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1、1.1.理解运算放大器的电压传输特性，理解理想理解运算放大器的电压传输特性，理解理想理解运算放大器的电压传输特性，理解理想理解运算放大器的电压传输特性，理解理想 运算放大器运算放大器运算放大器运算放大器并掌握其基本分析方法并掌握其基本分析方法并掌握其基本分析方法并掌握其基本分析方法。2.2.理解用集成运放组成的理解用集成运放组成的理解用集成运放组成的理解用集成运放组成的比例、加减、微分和比例、加减、微分和比例、加减、微分和比例、加减、微分和 积分积分积分积分运算电路的工作原理。运算电路的工作原理。运算电路的工作原理。运算电路的工作原理。3.3.理解电压比较器的工作原理和应用。理解电压比较器的工
2、作原理和应用。理解电压比较器的工作原理和应用。理解电压比较器的工作原理和应用。本章要求本章要求第第16章章 集成运算放大器集成运算放大器16.1 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。集成运放的符号：集成运放的符号：集成运放的符号：集成运放的符号：uo+Auou+u。+UCCUEE 16.1.1 16.1.1 集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点集成运算放大
3、器的特点特点：特点：特点：特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸高增益、高可靠性、低成本、小尺寸高增益、高可靠性、低成本、小尺寸高增益、高可靠性、低成本、小尺寸Auo 高高:80dB140dBrid 高高:105 1011 ro 低低:几十几十 几百几百 KCMR高高:70dB130dB+UCCUEEu uo ouu+16.1.2 电路的简单说明电路的简单说明输入级输入级中间级中间级 输出级输出级同相同相输入端输入端输出端输出端反相反相输入端输入端 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零漂和抑制干扰信号，采用带恒流源差放输入电阻高，能减小零漂和抑制干扰信号，采用带恒流源差放。中间级：中间级：要求
4、电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。输出级：输出级：接负载，要求输出电阻低，带载能力强，一般由射随器构成。接负载，要求输出电阻低，带载能力强，一般由射随器构成。16.1.3 主要参数主要参数(P9394，了解，自学，了解，自学)16.1.4 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据1.理想运算放大器理想运算放大器Auo ，rid ，ro 0，KCMR 2.电压传输特性电压传输特性 uo=f(ui)线性区：线性区：uo=Auo(u+u)非线性区：非线性区：u+u 时，时，uo=+Uo(sat)u+u 时，时，
5、uo=Uo(sat)+Uo(sat)u+u uoUo(sat)线性区线性区理想特性理想特性实际特性实际特性uo+u+u+UCCUEE u+u 时，时，饱和区，饱和区，uo=Uo(sat)3.3.理想运放工作在线性区的特点理想运放工作在线性区的特点理想运放工作在线性区的特点理想运放工作在线性区的特点 uo=Auo(u+u)(u+u)=uo/Auo 0电压传输特性电压传输特性+uouu+i+i u+u uo线性区线性区Uo(sat)+Uo(sat)OAuo 所以所以(1)差模输入电压约等于差模输入电压约等于 0 即即 u+=u ,称称“虚短虚短”(2)输入电流约等于输入电流约等于 0:(u+u)=
6、i rid i=(u+u)/rid 0 即即 i+=i 0,称称“虚断虚断”注意：以上注意：以上“两虚两虚”是是以后分析的依据！以后分析的依据！16.2 运放在信号运算方面的运用运放在信号运算方面的运用（重点）（重点）（重点）（重点）集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行行比例、加法、减法、微分、积分比例、加法、减法、微分、积分等运算。等运算。讲授：先介绍基本概念，再集中举例讲授：先介绍基本概念，再集中举例16.2.1 比例运算比例运算1 1.反相比例运算反相比例运算反相比例
7、运算反相比例运算（1）电路组成）电路组成 （2）电压放大倍数）电压放大倍数因因虚短虚短,所以所以u=u+=0，称反相输入端称反相输入端“虚地虚地”反相输入的重要特反相输入的重要特点点因因虚断，虚断，i+=i=0 ，ifi1ii+uoRFuiR2R1+所以所以 i1 if 平衡电阻平衡电阻 R R2 2=R=R1 1/R/RF FU-=0U-=0以后如不加说明，输入、输以后如不加说明，输入、输出的另一端均为地出的另一端均为地()。结论：结论：A Au uf f为负值，即为负值，即为负值，即为负值，即 u uo o与与与与 u ui i 极性相反。极性相反。极性相反。极性相反。因为因为因为因为 u
8、 ui i 加加加加 在反相输入端。在反相输入端。在反相输入端。在反相输入端。A Au uf f 只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻 R R1 1、R RF F 有关，与运放本有关，与运放本有关，与运放本有关，与运放本 身参数无关。身参数无关。身参数无关。身参数无关。|A Au uf f|可大于可大于可大于可大于 1 1，也可等于，也可等于，也可等于，也可等于 1 1 或小于或小于或小于或小于 1 1。因因因因u u=u=u+=0=0，所以所以所以所以反相输入端反相输入端反相输入端反相输入端“虚地虚地虚地虚地”。例例1：电路如下图所示，已知电路如下图所示，已知 R1=10 k ，
