第4章 集成运算放大电路 第2节 基本运算放大器

1、 二二、反相比例运算放大器反相比例运算放大器 三、同相比例运算放大器三、同相比例运算放大器 四、加减运算放大器四、加减运算放大器 第四章第四章 集成运算放大器集成运算放大器第二节第二节 基本运算放大器基本运算放大器 五、积分运算放大器五、积分运算放大器六、微分运算放大器六、微分运算放大器 一、一、概述概述 集成运放能组成各种运算放大器，当输入集成运放能组成各种运算放大器，当输入电压变化时，输出电压将按一定的数学规律变电压变化时，输出电压将按一定的数学规律变化，反映输入电压的某种运算结果。化，反映输入电压的某种运算结果。 集成运放工作在线性区，利用外接反馈网集成运放工作在线性区，利用外接反馈网络

2、实现各种数学运算。络实现各种数学运算。 一、概述一、概述)(NPodOuuAu1. 1.理想运放的线性工作区域理想运放的线性工作区域有限值有限值无穷大无穷大无穷小无穷小为保证理想运放工作在线为保证理想运放工作在线性区，必须引入负反馈。性区，必须引入负反馈。无源无源网络网络（1 1）电路结构）电路结构2. 2. 工作在线性区的特点工作在线性区的特点由于由于uO为有限值，为有限值，Aod，因而净输入电压，因而净输入电压uPuN0，即，即因为净输入电压为零，又因为输入电阻为无穷大，所以两因为净输入电压为零，又因为输入电阻为无穷大，所以两个输入端的输入电流也均为零，即个输入端的输入电流也均为零，即uP

3、uN虚短路虚短路iPiN0虚断路虚断路 “虚短虚短”和和“虚断虚断”是分析工作在线性区的集成运放的是分析工作在线性区的集成运放的应用电路的两个基本出发点。应用电路的两个基本出发点。电路平衡的要求：电路平衡的要求：RP=RN3. 3. 研究的问题研究的问题 （1）基本运算关系：运算电路的输出电压是输入电压某）基本运算关系：运算电路的输出电压是输入电压某种运算的结果，如种运算的结果，如加、减、乘、除、积分、微分加、减、乘、除、积分、微分、对数、指、对数、指数等。数等。 （2）描述方法：运算关系式）描述方法：运算关系式 uOf (uI) （3）分析方法：）分析方法：“虚短虚短” “虚断虚断”和和“虚

4、地虚地”是基本出是基本出发点。发点。_二、比例运算电路二、比例运算电路+_iN=iP=0，uN=uP=0 虚地虚地在节点在节点N：RuiiRIFIffFOuRRRiu2.1 2.1 反相输入反相输入R=RRf电阻平衡，保证输入级的对称性电阻平衡，保证输入级的对称性Au电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路课本图课本图4-3因为因为uN=uP=0 （虚地）（虚地）T型网络反相比例运算电路（高增益反相放大器）型网络反相比例运算电路（高增益反相放大器）课本图课本图4-421RURUMi22210iMiURRUR T型网络反相比例运算电路（高增益反相放大器）型网络反相比例运算电路（高增益反相放大器）23

5、3130MiURiURR R324iii440RiUUMi3421420)/1 (URRRRRRU24240i13,(1)RRRRUURR 时UN=0ifouRRu)1 ( IPNuuu2. 2. 同相输入同相输入fI RRuiiR)(fORRiuRAu电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路课本图课本图4-5NP0, ii 平衡电阻：平衡电阻：R，= R / Rf Foi1(1)RuuR要求要求RP=RNifoURRU，IPNOuuuu同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器 当当 R= RF 时，则时，则 Auf=1，uo= ui， 这时电路称为这时电路称为

6、电压跟随器电压跟随器。1i11RvuiFofRuvi2i22Rvui33RviFo1i1RuvRvu 32i2RvRvu根据根据 “虚断虚断”、“虚短虚短”求解求解uo。i3_ R1R2+RFuoiiifui1i2ui2R3 F11oFi1RRRuRuv得：得：i2323uRRRv整理得：整理得：i11Fi23231Fo)(1uRRuRRRRRu= 3、加减运算电路、加减运算电路 整理得：整理得：i11Fi23231Fo)(1uRRuRRRRRu当电阻平衡时当电阻平衡时: R1 / RF =R2/ R31122iFiFoURRURRU此时差分运算电路，实现减法。差分运算电路，实现减法。试求下图

7、所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。试求下图所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。)(4I43I32I21I1FORuRuRuRuRu 试求下图所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。试求下图所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。 试求下图所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。试求下图所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。 试求下图所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。试求下图所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。 试求下图所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。试求下图所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。i11f1o1uRRu第一级反相比例第一级反相比

8、例第二级反相加法第二级反相加法例：两级运算电路分析。已知例：两级运算电路分析。已知R Rf1f1= =R R1 1， R Rf2f2= =R R2 2= =R R3 3得：得：u uo o= = u ui1i1- -u ui2i2_ R2+Rf2uoui2R3两级运算电路两级运算电路_ R1+Rf1uo1ui1A1A2当当R Rf1f1= =R R1 1， R Rf2f2= =R R2 2= =R R3 3时时，11122232122232iffifofifoURRRRURRURRURRU4 4、积分运算电路和微分运算电路、积分运算电路和微分运算电路RuiiRCI)(d11O IO21tutu

9、RCutttuRCud1IO)()(1 1O12IO21ItuttuRCuttu为常量，则在若tRuCuud1ICO（1 1）积分运算电路）积分运算电路当开始积分之前，电容两端已经存在一个初始电压，则当开始积分之前，电容两端已经存在一个初始电压，则积分电路将有一个初始的输出电压积分电路将有一个初始的输出电压U Uo o(0)(0)。移相移相利用积分运算的基本关系实现不同的功能利用积分运算的基本关系实现不同的功能1) 输入为阶跃信号时的输出电压波形？输入为阶跃信号时的输出电压波形？2) 输入为方波时的输出电压波形？输入为方波时的输出电压波形？3) 输入为正弦波时的输出电压波形？输入为正弦波时的输出电压波形？线性积分，延时线性积分，延时波形变换波形变换)()(1 1O12IO21ItuttuRCuttu为常量，则在若FoFofRuRuvituCiddc1cicuu F0i1ddRutuC tuCRuddi1Fo得：得： （2）微分电路）微分电路根据根据 “ “虚断虚断” ” 、“虚短虚短”有：有： ic = if ； vv+ = 0ucRF_ R2+C1uoui图图6.6 微分运算电