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1、2.1 集成电路运算放大器,2 运算放大器,2.2 理想运算放大器,2.3 基本线性运放电路,2.4 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用,本章重点与难点,重点： （1）掌握理想运放的特点. （2）掌握基本运放电路的分析虚短、虚断分析法. （3）掌握运放线性应用,难点： （1）集成运放电路内部结构图. （2）集成运放的电路模型.,2.1 集成电路运算放大器,1. 集成电路运算放大器的内部组成单元,图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图,2.1 集成电路运算放大器,1. 集成电路运算放大器的内部组成单元,图2.1.2 运算放大器的代表符号 （a）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号,结
2、论：运算放大器是开环电压增益很高的电压放大器,2. 运算放大器的电路模型,图2.1.3 运算放大器的电路模型,通常： 开环电压增益 Avo的105 （很高）,输入电阻 ri 106 （很大）,输出电阻 ro 100 （很小）,vOAvo(vPvN) （ V vO V ）,注意输入输出的相位关系,2. 运算放大器的电路模型,当Avo(vPvN) V 时 vO V,当Avo(vPvN) V-时 vO V-,电压传输特性 vO f (vPvN),线性范围内 vOAvo(vPvN),Avo斜率,结论：整体呈非线性，局部为线性.,2.2 理想运算放大器,1. vo的饱和极限值等于运放的电源电压V和V,2
3、. 运放的开环电压增益很高 若（vPvN）0 则 vO= +Vom=V 若（vPvN）0 则 vO= Vom=V,3. 若V vO V 则 （vPvN）0,4. 输入电阻ri的阻值很高 使 iP 0、iN 0,5. 输出电阻很小， ro 0,图2.2.1 运放的简化电路模型,ri；Avo；ro0；,图2.2.1 运放的简化电路模型,1. 理想运放的性能指标：,2. 理想运放的工作状态：,电路特征:,必须在电路中引入深度负反馈:,voAv(vpvn),如果要使其工作在线性区域：,加反馈网络,2.2 理想运算放大器,即： V- voV,2.3 基本线性运放电路,2.3.1 同相放大电路,2.3.2
4、 反相放大电路,2.3.1 同相放大电路,1.同相运放的基本电路,反馈网络,基本电路,（a）电路图,（b）小信号电路模型,图2.3.1 同相放大电路,2.负反馈的基本概念,反馈：将放大电路输出量，通过某种方式送回到输入回路的过程，称为反馈。,反馈的作用：,使输出减小了，增益 下降了，这种反馈称为负反馈。,稳定输出量,负,反馈网络,3.虚短与虚断(工作在线性区), vpvn0。 vp vn 这种现象称为虚假短路，简称虚短., ii (vpvn) / Ri 0，这种现象称为虚断 。,由运放引入负反馈而得到的虚短和虚断两个重要概念，是分析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握。,或 Avo
5、 =vo /(vpvn),vo为有限值；, Avo；,又 Ri；,由 vOAvo(vPvN),注意：虚短是本质的，虚断是派生的。,运放“虚短”的实现有两个条件,1 ) 运放的开环增益A要足够大；一般的运放都可以满足。 2 ) 要有负反馈电路。,Vo = Vid * A = (VI+ - VI-) * A 在实际中运放的输出电压不会超过电源电压，是一个有限的值。,2.3.1 同相放大电路,4. 几项技术指标的近似计算,（1）电压增益Av,根据虚短和虚断的概念有 vpvn， ip-in0,所以,（可作为公式直接使用）,2.3.1 同相放大电路,4. 几项技术指标的近似计算,（2）输入电阻Ri,输入
6、电阻定义,根据虚短和虚断有 vivp，ii ip0,所以,（3）输出电阻Ro,Ro0,2.3.1 同相放大电路,5. 电压跟随器,根据虚短和虚断有,vovn vp vi,（可作为公式直接使用）,电压跟随器的作用,无电压跟随器时 负载上得到的电压,电压跟随器时,ip0，vpvs,根据虚短和虚断有,vovn vp vs,2.3.2 反相放大电路,（a）电路图 （b）由虚短引出虚地vn0 图2.3.5 反相放大电路,1. 基本电路,2. 几项技术指标的近似计算,（1）电压增益Av,根据虚短和虚断的概念有 vn vp 0 ， ii0,所以 i1i2,即,（可作为公式直接使用）,2.3.2 反相放大电路
7、,2. 几项技术指标的近似计算,（2）输入电阻Ri,（3）输出电阻Ro,Ro0,2.3.2 反相放大电路,【例题1】P27 例2.3.3 T型反馈网络,根据虚断的概念：,根据虚短的概念：,in=0,-,+,当R2 R3时: （1）试证明,【解】：（1）根据虚断有 Ii =0,所以 Is = I2;,【例题2】P28例2.3.4,(2) R1R2150k，R31k，输入信号电压Vs100mV时，通过毫伏表的最大电流IM(max)？,当R2 R3时，Vs( R3R1/R2 ) IM,（2）代入数据计算即可：,直流毫伏表电路,VSR1R2V0,分析：,I3,2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应
8、用,2.4.1 求差电路,2.4.2 仪用放大器,2.4.3 求和电路,2.4.4 积分电路和微分电路,2.4.1 求差电路,从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。,当,则,若继续有,则,根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：,2.4.1 求差电路,时，,增益为,（该电路也称为差分电路或减法电路）,从放大器角度看,2.4.1 求差电路,输入电阻：,输出电阻：,2.4.1 求差电路,一种高输入电阻的差分电路,1,2.4.1 求差电路,一种高输入电阻的差分电路,A2为一个求差电路：,2.4.2 仪用放大器,2.4.3 求和电路,根据虚短、虚断和N点的KCL得：,若,则有,（该电路也称为
9、加法电路）,2.4.4 积分电路和微分电路,1. 积分电路,式中，负号表示vO与vI在相位上是相反的。,根据“虚短”，得,根据“虚断”，得,因此,电容器被充电，其充电电流为,设电容器C的初始电压为零，则,（积分运算）,2.4.4 积分电路和微分电路,当vI为阶跃电压时，有,vO与 t 成线性关系,1. 积分电路,2.4.4 积分电路和微分电路,2. 微分电路,end,开环与闭环 (Open Loop and Close Loop),开环和闭环都是控制方面经常使用的术语。 开环控制就是没有反馈系统的控制。例如：热水器调节阀。 闭环控制一般由人们设定目标，由电路自己的检测电路实行反馈检测数据。达到跟踪设定的操作过程就叫做闭环控制。例如：空调,开环增益与闭环增益,开环增益原则上很大，但不稳定。 闭环增益比较小，但稳定。,