9、RF=50 k 。求：。求：1.Auf、R2；2.若若 R1不变，要求不变，要求Auf为为 10，则，则RF、R2 应为应为 多少？多少？解：解：1.Auf=RF R1 =50 10=5R2=R1 RF =10 50 (10+50)=8.3 k 2.因因 Auf=RF/R1=RF 10=10 故得故得 RF=Auf R1=(10)10=100 k R2=10 100 (10+100)=9.1 k uoRFuiR2R1+2.2.同相比例运算同相比例运算同相比例运算同相比例运算（1）电路组成）电路组成（2）电压放大倍数）电压放大倍数uoRFuiR2R1+平衡电阻平衡电阻 R R2 2=R=R1 1
10、/R/RF Fu+u因因虚断，虚断，所以所以u+=ui 因因虚短，虚短，所以所以 u=u+反相输入端不反相输入端不“虚地虚地”非常关键！以后非常关键！以后还要用到还要用到 结论：结论：A Au uf f 为正值，即为正值，即为正值，即为正值，即 u uo o与与与与 u ui i 极性相同。极性相同。极性相同。极性相同。因为因为因为因为 u ui i 加加加加 在同相输入端。在同相输入端。在同相输入端。在同相输入端。A Au uf f只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻 R R1 1、R RF F 有关，与运放本有关，与运放本有关，与运放本有关，与运放本 身参数无关。身参数无关。身
11、参数无关。身参数无关。A Au uf f 1 1，不能小于，不能小于，不能小于，不能小于 1 1。u u =u=u+0 0，反相输入端不存在，反相输入端不存在，反相输入端不存在，反相输入端不存在“虚地虚地虚地虚地”现象。现象。现象。现象。当当 R1=且且 RF=0 时，时，uo=ui，Auf=1，称电压跟随器。称电压跟随器。uoRFuiR2R1+uoui+由运放构成的电压跟由运放构成的电压跟 随器随器输入电阻高、输出输入电阻高、输出 电阻低，电阻低，其跟随性能比其跟随性能比 射极输出器更好。射极输出器更好。uo+15k RL15k+15V 7.5k 例例2:求求uo解：解：uo=u-=u+=7
12、.5V 显见，是一电压跟随器，电源显见，是一电压跟随器，电源显见，是一电压跟随器，电源显见，是一电压跟随器，电源经两个电阻分压后加在电压跟随器的经两个电阻分压后加在电压跟随器的经两个电阻分压后加在电压跟随器的经两个电阻分压后加在电压跟随器的输入端，当负载输入端，当负载输入端，当负载输入端，当负载R RL L变化时，其两端变化时，其两端变化时，其两端变化时，其两端电压电压电压电压 u uo o不会随之变化不会随之变化不会随之变化不会随之变化（i-=0i-=0虚断）虚断），所，所，所，所以可作恒压源以可作恒压源以可作恒压源以可作恒压源例例 4 在图示电路中，已知R1=100k，Rf=200k，R2
13、=100k，R3=200k，ui=1V，求输出电压uo。P123第7题例例 5 在图示电路中，已知R1=100k，Rf=200k，ui=1V，求输出电压uo，并说明输入级的作用。16.2.2 加法运算电路加法运算电路1.反相加法电路反相加法电路ii2ii1ifui2uoRFui1Ri2Ri1+R2+利用叠加原理利用叠加原理利用叠加原理利用叠加原理当当当当u ui1i1单独作用时单独作用时单独作用时单独作用时（u ui2i2接地）：接地）：接地）：接地）：反向比例：反向比例：当当当当u ui2i2单独作用时（单独作用时（单独作用时（单独作用时（u ui1i1接地）：接地）：接地）：接地）：也是反
14、也是反向比例：向比例：平衡电阻：平衡电阻：R2=Ri1/Ri2/RF 注意：运放组成的线性电路均可使用叠加原理注意：运放组成的线性电路均可使用叠加原理1.1.输入电阻低；输入电阻低；输入电阻低；输入电阻低；2.2.共模电压低；共模电压低；共模电压低；共模电压低；3.3.当改变某一路输入电阻时，当改变某一路输入电阻时，当改变某一路输入电阻时，当改变某一路输入电阻时，对其它路无影响；对其它路无影响；对其它路无影响；对其它路无影响；反相加法运算电路的特点：反相加法运算电路的特点：反相加法运算电路的特点：反相加法运算电路的特点：ui2uoRFui1Ri2Ri1+R2+实际上，还有同相加法运算电路，本书
15、未介绍，但运用现实际上，还有同相加法运算电路，本书未介绍，但运用现实际上，还有同相加法运算电路，本书未介绍，但运用现实际上，还有同相加法运算电路，本书未介绍，但运用现有知识，相信同学们完全有能力进行分析计算！有知识，相信同学们完全有能力进行分析计算！有知识，相信同学们完全有能力进行分析计算！有知识，相信同学们完全有能力进行分析计算！例例例例1 1：求图示电路中：求图示电路中：求图示电路中：求图示电路中u uo o与与与与u ui i1 1、u ui i2 2的关系。的关系。的关系。的关系。解解解解：电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成。课堂小结课堂小结1、掌握理想运放及虚短、虚断基本概念、掌握理想运放及虚短、虚断基本概念3、掌握加法运算电路、掌握加法运算电路 结构及分析计算方法结构及分析计算方法作业：作业：P1234习题16.2.67;16.2.11132、掌握比例运算电路结构及分析计算方法、掌握比例运算电路结构及分析计算方法不必交，只在下面自己练习:P120121选择题选择题16.2.1;16.2.45 P100思考题思考题16.1.1，16.1.3;P108思考题思考题：16.2.1P87选择题答案:15.4.1（1）；2（1）,15.6.1（1）