放大倍数 为差模开环放大倍数 非线性区域：非线性区域： 输出电压只有两

10、种可能的情况：输出电压只有两种可能的情况：+UOM或-UOM UOM为输出电压的饱和电压。为输出电压的饱和电压。 3. 3. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 uO uP-uN +UOM -UOM 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 例例2.2.1 电路如图电路如图2.1.3所示，运放的开环电压增益所示，运放的开环电压增益Avo=2105, 输入电阻输入电阻ri=0.6M，电源电压，电源电压V+=+12V,V-=-12V。 (1) 试求当试求当vo=Vom=12V时输入电压的最小幅值时输入电压的最小幅值vP-vN=?输入输入 电流电流ii=? (2) 画出传输特性曲线画出传输特性曲线vo=

11、f(vP-vN)。说明运放的两个区域。说明运放的两个区域。 图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 3. 3. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型例题例题 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 例例2.2.1 电路如图电路如图2.1.3所示，运放的开环电压增益所示，运放的开环电压增益Avo=2105, 输入电阻输入电阻ri=0.6M，电源电压，电源电压V+=+12V,V-=-12V。 (1) 试求当试求当vo=Vom=12V时输入电压的最小幅值时输入电压的最小幅值vP-vN=?输输 入电流入电流ii=? 3. 3. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型例题例题 图图2.1

12、.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 解：由解：由/ PNOvo vvvA 当vo=Vom=12V时时 5 12/(2 10 )60VV PN vv ()/ iPNi ivvr 6 60/(0.6 10 )A 100pA 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 例例2.2.1 电路如图电路如图2.1.3所示，运放的开环电压增益所示，运放的开环电压增益Avo=2105, 输入电阻输入电阻ri=0.6M，电源电压，电源电压V+=+12V,V-=-12V。 (2) 画出传输特性曲线画出传输特性曲线vo=f(vP-vN)。说明运放的两个区域。说明运放的两个区域。 3. 3. 运算放大器的电路模型运算

13、放大器的电路模型例题例题 解：取解：取a点（点（+60V,+12V），）， b 点（点（-60V,-12V），连接），连接a、b两点得两点得 ab线段，其斜率线段，其斜率Avo=2105, vP- vN 60 V，则运放进入非线性，则运放进入非线性 区。运放的电压传输特性如图所示。区。运放的电压传输特性如图所示。 Avo=2105 (+60V,+12V) (-60V,-12V) 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.1 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 第二章第二章 运算放大器运算放大器 2.2 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 2.3 2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路

14、2.4 2.4 同相输入和反相输入放大电同相输入和反相输入放大电 路的其他应用路的其他应用 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 vo的饱和极限值等于运放的饱和极限值等于运放 的电源电压的电源电压V 和 和V 4. 若若V vO 0, vO +Vom=V+ 若 若（vPvN）0, vO -Vom=V+ riro 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 工程上理想运放的参数工程上理想运放的参数 差模电压放大倍数差模电压放大倍数A Av vd d= = ，实际上，实际上A Av vd d80 dB80 dB即可。即可。 差模输入电阻差模输入电阻R Rid id= = ，实际上 ，实际上R Rid id比输入端外

15、电路的 比输入端外电路的 电阻大电阻大2 23 3个量级即可。个量级即可。 输出电阻输出电阻R Ro o= 0= 0，实际上，实际上R Ro o比输入端外电路的电阻比输入端外电路的电阻 小小1 12 2个量级即可。个量级即可。 2.2 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 (1)(1)虚短虚短（vpvn，或，或vidvpvn0） 由于运放的电压放大倍数很大，一般都在由于运放的电压放大倍数很大，一般都在80 dB以以 上。而运放的输出电压是有限的，一般在上。而运放的输出电压是有限的，一般在10 V14 V。 因此运放的差模输入电压不足因此运放的差模输入电压不足1

16、mV，两输入端近似等，两输入端近似等 电位，相当于电位，相当于 “短路短路”。开环电压放大倍数越大，两开环电压放大倍数越大，两 输入端的电位越接近相等。输入端的电位越接近相等。 “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，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。简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 2.2 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 (2) (2) 虚断虚断（ip-in (vpvn) / ri 0） 由于运放的差模输入

