2 集成電路運算放大器

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1、第2章集成運放的線性應(yīng)用2.1集成電路運算放大器1.集成電路運算放大器的內(nèi)部組成單元圖2.1.1集成運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖圖2.1.2運算放大器的代表符號（a）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號（b）國內(nèi)外常用符號第2章集成運放的線性應(yīng)用2.1集成電路運算放大器2.集成電路運算放大器的代表符號3.運算放大器的電路模型圖2.1.3運算放大器的電路模型通常：開環(huán)電壓增益Avo≥105（很高）輸入電阻ri≥106Ω（很大）輸出電阻ro≤100Ω（很小）vO＝Avo(vP－vN)（V－＜vO＜V＋）3.運算放大器的電路模型圖2.1.3運算放大器的電路模型理想集成運放開環(huán)電壓增益Avo→∞輸入電阻

2、ri→∞輸出電阻ro→0vO＝Avo(vP－vN)（V－＜vO＜V＋）若vo一定值，則vp?vN虛斷虛短4.運算放大器的傳輸特性當(dāng)Avo(vP－vN)≥V＋時vO＝V＋當(dāng)Avo(vP－vN)≤V-時vO＝V-電壓傳輸特性vO＝f(vP－vN)線性范圍內(nèi)vO＝Avo(vP－vN)Avo——斜率end非常大(vP－vN)線性范圍非常窄理想集成運放開環(huán)工作時稱集成運放工作在非線性區(qū)5.運算放大器的非線性應(yīng)用模擬電壓比較器集成運放引入負(fù)反饋vO=Avo(vP-vN)而理想運放Avo→∞∴應(yīng)有vP?vN運放工作在線性區(qū)特征是引入深度負(fù)反饋6.運算放大器的線性應(yīng)用稱工作于線性區(qū)可靈活運

3、用虛短、虛斷概念分析集成運放的線性電路vO為有限值（V－＜vO＜V＋），又2.3運放基本線性電路2.3.1同相比例放大電路2.3.2反相比例放大電路利用虛短和虛斷得2.3.1同相比例放大電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋（可作為公式直接使用）電壓串聯(lián)負(fù)反饋特點：①運算電路輸入電阻很大③運算放大器輸入端有共模信號（無虛地，盡管仍有虛短）②輸出電阻RoRo→0→∞電壓串聯(lián)負(fù)反饋R2=0,R1=∞vo＝vn≈vp＝vi電壓跟隨器電壓跟隨器的作用無電壓跟隨器時負(fù)載上得到的電壓電壓跟隨器時ip≈0，vp≈vsvo≈vp≈vs根據(jù)虛短和虛斷的概念有vn≈vp＝0，i1＝i2即（可作為公式直接使用）2.

4、3.2反相比例放大電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋為提高精度，一般取平衡電阻保證集成運放的輸入級—差放的對稱性若R1=R2，vo=-vI——反相器（模擬）特點：2.3.2反相比例放大電路③運算放大器輸入端無共模信號（虛地！）①輸入電阻Ri②輸出電阻RoRo→0當(dāng)R2>>R3時，（1）試證明VS＝(R3R1/R2)IM解:（1）根據(jù)虛斷有II=0例2.3.3指針式（磁電式）直流毫伏表電路（2）R1＝R2＝150k?，R3＝1k?，輸入信號電壓VS＝100mV時，通過毫伏表的最大電流IM(max)＝？根據(jù)虛短有VP=VN=0當(dāng)R2>>R3時end（2）代入數(shù)據(jù)計算即可電流并聯(lián)負(fù)反饋2.4.3

5、求和電路(加法電路)根據(jù)虛短：若則有根據(jù)虛斷：反相比例求和電路若則有輸出再接一級反相電路可得（加法運算）可擴展為多個輸入電壓相加第一級反相比例第二級反相加法（1）利用信號取反求和以實現(xiàn)減法運算即當(dāng)時得（減法運算）2.4.1求差電路(減法電路)當(dāng)則若繼續(xù)有則根據(jù)虛短、虛斷（2）差分式減法電路實現(xiàn)了對差分信號的放大此電路也可用疊加原理來分析①vi1單獨作用時，vi2接地為一反相比例放大器②vi2單獨作用時，vi1接地為一同相比例放大器則若有R3=R2則v3–v4又作為后級差分式減法器的輸入此電路輸入電阻高、輸出電阻低，且抑制共模信號的能力強利用差分式減法器①②①式代入②式，得2

6、.4.2儀用放大器電路如圖所示，集成運放輸出電壓的最大幅值為±14V，填表。－1－5－10－141.15.51114uI/V0.10.51.01.5uO1/VuO2/V求電路的運算關(guān)系I3434uRRR×++2I21I1f)(RuRuR+-O1u=×21f)1(RRR+∥RCvsvcVsvctic不是常數(shù)∴vo隨t呈指數(shù)規(guī)律↑不是線性積分。如何能實現(xiàn)線性積分？必須恒流充電！回憶一階RC積分電路由一階系統(tǒng)過渡過程2.4.4積分電路和微分電路1.積分電路根據(jù)“虛短”，得根據(jù)“虛斷”，得設(shè)電容器C的初始電壓為零，則（積分運算）負(fù)號表示：vI為+,輸出為負(fù)向積分；vI為-,輸出為正

7、向積分反相積分電路當(dāng)vI為階躍電壓時，有即為恒流充電vo由例2.4.3（b）t1t20840120t=0vo/Vt/μs（a）50－10t1t240120vI/Vt/μs圖8.1.7R=10K?,C=5nF,V+=+15V,V-=-15VVc(0)=0,vI的波形為已知，求vo波形vo(t1)1=8Vvo(t2)=vo(t1)vIRC(t2-t1)=0V在正向積分段在反向積分段積分電路如圖所示：iC=CdvCdt虛短iC=iR把積分電路的R、C對換位置，得微分電路虛斷2.微分電路iC=CdvIdt若vi為正弦波則這