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1、第二章理想运算放大器及其运算电路第1页，本讲稿共16页第二章第二章 理想运算放大器及其运理想运算放大器及其运算电路算电路集成运算放大器在线性和非线性应用时集成运算放大器在线性和非线性应用时的基本概念和分析依据的基本概念和分析依据集成运算放大器在线性和非线性应用时集成运算放大器在线性和非线性应用时的分析方法的分析方法集成运算放大器典型线性应用电路的组成、集成运算放大器典型线性应用电路的组成、工作原理和电路功能工作原理和电路功能学习重点学习重点第2页，本讲稿共16页2.1 理想运算放大器理想运算放大器2.2 比例运算电路比例运算电路2.3 加减运算电路加减运算电路2.4 积分电路和微分电路积分电路
2、和微分电路学习内容学习内容第3页，本讲稿共16页2.1 理想运算放大器理想运算放大器2.1.1 运算放大器的端子运算放大器的端子运算放大器的端子运算放大器的端子运算放大器有三个端子：反相输入端、同相输入端、输出端 u、u+、uo分别表示反相输入端、同相输入端、输出端电压第4页，本讲稿共16页两个重要法则：1.虚断：rid则：I+=I-=02.虚短：Aod=，uid=u-u+=0则：u-=u+2.1.2 理想运算放大器理想运算放大器理想运算放大器理想运算放大器为了简化分析并突出主要性能，通常把集成运放看成是理想的。它应当满足下列条件：1.开环差模电压增益Aod2.开环差模输入电阻rid3.开环输
3、出电阻ro04.共模电压增益Aoc05.带宽BW第5页，本讲稿共16页2.2 比例运算电路比例运算电路2.2.1 反相比例运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路根据两个重要法则得出：虚断：i1=if虚短：u-=u+=0 i1=if=输入、输出电压之间的关系：uo=ui由上式可知：输出电压与输入电压的相位相反，大小成一定比例。第6页，本讲稿共16页电路的输入、输出电阻：在理想情况下，Rif=R1，Rof=0闭环电压增益为：Auf=当R1=Rf时，uo=ui，该电路就成了反相器。图中电阻Rb称为平衡电阻，通常Rb=R1Rf，以保证其输入端的电阻平衡，从而提高差动电路的对称性。第7
4、页，本讲稿共16页2.2.2 同相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路根据运放工作在线性区的两条法则可知：虚断：虚短：而由此可得：由上式可知：输出电压与输入电压的相位相同，大小成一定比例。第8页，本讲稿共16页同反相比例运算电路一样，为了提高差动电路的对称性，平衡电阻。闭环电压放大倍数为：当Rf=0或R1时，Auf=1，即uo=ui，这时输出电压跟随输入电压作相同的变化，称为电压跟随器。电压跟随器电压跟随器电压跟随器电压跟随器第9页，本讲稿共16页例例在图示电路中，已知R1=100k，Rf=200k，ui=1V，求输出电压uo。解解第一级为电压跟随器，作为第二级的输入。
5、第二级为反相比例运算电路，其输出电压为：第10页，本讲稿共16页2.3.1 加法运算电路加法运算电路加法运算电路加法运算电路2.3 2.3 加法和减法运算电路加法和减法运算电路加法和减法运算电路加法和减法运算电路第11页，本讲稿共16页2.3.2 减法运算电路减法运算电路减法运算电路减法运算电路由叠加定理：ui1单独作用时为反相比例运算电路，其输出电压为：ui2单独作用时为同相比例运算电路，其输出电压为：ui1和ui2共同作用时，输出电压为：第12页，本讲稿共16页例：求图示电路中例：求图示电路中例：求图示电路中例：求图示电路中u uo o与与与与u ui i1 1、u ui i2 2的关系。
6、的关系。的关系。的关系。解解解解：第一级为反相器，第二级为加法运算电路第13页，本讲稿共16页2.4 积分和微分运算电路积分和微分运算电路2.4.1 积分运算电路积分运算电路积分运算电路积分运算电路由图可得：虚断：虚短：u-=u+=0由此可得：可见：输出电压是输入电压对时间的积分。RC是积分时间常数。若ui为恒定电压U，则输出电压为：第14页，本讲稿共16页2.4.2 微分运算电路微分运算电路微分运算电路微分运算电路由图可得：虚断：虚短：u-=u+=0由此可得：可见：输出电压是输入电压的微分。RC是微分时间常数。第15页，本讲稿共16页小小 结结1 熟练掌握各种电路图的熟练掌握各种电路图的结构和结论结构和结论2 能够分析电路、设计简能够分析电路、设计简单电路单电路 第16页，本讲稿共16页