模拟电子技术基础：第2章 运算放大器

第2章运算放大器电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础本章主要内容本章将主要介绍四大类集成运算电路：比例运算电路加、减运算电路积分和微分运算电路有源滤波电路的作用及分类对数和反对数运算电路电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础本章解决问题所用的分析方法理想集成运放工作在线性工作区时所具有的两个重要特点：叠加定理（之所以可以用它，是因为本章讨论的内容都是线性的）。

虚短：vP=vN

虚断：iP=iN＝0电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础集成运放的两种工作状态1.运放的电压传输特性设：电源电压±VCC=±10V。

运放的Aod=104│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。Aod越大，线性区越小，当Aod→∞时，线性区→00uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV线性区非线性区非线性区+10V-10V+Uom-Uom0uoui电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础2.理想运算放大器开环电压放大倍数Aod=∞差模输入电阻Rid=∞输出电阻Ro=0为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈！运放工作在线性区的分析方法：虚短（u+=u-）虚断（ii+=ii-=0）3.线性区电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础4.非线性区（正、负饱和状态）运放工作在非线性区的条件：电路开环工作或引入正反馈！运放工作在非线性区的分析方法在下一章讨论+10V-10V+Uom-Uom0uoui电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础2.1基本运算电路反相比例运算虚地点i1=if

（虚断）因为有负反馈，利用虚短和虚断u+

=0

u－=u+=0（虚地）反馈组态：电压并联负反馈电压放大倍数:一.比例运算电路电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础例题1.R1=10k

,Rf=20k,ui

=-1V。求:uo、Ri。说明R0的作用，R0应为多大？特点：共模输入电压=0（u－=u+=0）缺点：输入电阻小（

Ri=R1）R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R0=R1//Rf电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础采用T型反馈网络的反相比例电路目的：在高比例系数时，避免R1阻值太小，使输入电阻太小。分析：u+=u-=0（虚短）

i1=i2（虚断）电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础同相比例运算电路u-=u+=uii1=if（虚断）平衡电阻R=Rf//R1因为有负反馈，利用虚短和虚断反馈方式：电压串联负反馈特点：输入电阻高缺点：共模输入电压≠0（u－=u+=ui）电压放大倍数:电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础Au=1电压跟随器此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。ui=u+=u-=uo因为有负反馈，利用虚短和虚断：电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础（1）反相加法器若R1=R2=R,

平衡电阻R0=R1//R2//Rfi1+i2=if二.加、减运算电路加法运算电路虚地电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础（2）同相求和运算当R1=R2=Rf

=R时,同相比例运算:电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础减法运算电路（1）利用加法器和反相比例器电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础叠加原理（2）差动减法器

ui1作用

ui2作用

综合：则有：电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础积分电路三.积分和微分运算电路电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础如果u

i=直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。tui0tuo0-UomTM积分时间设Uom=15V,ui=+3V,

R=10k,C=1F求积到饱和值的时间：反相积分器：电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础练习:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。tui0212345tuo0-2-4-6电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础应用举例：输入方波，输出是三角波。tui0tuo0电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础微分电路u-=u+=0电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础tui0tuo0例：,求uo。90°电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础一.对数电路2.3对数和反对数运算电路利用PN结的指数特性实现对数运算返回电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础BJT的发射结有注意：ui必须大于零，电路的输出电压小于0.7V利用虚短和虚断，有用三极管实现对数运算电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础

二.反对数（指数）电路电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础uO是ui的反对数运算（指数运算）用三极管实现反对数运算电路利用虚短和虚断，电路有要求以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，保留下有用信号。

2.5有源滤波电路

滤波器的分类：低通滤波器（LPF）；高通滤波器（HPF）带通滤波器（BPF）；带阻滤波器（BEF）电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础ω|A|0ωC通带阻带A0ω|A|0ωCA0通带阻带ω|A|0ωC1A0阻阻ωC2通ω|A|0ωC1A0阻ωC2通通各种滤波器理想的幅频特性：（1）低通（2）高通（3）带通（4）带阻电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础

滤波器的用途滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础1.一阶RC低通滤波器(无源)一.低通有源滤波器传递函数：截止频率：幅频特性：电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础此电路的缺点：1、带负载能力差。2、无放大作用。3、特性不理想，边沿不陡。幅频特性：0.707

H截止频率01|A|电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础2.一阶有源低通滤波器传递函数：通带增益：截止频率：电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础幅频特性及幅频特性曲线传递函数：幅频特性：缺点：阻带衰减太慢。

H0.7071+Rf/R101+Rf/R1|A|电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础3.二阶有源低通滤波器传递函数：电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础

当Ao＜3时，滤波器可以稳定工作。此时特性与Q有关。当Q=0.707时，幅频特性较平坦。当f＞＞fL时，幅频特性曲线的斜率为-40dB/dec。

当Ao≥3时，源滤波器自激。幅频特性及幅频特性曲线电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础本章小结（1）集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放