第2章 运算放大器

第二章集成电路运算放大器2.1集成电路运算放大器1.集成电路运算放大器运算放大器──可以完成算学运算的放大器

运算放大器也可用一般放大器一样的模型来表达

2.1集成电路运算放大器

集成电路运算放大器的符号图2.1.2运算放大器的代表符号（a）国家标准规定的符号（b）国内外常用符号反向输入端同向输入端输出端正电源端负电源端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特点：开环电压增益

Avo≥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：当Avo(vP－vN)≥V＋时

vO＝

V＋

（输出正向饱和）

当Avo(vP－vN)≤

V-时

vO＝

V-（输出负向饱和）

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.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－

2.若V－<vO<V＋

则（vP－vN）0

3.输入电阻ri的阻值很高

使iP≈0、iN≈0

4.输出电阻很小，ro

≈0理想：ri≈∞

ro≈0

Avo→∞vO＝Avo(vN－vP)图2.2.1运放的简化电路模型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2.负反馈的基本概念开环闭环？反馈：将放大电路输出量，通过某种方式送回到输入回路的过程。负反馈━━输出回馈到输入端使有效输入减小从而使输出减小。电路有

vo

＝Avo(vp－vn)引入反馈后vn0，vp(vi)不变→

(vp－vn)↓→

vo↓使输出减小了，增益Av＝vo/vi下降了，这时的反馈称为负反馈。━━有反馈。━━输出没有回馈到输入端。2.3.1同相放大电路3.虚假短路

图中输出通过负反馈的作用，使vn自动地跟踪vp，即vp≈vn，或vid＝vp－vn≈0。呈虚假短路，简称虚短。

由于运放的输入电阻ri很大，所以，运放两输入端之间的

ip＝-in＝(vp－vn)/ri≈0，呈现虚假断路，简称虚断。

由运放引入负反馈而得到的虚短和虚断两个重要概念，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。2.3.1同相放大电路4.几项技术指标的近似计算（1）电压增益Av

根据虚短和虚断的概念有

vp≈vn，ip＝-in＝0所以2.3.1同相放大电路（2）输入电阻Ri

输入电阻定义根据虚短和虚断有

vi＝vp，ii＝ip≈0所以（3）输出电阻Ro

Ro→02.3.1同相放大电路5.电压跟随器根据虚短和虚断有vo＝vn≈vp＝vi输出全部反馈之输入，闭环放大倍数=1！输出和输入大小相同，相位相同，称为跟随器。电压跟随器的作用（1）图a电路负载上输出电压（2）接入电压跟随器ip≈0，vp＝vs根据虚短和虚断有vo＝vn≈vp＝vs跟随器具有阻抗隔离作用！2.3.2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

根据虚短和虚断的概念有

vn≈

vp＝

0

，ii＝0所以i1＝i2

即Ro→0（3）输出电阻Ro

（2）输入电阻Ri

2.3.3求和电路根据虚短、虚断和n点的KCL得：若则有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：一种高输入电阻的差分（求差）电路2.4.2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