电子技术基础 模拟部分(第五版)第二章课件

1、2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器2.2 理想运算放大器理想运算放大器2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路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2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器1. 集成电路运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器的内部组成单元图图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图集成运算放大器的内部结构框图特点：电路特点：电路对称性，提对称性，提高整个电路高整个电路的性能的性能若干级电若干级电压放大压放大带负载能力带负载能力强，电流放强，电流放大大2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器1. 集成电路运算放大器

2、的内部组成单元集成电路运算放大器的内部组成单元图图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）国内外常用符号特点：两个输入端（同相特点：两个输入端（同相+、反相、反相 ），一个输出端，），一个输出端，单向单向2. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型通常（实际）：通常（实际）： 开环电压增益开环电压增益 Avo的的105 （很高）（很高） 输入电阻输入电阻 ri 106 （很大）（很大） 输出电阻输出电阻 ro 100 （很小）（很小） vOAvo(vPvN)

3、 ，当（，当（V vO V） 注意输入输出的相位关注意输入输出的相位关系系2. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型当当Avo(vPvN) V 时时 vO V 当当Avo(vPvN) V- -时时 vO V- -电压传输特性电压传输特性 vO f (vPvN)线性范围内线性范围内 vOAvo(vPvN)Avo斜率斜率end非线性（饱和）范围内？非线性（饱和）范围内？ 2. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型例：一运放例：一运放 Avo= 2105 ,ri = 0.6 M，电源电压电源电压V+ = +12 V, V- = -12 V.(1)当当vOVom = 12 V时，输入电时，输入

4、电压的最小幅值压的最小幅值vPvN = ？输入电流输入电流 ii = ？(2)画出传输特性曲线画出传输特性曲线vOf(vPvN)(1)线性范围内线性范围内: vPvN vO / Avo 12 V/( 2105) 60 vii ( vPvN )/ ri 60 v/ 0.6 M 100 pA(2)传输特性曲线传输特性曲线vOf(vPvN)2.2 理想运算放大器理想运算放大器1. vO的的饱和极限值饱和极限值等于运放等于运放的电源电压的电源电压V和和V 2. 运放的运放的开环开环电压增益很高电压增益很高ri 若（若（vPvN）0 则则 vO= +Vom=V (饱和饱和) 若（若（vPvN）0 则则

5、vO= Vom=V (饱和饱和) 3. 若若V vO R3时，时，（1）证明）证明VS(R1R3/R2 ) IM 解解:（1）根据虚断有）根据虚断有 II =0所以所以 I2 = IS = VS / R1 例例2.3.3直流毫伏表电路直流毫伏表电路（2）R1R2150 k ，R31 k ，输入信号电压输入信号电压VS100mV时，通过时，通过毫伏表的最大电流毫伏表的最大电流IM(max)？ 又又根据虚短有根据虚短有 VP = VN =0R2和和R3相当于并联，所以相当于并联，所以 I2R2 = (I2 - - IM ) R3所以所以1S332M)(RVRRRI 当当R2 R3时，时，VS(R1

6、R3/R2 ) IM （2）代入数据计算即可）代入数据计算即可IM(max) = 100 A电流表指针偏移刻度与流过电流成正比2.4 同相输入和反相输入同相输入和反相输入放大电路的其他应用放大电路的其他应用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推导输出输入关系方法：推导输出输入关系方法：虚短、虚断虚短、虚断电压、电流关系电压、电流关系2.4.1 求差电路求差电路 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。4on1ni1RvvRvv 3p

7、2pi20RvRvv i114i2323141ovRRvRRRRRRv )(当当,2314RRRR 则则)(i1i214ovvRRv 若继续有若继续有,14RR 则则i1i2ovvv 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和n n、p p点的点的KCLKCL( (基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律) )得：得：pnvv 2.4.1 求差电路求差电路从放大器角度看从放大器角度看14i1i2odRRvvvAv 时，时，2314RRRR )(i1i214ovvRRv 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）缺点：输入电阻小？缺点：输入电阻小？对对vi2，R2+R3 ; 对

8、对vi1，R1；对对vi2 - vi1 ， R2+R12.4.1 求差电路求差电路一种高输入电阻一种高输入电阻的差分电路的差分电路2 11112 22 11212 22 2222 222 22 12 22 221221222 22 22 12 2122122 22 12121(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)oiiioiiiiiiRvvRRRvRRRRvRRRRRRRvvvRRRRRRRRvvRRRRRvvRR 它 通 过 后 一 级 输 出 ：另2.4.1 求差电路求差电路另一种高输入电另一种高输入电阻的差分电路阻的差分电路211112221121211222222221222122

9、12(1)(1)1)(1)1)oioiiioiiRvvRRRvAvRRvARvRRRRvvvRRR 通 过后 的 输 出 ：另 一 路 输 入通 过后 输 出 ：（根 据 叠 加 原 理 ， 总 输 出 ：+（212122222212,(1)()oiiRRRRRvvvR当及2.4.2 仪用放大器仪用放大器4343()oRvvvR 由求差电路2.4.2 仪用放大器仪用放大器4343()oRvvvR (1)由求差电路3412121112342212341212121341212121=22()2(1)()RRRRvvvvvviRiivviRRRvvvvRRRRRvvvvRRvvR(2)求与的关系根

10、据虚短、虚断，有4212312(3)(1)()oRRvvvRR 结果：2.4.2 仪用放大器仪用放大器)21(123421ORRRRA vvvv输入电阻？输入电阻？输出电阻？输出电阻？2.4.3 求和电路求和电路1ni1Rvv - -3onRvv - 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和n n点点的的KCLKCL得：得：2i231i13ovvvRRRR - -321RRR 若若0pn vv2ni2Rvv - - 则有则有2i1iovvv - -（该电路也称为加法电路）（该电路也称为加法电路）2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路1. 积分电路积分电路式中，负号表示式中，负号表示vO与与vI在相位上是相反的。在相位上是相反的。根据根据“虚短虚短”，得得根据根据“虚断虚断”，得得0N v0I i因此因此RiiI12v 电容器被充电，其充电电流为电容器被充电，其充电电流为2i设电容器设电容器C的初始电压为零，则的初始电压为零，则 tRCtiCd1d1I2ONvv