《湖南科技大学模拟电路课件(华科版)第02章运算放大器.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖南科技大学模拟电路课件(华科版)第02章运算放大器.ppt（32页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、湖南科技大学信息与电气工程学院湖南科技大学信息与电气工程学院主讲主讲:胡仕刚胡仕刚第二章第二章 运算放大器运算放大器12集成电路运算放大器一、集成运算放大器是一种高电压增益，高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路。运算放大器结构方框图3二、运放代表符号二、运放代表符号 +-u-u+uo国家标准规定符号国家标准规定符号国外常用符号国外常用符号三、运算放大器的电路模型Avo(vp-vN)VpvNvoriro4 运算放大器的引线 运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号+表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信号变
2、化的极性与输出端相反，用符号“-”表示。输出端在输入端的另一侧，在符号边框内标有+号。集成放大器的符号5运运算算放放大大器器外外形形图图6o+Uo(sat)-Uo(sat)实际特性理想特性u+-u-开环电压放大倍数高(104-107)；输入电阻高（约几百K）；输出电阻低（约几百）；漂移小、可靠性高、体积小、重量轻、价格低。四四 电压传输特性电压传输特性Vo=Avo(vp-vN)73）开环输出电阻 ro02）差模输入电阻 rid 4）共模抑制比 KCMRR 理想运放及其分析依据 理想化条件理想化条件：1）开环电压放大倍数 Auo2.2 理想运算放大器理想运算放大器 Avo(vp-vN)VpvNv
3、o8 理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈）下工作。理想运算放大器的特性 (1)(1)虚短虚短 由于运放的电压放大倍数很大，而运放的输出电压是有限的，一般在10 V14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。9 (2)(2)虚断虚断 由于运放的差模输入电阻很大，一般都在1 M以上。因此流入运放
4、输入端的电流往往不足1 A，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。下面举两个例子说明虚短和虚断的运用。101.比例运算电路比例运算电路电压并联负反馈电压并联负反馈（1）反相比例运算电路反相比例运算电路利用虚短和虚断得利用虚短和虚断得输出与输入反相输出与输入反相2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路111.比例运算电路比例运算电路电压串联负反馈电压串联负反馈（2）同相比例运算电路同相比例运算电路利用虚短和虚断得利
5、用虚短和虚断得输出与输入同相输出与输入同相电压跟随器电压跟随器12132.加法电路加法电路 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和N点点的的KCL得：得：若若则有则有（加法运算）（加法运算）输出再接一级反相电路输出再接一级反相电路可得可得143.减法电路减法电路第一级反相比例第一级反相比例第二级反相加法第二级反相加法（1）利用反相信号求和以实现减法运算）利用反相信号求和以实现减法运算即即当当 时时得得（减法运算）（减法运算）15 从从结结构构上上看看，它它是是反反相相输输入入和和同同相相输输入入相相结结合合的的放放大大电路。电路。（2）利用差分式电路以实现减法运算）利用差分式电路以实现减法运算当当则则
6、若继续有若继续有则则 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和N、P点的点的KCL得：得：164.积分电路积分电路式中，负号表示式中，负号表示vO与与vS在相位上是相反的。在相位上是相反的。根根据据“虚虚短短”，得得根根据据“虚虚断断”，得得即即因此因此电容器被充电，其充电电流为电容器被充电，其充电电流为设电容器设电容器C的初始电压为零，则的初始电压为零，则（积分运算）（积分运算）17 当当vS为为阶阶跃跃电电压压时时，电电容容将将以以恒恒流流的的方方式式进进行行充充电电，输输出出电电压压vo与与时间时间t成近似线性关系成近似线性关系:4.积分电路积分电路当当t=时时，-vo=Vs。当当t 时时，vo增
7、增大大，直直到到-vo=+Vom，即即运运放放输输出出电电压压的的最最大大值值Vom受受直直流流电电源源电电压压的的限限制制，致致使使运运放放进进入入饱饱和和状状态态，vo保持不变，而停止积分。保持不变，而停止积分。185.微分电路微分电路利用虚地、虚断有：利用虚地、虚断有：设设电电容容器器C初初始始电电压压为为零零，当接入信号电压后，有：当接入信号电压后，有：上式表明，输出电压上式表明，输出电压vo正比于输入电压正比于输入电压vs对时间的微分。对时间的微分。19当当输输入入信信号号vs为为图图a所所示示的的阶阶跃跃信信号号时时，在在t=0时时，输输出出电电压压为为一一有有限限值值，随随着着电
8、电容容器器C的的充充电电，输输出出电电压压逐逐渐渐地地衰衰减减，最最后后趋趋于于零零。如图如图b所示。所示。206 仪用放大器仪用放大器21显然调节R1可以改变放大器的增益。产品 数据放大器，如AD624等，R1有引线连出，同时有一组R1接成分压器形式，可选择连线接成多种的R1阻值。227 7 对数运算电路对数运算电路238.反对数运算电路反对数运算电路(指数运算电路)24 例1：试求理想运算放大器的输出电压和电压放大倍数的表达式。电压增益 Avf=Vo/Vi=Rf/R1反相比例运算电路根据虚断 I-=I+0解：I-I+根据虚短 V+V-0Ii=(Vi V-)/R1 Vi/R1If=(V-Vo)/Rf-Vo/RfIi If Vi/R1=-Vo/Rf电压并联负反馈25例2：试求理想运算放大器的输出电压和电压放大倍数的表达式。电压增益同相比例运算电路根据虚断 I-=I+0解：根据虚短 V+V-Vi电压串联负反馈26例3.求下面各图中电路输出电压vo27例4：求U01的数值。解：28例5:如题图所示电路，ui1=1V，ui2=2V，求输出电压uo。29解30例例6:求如图所示电路的电压比值3132