第一章 运算放大器

第一章集成运算放大器

1.1概述1.2集成运放的应用－基本运算电路

1.1概述

集成电路是将半导体三极管、二极管、电阻等元件及连线全部集中制造在同一小块半导体基片上，成为一个完整的固体电路。集成电路的元件密度高、引线短、外部接线少，从而提高了电子设备的可靠性和灵活性，并且减低了成本，为电子技术的应用开辟了一个新的时代。一.集成电路

集成电路常有3种外形，即双列直插式、圆壳式和扁平式，如下图所示。

在集成电路中，发展最早、应用最广泛的是集成运算放大器，它实际上是一种高放大倍数的直接耦合多级放大电路，它是在早期的分立元件运算放大电路基础上发展起来的，最初的分立元件运算放大器是电子管的，只作为模拟计算机的一个基本部件，用以完成多种数学运算，所以称运算放大电路，现在，运放的应用已遍及通信、计算技术、自动控制、自动测量等几乎一切电子领域。二.集成运算放大器1.2集成运放的应用－基本运算电路－＋

v－

v+

vo＋－v－v+vo国家标准符号国际标准符号运放符号：vivo+VOM-VOM线性放大区运放传输特性：vi1.开环差模电压放大倍数Avo无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105107之间。理想运放的Avo为。2.差模输入电阻RidRid>1M,有的可达100M以上。一.集成运放的性能指标4.-3dB带宽BWRod

=几-几十。3.输出电阻Rod理想运放的条件虚短放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。虚断运放工作在线性区的特点二.集成运放理想化条件集成运放理想化条件下分析法则虚短虚断放大倍数与负载无关，可以分开分析。信号的放大、运算有源滤波电路运放线性应用v-vov+ii_+i1=i2虚短虚断结构特点：信号从反相端输入。虚断1.反相比例运算电路三.基本运算电路voRfR1RPvii1i2_+Ri=R1平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。RP=R1

//Rf为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大Rf，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。反相比例运算电路voRfR1RPvii1i2_+i1=i2虚短虚断虚断例1.如图,求vo的表达式。vivoR2R1RPR4R3i1i2i4i3M_+vivov-=v+=vi虚短虚断结构特点：信号从同相端输入。虚断2.同相比例运算电路RfR1RP_+vivo结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。电压跟随器_+调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响其它输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。3.反相求和电路R2RfR1vi2voRPvi1i2iFi1_+此电路如果以v+为输入，则输出为：v+与

vi1

和vi2的关系如何？注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。4.同相求和电路voR3Rfvi1R1R2vi2_+R3RF左图也是同相求和运算电路，如何求同相输入端的电位？提示：1.虚断：流入同相端的电流为0。2.节点电位法求v+或叠加定理。练习vi1voR1R2vi2R´_+

5.加减运算电路R2R5R1vi2vovi1R4vi4vi3R3R6_+解出：差动放大器R2R1R1vi2voR2vi1_+优点：元件少，成本低。缺点：要求R1//R2//R5=R3//R4//R6。阻值的调整计算不方便。改进：采用双运放电路。单运放的加减运算电路总结双运放的加减运算电路RF1vi1vo1R1vi2R2R3RF2voR4vi3R5R6_+_+

例2.

A/D变换器要求其输入电压的幅度为0~+5V，现有信号变化范围为-5V~+5V。试设计一电平抬高电路，将其变化范围变为0~+5V。+5V-5V+5V+2.5V电平抬高电路A/D计算机vivovo=0.5vi+2.5Vvo=0.5vi+2.5=0.5(vi+5)V10k20k+5V5kvi20kvo1_+vo20k20k10k_+例3.三运放构成的电路如图，求输出电压的表达式。vo2RRRWvi1vi2vo1abR1R1R2R2vo_+_+_+vo2RRRWvi1vi2vo1ab_+_+三运放电路是差动放大器，放大倍数可变。由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高。vo2vo1R1R1R2R2vo_+由三运放放大器组成的温度测量电路Rt

：热敏电阻集成化:仪表放大器voR1R1R2R2RRRWE=+5VRRRRtvi_+_+_+Rt=f(T°C)voR1R1R2R2RRRWE=+5VRRRRtvi_+_+_+v–=v+=0vit0t0vo若输入：则：

微分运算5.微分运算电路与积分运算电路vivoRR2i1iFC_+tvi0tvo0输入方波，输出是三角波。积分运算应用举例i1iFviRR2Cvo_+tvi0tvo0V-VomTM积分时限注意:如果积分器从某一时刻输入一直流电压，输出反向积分，经过一