17、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 MM 以上。因此流入运放输入端的电流往往不足以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1 1 A A， 远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，且输入电阻越大，两输入端越接输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接 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

18、端真正断路。 2.2 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 理想运放工作在理想运放工作在线性区线性区的两个重要法则：的两个重要法则： V V+ + Vo Ii+ Ii (2)(2)虚断虚断 I Ii+ i+ = =I Ii i=0 =0(or i(or ip-in) ) (1)(1)虚短虚短 V V+ + = = V V(or (or vpvn) ) 集成运放工作在线性区时有：集成运放工作在线性区时有： () ood VAVV od A 又又 0 ood VVVA 即即VV id r 0 B I 输入偏流输入偏流 2.2 2.2 理想运算放大器（虚短、虚断）理想

19、运算放大器（虚短、虚断） 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 B. 理想运放工作在理想运放工作在非线性区非线性区的特点：的特点： (2) (2) Ii+ = Ii =0 虚断仍然成立 虚断仍然成立 (1) (1) 只要输入电压只要输入电压 V V+ + 与 与 V V 不相等，输出电压就饱和。即有：不相等，输出电压就饱和。即有： oom oom VVVV VVVV 对理想运算放大器，对理想运算放大器，V+=V-是正负两种饱和状态的转换点。是正负两种饱和状态的转换点。 V V V V+ + + + V Vo o I Ii i + + I Ii i 2.2 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 苏州科

20、技学院 电子学院 孙云飞 2.1.1 2.1.2 课外练习（课外练习（P46P46） 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 综上所述，在分析具体的集成运放应用电路时，综上所述，在分析具体的集成运放应用电路时， 可将集成运放按理想运放对待，根据理想运放分别可将集成运放按理想运放对待，根据理想运放分别 工作在线性区或者非线性区的特点来分析电路的工工作在线性区或者非线性区的特点来分析电路的工 作原理。一般来说作原理。一般来说 n 集成运放引入集成运放引入深度负反馈深度负反馈时，工作在时，工作在线性区线性区； n 集成运放引入集成运放引入正反馈正反馈或或开环状态开环状态时，工作在时，工作在非非 线性区线性区

21、。 2.2 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 小结小结 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.1 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 第二章第二章 运算放大器运算放大器 2.2 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 2.3 2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路 2.4 2.4 同相输入和反相输入放大电同相输入和反相输入放大电 路的其他应用路的其他应用 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.3 2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路 2.3.1 2.3.1 同相放大电路同相放大电路 2.3.2 2.3.2 反相放大电路反相放大电路 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.3.1 2.

22、3.1 同相放大电路同相放大电路 1. 1. 基本电路基本电路 （a a）电路图）电路图 （b b）小信号电路模型）小信号电路模型 图图2.3.1 2.3.1 同相放大电路同相放大电路 为什么叫同相放大电路？为什么叫同相放大电路？ 输入电压跟输出电压的输入电压跟输出电压的 关系是什么？关系是什么？ 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.3.1 2.3.1 同相放大电路同相放大电路 2. 负反馈的基本概念负反馈的基本概念 反馈：将放大电路输出量，反馈：将放大电路输出量， 通过某种方式送回到输入回路通过某种方式送回到输入回路 的过程。的过程。 如果不接如果不接R R1 1可不可以可不可以? ? 开环

23、开环 闭环闭环 有负反馈必然有正反馈，如何判断正负反馈？有负反馈必然有正反馈，如何判断正负反馈？ 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.3.1 2.3.1 同相放大电路同相放大电路 2. 负反馈的基本概念负反馈的基本概念 反馈：将放大电路输出量，反馈：将放大电路输出量， 通过某种方式送回到输入回路通过某种方式送回到输入回路 的过程。的过程。 闭环闭环 开环开环 瞬时电位变化极性瞬时电位变化极性- -某时刻电位的斜率某时刻电位的斜率 没有反馈时有没有反馈时有 vo Avo (vpvn) 引入反馈后引入反馈后 vp(vi)不变，不变，vn， (vpvn) vo 增益增益Avvo/vi下降了，使输出减

