电子技术基础模拟部分ch02

2.1集成电路运算放大器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运算放大器1.集成电路运算放大器简介2.1集成电路运算放大器内部结构框图一种双列直插封装外形国标符号常用符号电路符号2.1集成电路运算放大器1.集成电路运算放大器简介反相输入端同相输入端输出端端口意义

无特定接地端！2.1集成电路运算放大器1.集成电路运算放大器简介外部电源连接

运算放大器正常工作时，必须提供工作电源，通常正负电源的连接方式为运算放大器的电源连接2.1集成电路运算放大器1.集成电路运算放大器简介2.运算放大器的电路模型集成运算放大器的输入电阻集成运算放大器的输出电阻表示集成运算放大器的电压放大能力2.1集成电路运算放大器3.运算放大器的传输特性通常：开环电压增益

Avo的105（很高）

输入电阻

ri106Ω（很大）

输出电阻

ro100Ω（很小）

vO＝Avo(vP－vN)

（V－＜vO

＜V＋）

注意输入输出的相位关系2.1集成电路运算放大器3.运算放大器的传输特性当(vP－vN)>0，且Avo(vP－vN)V＋时

vO

＝+Vom≈

V＋

当(vP－vN)<0，且Avo(vP－vN)

V-时

vO＝

-Vom≈

V-电压传输特性

vO＝

f

(vP－vN)2.1集成电路运算放大器线性范围内

vO＝Avo(vP－vN)4.运算放大器的输出端电流如果有是否还有？2.1集成电路运算放大器5.差模信号和共模信号差模输入信号vid=vP－vN共模输入信号vic=则有vP=vN=仅差模仅共模2.1集成电路运算放大器5.差模信号和共模信号差模电压增益共模电压增益2.1集成电路运算放大器仅差模仅共模5.差模信号和共模信号差模电压增益共模电压增益2.1集成电路运算放大器仅差模仅共模输出电压共模抑制比5.差模信号和共模信号2.1集成电路运算放大器理想运放2.1集成电路运算放大器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运算放大器1.理想运算放大器的参数

（1）开环电压增益Avo→∞；（2）输入电阻ri＝∞；（3）输出电阻ro＝0；（4）开环带宽BW→∞；（5）当vP＝vN时，vＯ＝0。若V－<

vo

<V＋有vo＝Avo(vP－vN)

则（vP－vN）=vo/Avo

0

即vPvN

虚短输入电阻ri的阻值很高，使iP=-iN=(vP-

vN)/ri≈0虚断2.2理想运算放大器特别注意：

vP≈

vN

，iP≈0、iN≈02.理想运算放大器的传输特性

“虚短”和“虚断”是用来分析各种运放线性应用电路的有力法则，必须熟练掌握。2.2理想运算放大器2.1集成电路运算放大器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运算放大器2.3.1同相放大电路 2.3.2反相放大电路2.3基本线性运放电路

能采用以下形式对信号进行线性放大吗？为什么？线性区理论上可以，实际上很难。要求输入信号非常小，且此时运放的带宽也很窄。2.3.1同相放大电路实际应用中，线性放大时都需要引入负反馈使反馈：将输出量（电压或电流）送回到输入的过程反馈通路负反馈：反馈到输入的信号将减小原来加到放大器输入端的信号容易满足运放工作在线性区2.3.1同相放大电路

由于实际运放与理想运放特性很接近，所以在工程应用时，都将实际运放当作理想运放来简化分析和设计。需要特别注意，它们最大的差别是，理想运放的频带宽度是无限的，而实际运放的带宽是有限的。理想特性：

ri≈∞

ro≈0

Avo→∞vo＝Avo(vP－vN)vP≈

vN

iP≈0、iN≈02.3.1同相放大电路指标分析（1）电压增益Av

根据理想运放特性

vp≈vn

（虚短）

ip=-in=0（虚断）所以（可作为公式直接使用）

为什么称为同相放大电路？2.3.1同相放大电路

用理想运放模型带来的误差有多少？(设Avo=105,ri=106Ω,ro=100Ω,

R1=1kΩ,R2=49kΩ)采用实际运放模型的电压增益Av

指标分析2.3.1同相放大电路指标分析

用理想运放模型带来的误差有多少？(设Avo=105,ri=106Ω,ro=100Ω,

R1=1kΩ,R2=49kΩ)采用实际运放模型的电压增益Av49.975采用理想运放模型的电压增益产生的相对误差约为0.05%

实际上，电阻R1和R2如果用E48系列的阻值，则会有2%的误差，所以用理想运放代替实际运放进行电路分析和设计完全可行。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→0Ri

