模电16(运算放大器)

2.1集成电路运算放大器2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2.1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图2.1.2运算放大器的代表符号（a）国家标准规定的符号（b）国内外常用符号2.运算放大器的电路模型图2.1.3运算放大器的电路模型通常：开环电压增益

Avo的≥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2.运算放大器的电路模型当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2.2理想运算放大器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

若（vP－vN）＞0

则vO=+Vom=V＋

若（vP－vN）＜0

则vO=–Vom=V－

3.若V－<vO<V＋

则（vP－vN）0

4.输入电阻ri的阻值很高

使iP≈0、iN≈0

5.输出电阻很小，ro

≈0理想：ri≈∞

ro≈0

Avo→∞vO＝Avo(vP－vN)图2.2.1运放的简化电路模型2.3基本线性运放电路2.3.1同相放大电路2.3.2反相放大电路均属负反馈电路，工作在线性区2.3.1同相放大电路（a）电路图（b）小信号电路模型图2.3.1同相放大电路1.基本电路

2.3.1同相放大电路3.输入电阻Ri

4.输出电阻Ro

Ro→02.电压增益同相输入端输入电压增益为正2.3.1同相放大电路5.电压跟随器根据虚短和虚断有vo＝vn≈vp＝vi电压跟随器的作用无电压跟随器时负载上得到的电压电压跟随器时ip≈0，vp＝vs根据虚短和虚断有vo＝vn≈vp＝vs2.3.2反相放大电路（a）电路图（b）由虚短引出虚地vn≈0

图2.3.5反相放大电路1.基本电路

2.几项技术指标的近似计算（1）电压增益Av

2.3.2反相放大电路（2）输入电阻Ri

（3）输出电阻Ro

Ro→0当R2>>R3时，（1）试证明VS＝(R3R1/R2)IM

解:（1）根据虚断有II

=0所以I2

=IS

=VS

/

R1

例2.3.3直流毫伏表电路（2）R1＝R2＝150k，R3＝1k，输入信号电压VS＝100mV时，通过毫伏表的最大电流IM(max)＝？又根据虚短有VP

=

VN

=0R2和R3相当于并联，所以–I2R2

=R3(I2-IM)所以当R2>>R3时，VS＝(R3R1/R2)IM

（2）代入数据计算即可2.4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。当则若继续有则根据虚短、虚断和n、p点的KCL得：2.4.1求差电路从放大器角度看时，增益为（该电路也称为差分电路或减法电路）2.4.1求差电路一种高输入电阻的差分电路2.4.2仪用放大器2.4.3求和电路根据虚短、虚断和n点的KCL得：若则有（该电路也称为加法电路）2.4.4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”，得因此电容器被充电，其充电电流为设电容器C的初始电压为零，则（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1.积分电路2.4.4积分电路和微分电路2.微分电路归纳与推广ZfZ1＋－AVs(S)Vo(S)I

(S)If(S)上面讨论的加法、减法、积分、微分等运算电路可用下列一般形式表示：Z1、Zf：运算阻抗可以是R、C、L的串、并联，均为S=jω（复频率变量）的函数。S=jω表示微分运算表示积分运算感抗容抗则－－传递函数一般形式改变Z1、Zf的形式，可实现各种基本运算。

右侧括号内第一、二两项表示比例运算；第三项表示微分运算；第四项表示积分运算；此为比例-积分-微分运算电路，在自动控制系统中常用于组成PID调节器。比例-积分运算用于提高调节精度，微分运算则用于加速过渡过程。传递函数：6.6变跨导式模拟乘法器6.6.1变跨导式模拟乘法器的工作原理6.6.2模拟乘法器的应用不做要求，感兴趣者自学1.运算电路6.6.2模拟乘法器的应用乘方1.运算电路6.6.2模拟乘法器的应用除法只有当vX2为正极性时，才能保证运算放大器是处于负反馈工作状态，而vX1则可正可负，故属二象限除法器。利用虚短和虚断概念有得由乘法器的功能有1.运算电路6.6.2模拟乘法器的应用开平方利用虚短和虚断概念有得由乘法器的功能有vi必须为负值时，电路才能正常工作。2.压控放大器6.6.2模拟乘法器的应用