24、小了，这时的反馈称为下降了，使输出减小了，这时的反馈称为负反馈负反馈。 (+) (+) (+) )( ip vv o v 21, R R n v id v o v 稳定电路稳定电路 为什么要引入为什么要引入负反馈？负反馈？ 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 3. 虚假短路虚假短路（实际运放）（实际运放） 图中输出通过负反馈的作用，图中输出通过负反馈的作用， 使使vn自动地跟踪自动地跟踪vp，即，即vpvn， 或或vidvpvn0。这种现象称。这种现象称 为虚假短路，简称为虚假短路，简称虚短虚短 由于运放的输入电阻由于运放的输入电阻ri很大，所以，运放两输入端之间的很大，所以，运放两输入端之间的

25、ip-in (vpvn) / ri 0，这种现象称为，这种现象称为虚断。虚断。 由运放引入负反馈而得到的由运放引入负反馈而得到的虚短虚短和和虚断虚断两个重要概念，是分两个重要概念，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。析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握。 2.3.1 2.3.1 同相放大电路同相放大电路 虚短虚短和和虚断虚断两个概念不仅适用于理想运放也适用于两个概念不仅适用于理想运放也适用于 实际的放大器（闭环）实际的放大器（闭环） )( npoo vvAv v ov A 为为有有限限值值 o v 0 np vv 理想运放理想运放 理想运放跟实际运放都满足虚

26、短的法则理想运放跟实际运放都满足虚短的法则 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 4. 几项技术指标的近似计算几项技术指标的近似计算 （1）电压增益）电压增益Av 根据根据虚短虚短和和虚断虚断的概念有的概念有 vpvn， ip-in0 o 21 1 npi vvvv RR R 所以所以 1 2 1 21 i o 1 R R R RR A v v v （可作为公式直接使用）（可作为公式直接使用） 2.3.1 2.3.1 同相放大电路同相放大电路 o i A ？ v v v 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 （2 2）输入电阻）输入电阻Ri 输入电阻定义输入电阻定义 i i i i v R 根据根据虚短虚

27、短和和虚断虚断有有 vivp，ii ip0 所以所以 i i i i v R （3 3）输出电阻）输出电阻Ro Ro0 2.3.1 2.3.1 同相放大电路同相放大电路 4. 几项技术指标的近似计算几项技术指标的近似计算 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 5. 5. 电压跟随器电压跟随器 （可作为公式直接使用）（可作为公式直接使用） n 输入电阻大输出电阻小，能真实地将输输入电阻大输出电阻小，能真实地将输 入信号传给负载而从信号源取流很小。入信号传给负载而从信号源取流很小。 2.3.1 2.3.1 同相放大电路同相放大电路 电压跟随器作为放大器，其增益为电压跟随器作为放大器，其增益为1 1，那有

28、什么用呢？，那有什么用呢？ 1 2 1 21 i o 1 R R R RR A v v v 12 0RR， o2 i1 11 R A R v v v v vi i, , v vp p ,v ,vn n , , v vo o本身是相对地的点位。本身是相对地的点位。 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 电压跟随器的作用电压跟随器的作用 无电压跟随器时无电压跟随器时 负载上得到的电压负载上得到的电压 ss s Ls L o 01. 0 1100 1 vv vv RR R 电压跟随器时电压跟随器时 ip0，vpvs 根据根据虚短虚短和和虚断虚断有有 vovn vp vs 2.3.1 2.3.1 同相放大电

29、路同相放大电路 缓冲缓冲或或隔离隔离 所以说电压跟随器接入电路中还是可以提高电所以说电压跟随器接入电路中还是可以提高电 压放大倍数的，例题中就把电压提高了压放大倍数的，例题中就把电压提高了100倍倍 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 知识回顾知识回顾 （1 1） 理想运放需要满足的条件有哪些？理想运放需要满足的条件有哪些？ 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 vo的饱和极限值等于运放的饱和极限值等于运放 的电源电压的电源电压V 和 和V 4. 若若V vO 0, vO +Vom=V+ 若 若（vPvN） R R3 3时，时， （1 1）试证明）试证明V Vs s( ( R R3 3R R1 1/ /

30、R R2 2 ) ) I Im m 解（解（1 1）根据虚短和虚断有）根据虚短和虚断有 I I1 1 =0=0， V Vp p = = V Vn n =0=0 所以所以 I I2 2 = = I Is s = = V Vs s / / R R1 1 （2 2）R R1 1R R2 2150k150k ，R R3 31k1k ， 输入信号电压输入信号电压V Vs s100mV100mV时，通过时，通过 毫伏表的最大电流毫伏表的最大电流I Im(max) m(max)？ ？ （指针偏转角度跟（指针偏转角度跟I Im m是线性关系是线性关系) ) 所以所以 1 s 3 32 m R V R RR I