指标分析输入电阻趋于无穷大；输出电阻趋于0，因此带负载能力强，所带负载电阻大小不影响其运算关系。2.3.1同相放大电路同相放大电路的一种特殊形式——电压跟随器vo＝vn≈vp＝vi2.3.1同相放大电路无电压跟随器时负载上得到的电压有电压跟随器时ip≈0，vp＝vs根据虚短和虚断vo＝vn≈vp＝vs

电压跟随器对电压增益有贡献吗？隔离或缓冲2.3.1同相放大电路同相放大电路的另一种接法?Ri

2.3.1同相放大电路2.3.1同相放大电路例：设对交流信号频率而言电容的阻抗很小，可视作短路。（1）求电路的交流电压增益；（2）若vi为直流电压，则电压增益又为多少？交流通路直流通路2.3.1同相放大电路 2.3.2反相放大电路2.3基本线性运放电路2.3.2反相放大电路1.电路形式

输入信号反相输入输出端反馈通路2.指标分析根据虚短和虚断有

vn≈

vp=

0

，in＝0所以i1＝i2

即（可作为公式直接使用）（1）电压增益Av

为什么称为反相放大电路？若R1＝Rf时，Av＝－1，习惯称为反相器。2.3.2反相放大电路（2）输入电阻Ri

（3）输出电阻Ro

Ro→0若信号源是非理想的电压信号源，采用哪种放大电路更好？同相放大电路反相放大电路Ri

2.3.2反相放大电路2.指标分析解：1）S闭合，电路同相输入端接地，构成反相比例电路，有：例:

电路如图所示，求当开关闭合和断开时电路的增益Av=vO/vI的值。2）S断开，可以利用叠加原理求解2.3.2反相放大电路例:

负载电阻RL跨接在输出端与M点之间，没有接地（也称负载浮地）。(1)求电流增益表达式Ai=io/is；(2)求电路的输入电阻。解：利用运放的虚短虚断2.3.2反相放大电路电流增益输入电阻与负载有关吗？有什么好处？例:

负载电阻RL跨接在输出端与M点之间，没有接地（也称负载浮地）。(1)求电流增益表达式Ai=io/is；(2)求电路的输入电阻。解：利用运放的虚短虚断2.3.2反相放大电路电流增益输入电阻有什么好处？与负载有关吗？

例:

设信号为零时电源引脚电流IQ=0.5mA（也称为静态电流）。电路输出驱动一个2kΩ的负载。(1)vi

=0V时，求运放的输出电流、两电源引脚中的电流和运放的耗散功率；(2)vi

=3V时，再求(1)中的问题。解：(1)vi

=0V时，2.3.2反相放大电路

vo

=0V解：(1)vi

=3V时，2.3.2反相放大电路-9V

例:

设信号为零时电源引脚电流IQ=0.5mA（也称为静态电流）。电路输出驱动一个2kΩ的负载。(1)vi

=0V时，求运放的输出电流、两电源引脚中的电流和运放的耗散功率；(2)vi

=3V时，再求(1)中的问题。2.1集成电路运算放大器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运算放大器2.4.1求和电路

2.4.2求差电路

2.4.3仪用放大器

2.4.4积分和微分电路2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用 反相加法

2.4.1求和电路根据虚短、虚断和N点的KCL方程得：若则有2.4.1求和电路

2.4.2求差电路

2.4.3仪用放大器

2.4.4积分和微分电路2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用 2.4.2求差电路1.电路结构

vo=f(vi1，vi2)=？2.输入输出关系

当R3

/R2

＝R4/R1时，2.4.2求差电路3.电压增益

2.4.2求差电路或4.差模输入电阻2.4.2求差电路2.4.1求和电路

2.4.2求差电路 2.4.3仪用放大器

2.4.4积分和微分电路2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用 热敏电阻电桥测温电路

能实现吗？改进电路

有更好的电路吗？体现了输入电阻的重要性2.4.3仪用放大器1.电路及增益

2.4.3仪用放大器2.集成仪用放大器

INA128

2.4.3仪用放大器3.应用实例——心电信号放大电路

2.4.3仪用放大器+-vcm没有右腿驱动电路时，INA128输入端的共模电压：3.应用实例——心电信号放大电路

2.4.3仪用放大器加入右腿驱动电路后，INA128输入端的共模电压：其中K

=

R6/R5输入到INA128的共模电压大大减小！2.4.1求和电路

2.4.2求差电路 2.4.3仪用放大器

2.4.4积分和微分电路2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用 1.积分电路2.4.4积分和微分电路因此负号