31、)( 当当R R2 2 R R3 3时，时，V Vs s( ( R R3 3R R1 1/ /R R2 2 ) ) I Im m （2 2）代入数据计算即可）代入数据计算即可 2.3.22.3.2 反相放大电路反相放大电路例题例题 R R2 2和和R R3 3相当于并联，所以相当于并联，所以R R2 2和和R R3 3上的电压相等上的电压相等 例例2.3.12.3.1 I2 所以所以 I I2 2R R2 2 = = R R3 3 ( (I I2 2 - - I Im m ) ) 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.3 2.3 基本线性运放电路（小结）基本线性运放电路（小结） 作业作业: :

32、2.3.1, 2.3.2, 2.3.3, 2.3.4, 2.3.52.3.1, 2.3.2, 2.3.3, 2.3.4, 2.3.5 （a a）同相放大电路）同相放大电路（b b）反相放大电路）反相放大电路 i R o2 i1 1 R A R v v v o 0R i1 =R R o2 i1 - R A R v v v o 0R 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 例例2.3.22.3.2 T T形网络形网络代替代替R R2 2构成前置放大电路：构成前置放大电路： ; )1( iov vvA 求求电电压压增增益益表表达达式式 由虚地、虚断列由虚地、虚断列n n和和MM点方程：点方程： 解解： 4

33、R p v n v o v 1 R i v 2 R 3 R id v 1 i 2 i n i p i 3 i 4 i M 4 v n 21 ii 2 4 1 00 R v R vi 342 iii 3 4 4 4 2 4 00 R vv R v R v o 1 43232 )( R RRRRR v v A i o v 联立方程求解：联立方程求解： 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 4 R p v n v o v 1 R i v 2 R 3 R id v 1 i 2 i n i p i 3 i 4 i M 4 v n 的值；的值；计算计算时时当当 4 321 ,100 390,51)2( Rvv

34、kRRkR io 解解： 将参数代入将参数代入A Av v的表达式：的表达式： 100 51 )390390(390390 4 R Av kR2 .35 4 故此时故此时R R4 4可用可用50K50K 电位器代替，设置阻值为电位器代替，设置阻值为35.2K35.2K ，使得，使得 A Av v=-100=-100，即可通过调节，即可通过调节R R4 4的取值来改变电压增益的大小；的取值来改变电压增益的大小； 例例2.3.22.3.2 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 例例2.3.22.3.2 值值。时时，求求当当 形形网网络络电电阻阻时时，代代替替直直接接用用 21 2 100,51 T)3(

35、 RAkR R v 解解： 2 R p v n v o v 1 R i v 1 i 2 i n i p i 1 2 R R v v A i o v kkRAR v 510051100 12 用用T T形网络代替反馈电阻作用：可用形网络代替反馈电阻作用：可用低阻值电阻网络低阻值电阻网络得到得到高高 增益增益的放大电路。的放大电路。 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.1 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 第二章第二章 运算放大器运算放大器 2.2 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 2.3 2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路 2.4 2.4 同相输入和反相输入放大电同相输入和

36、反相输入放大电 路的其他应用路的其他应用 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.4同相输入和反相输入放同相输入和反相输入放 大电路的其他应用大电路的其他应用 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 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.4.12.4.1求差电路求差电路 （a a） （b b） 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。 noi1n 14 i =i vvvv RR 23 ，（） i2pp 14 23 0 i =i v

37、vv RR ，（） i1 1 4 i2 32 3 1 41 o v R R v RR R R RR v )( 当当, 2 3 1 4 R R R R 则则 )( i1i2 1 4 o vv R R v 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和N、P 点的点的KCL得：得： pn vv 若继续有若继续有, 14 RR 则则 i1i2o vvv 求差电路跟同相和反相放大求差电路跟同相和反相放大 电路在结构上有什么关系？电路在结构上有什么关系？ 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.4.12.4.1求差电路求差电路 ( (看成放大电路？看成放大电路？) ) 从放大器角度看从放大器角度看 1 4 i1i2 o d

38、 R R vv v Av 时，时， 2 3 1 4 R R R R )( i1i2 1 4 o vv R R v 增益为增益为 （该电路也称为差分电路或减法电路）（该电路也称为差分电路或减法电路） 输入电阻输入电阻R Ri i 2 2 22 2 1122 2 1i2i i 2 2)( R i Ri i RiRi i vv R 输出电阻输出电阻R Ro o同同理想运放理想运放的输出电阻的输出电阻 输入电阻是有限的，我们希望输入电阻较大输入电阻是有限的，我们希望输入电阻较大 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.4.12.4.1求差电路求差电路 一种高输入电阻的差分电路一种高输入电阻的差分电路 如何

39、提高输入电阻如何提高输入电阻? 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 21 R n v 1o v 1 R 1i v 2 R 22 R 2 R 2o v 22 R 1 A 2 A 21 R n v 1 R 1i v 2 R 22 R 2 R 2o v 22 R 2i v 1 A 2 A 21 R n v 1 R 1i v 2 R 22 R 2 R 2o v 22 R 2i v 1 A 2 A 高输入电阻高输入电阻差分电路如图，求输出电压表达式。差分电路如图，求输出电压表达式。 1 1 21 1 )1( io v R R v 由由叠加定理叠加定理： 1 2 22 2oo v R R v 1 1 21 2

40、 22 2 )1( io v R R R R v 2 222 22 2 22 2 )(1( io v RR R R R v 222ooo vvv 当当R R1 1=R=R21 21时 时 )( 12 2 22 2iio vv R R v 与与单级差放电路单级差放电路相比，由于第一级是相比，由于第一级是同同 相输入放大电路相输入放大电路，输入电阻为，输入电阻为无穷大无穷大 例例2.4.1 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.4.22.4.2 仪用放大电路仪用放大电路课堂作业课堂作业 为什么要学习仪用放大电路？为什么要学习仪用放大电路？ or or 仪用放大电路有哪些优点？仪用放大电路有哪些优点？

41、 2 R 3 v 1 R 1 v 3 R 4 R o v 4 R 1 A 3 A 2 R 4 v 2 v 3 R 2 A 2 R i 2 R i 1 R i 3p v 3n v 43 vv 21 1 vvv R 12 43 1 2 1 RR vv R v R )( 2 1( 21 1 2 43 vv R R vv )( 43 3 4 o vv R R v 由由差分输入差分输入关系知：关系知： ) 2 1( 1 2 3 4 21 o R R R R vv v Av 输入信号都是从同相端输入，输入信号都是从同相端输入， 其其输入电阻输入电阻为为无穷大无穷大 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.4.

42、32.4.3求和电路求和电路 1 ni1 - R vv 3 on - R vv 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和N N点点 的的KCLKCL得：得： 2i 2 3 1 i 1 3 o -v R R v R R v 321 RRR 若若 0 pn vv 2 ni2 - R vv 则有则有2i1 io -vvv （该电路也称为加法电路）（该电路也称为加法电路） 输出再接一级反相放大器（变为真正的求和电路）输出再接一级反相放大器（变为真正的求和电路） 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 Vi3 - + A Rf R Vo If R3 I3 Id Vi2 R2 I2 Vi1 I1 R1 0 0 _ VV I

43、d 虚短、虚断虚短、虚断 123 1 23 fff oiii RRR VVVV RRR fIIII321 求和电路的讨论求和电路的讨论 2.4.32.4.3求和电路求和电路进一步讨论进一步讨论 特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出 的比例关系；的比例关系； 称为支路增益，一般称为支路增益，一般11/ fn RR 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.4.32.4.3 求和电路求和电路 习题习题2.4.7a2.4.7a np vv f o RR R v 3 p 2 pi2 1 pi1 0 R v R vv R vv p f o )1(v R R v )(/( 2 i2 1 i1 321p R v R v RRRv 苏州科技学院 电子学院 孙云飞 2.4.32.4.3 求和电路求和电路 习题习题2.4.52.4.5 R2 R3 vS2 vS1 A1 vO1 n p + vO + + R1 + vO2 A2 A3 A4 vO4 vA R1 R2 R4 s2o2 s1o1 vvvv 对对A A3 3利用利用虚短虚短、虚断虚断有有 2 n 1 no1 R v R vv 2 o4p