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1、 1.11.1概述概述 集成电路是将半导体三极管、二极管、集成电路是将半导体三极管、二极管、电阻等元件及连线全部集中制造在同一小电阻等元件及连线全部集中制造在同一小块半导体基片上，成为一个完整的固体电块半导体基片上，成为一个完整的固体电路。集成电路的元件密度高、引线短、外路。集成电路的元件密度高、引线短、外部接线少，从而提高了电子设备的可靠性部接线少，从而提高了电子设备的可靠性和灵活性，并且减低了成本，为电子技术和灵活性，并且减低了成本，为电子技术的应用开辟了一个新的时代。的应用开辟了一个新的时代。一一. . 集成电路集成电路县挠奴部冷幻丹卧分衬龟湃鹿置恐鸳梅翱茧构饿钟呢护芽楷堕巍博郴垛震第一
2、章运算放大器第一章运算放大器集成电路常有集成电路常有3种外形，即双列直插式、种外形，即双列直插式、圆壳式和扁平式，如下图所示。圆壳式和扁平式，如下图所示。械郁八古筋妇玄择主纽逢愉芒旱贴刺汁探唐蹦楚狭扑乏返级扼剩集俐罚伺第一章运算放大器第一章运算放大器 在在集集成成电电路路中中，发发展展最最早早、应应用用最最广广泛泛的的是是集集成成运运算算放放大大器器，它它实实际际上上是是一一种种高高放放大大倍倍数数的的直直接接耦耦合合多多级级放放大大电电路路，它它是是在在早早期期的的分分立立元元件件运运算算放放大大电电路路基基础础上上发发展展起起来来的的，最最初初的的分分立立元元件件运运算算放放大大器器是是电
3、电子子管管的的，只只作作为为模模拟拟计计算算机机的的一一个个基基本本部部件件，用用以以完完成成多多种种数数学学运运算算，所所以以称称运运算算放放大大电电路路，现现在在，运运放放的的应应用用已已遍遍及及通通信信、计计算算技技术术、自自动动控控制制、自自动动测测量等几乎一切电子领域。量等几乎一切电子领域。二二. . 集成运算放大器集成运算放大器惕结毁底影装罢盯写毕审缉骡滓驻乏寂呻囱县叉烬韵拌酌饵妆物粮缸蓉邱第一章运算放大器第一章运算放大器2.2 2.2 集成运放的应用基本运算电路集成运放的应用基本运算电路 v v+ voAvovv+ vo国内符号国内符号国际符号国际符号运放符号：运放符号：vivo
4、+VOM-VOM线性放大区线性放大区运放传输特性：运放传输特性：昨役漳跃潦栗趴符硕瀑掖伯呻今怀姿段褒善掩抿耪悟棘补优饼族忆篆饱岸第一章运算放大器第一章运算放大器1、开环差模电压放大倍数、开环差模电压放大倍数Avo无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105 107之间。理想运放的之间。理想运放的Avo为为 。2、共模抑制比、共模抑制比KCMMR常用分贝作单位，一般常用分贝作单位，一般100dB以上。以上。3、差模输入电阻、差模输入电阻RidRid1M , 有的可达有的可达100M 以上。以上。一一. . 集成运放的性能指标集成运放的性能指标满挺即胶葵逮恃胯玫希
5、钾掳枚钓棱剖丫稠锤旭咱爪摇蠢蕉薯糊镇弥譬橙裔第一章运算放大器第一章运算放大器5、最大共模输入电压、最大共模输入电压VIcmax6、最大差模输入电压、最大差模输入电压VIdmax7、-3dB带宽带宽BWRod =几几 -几十几十 。4、输出电阻、输出电阻Rod苦堵乐煞砾脆桥嘉措遣辫否康荚虽闲谓瞬谚澡侨谰痈猾憨旨燕绍媒殖憨柒第一章运算放大器第一章运算放大器理想运放的条件理想运放的条件虚短虚短放大倍数与负载无关。分析多放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。可以分别对每个运放进行。虚断虚断运放工作在线性区的特点运放工作在线性区的特点二、集
6、成运放理想化条件二、集成运放理想化条件顿曰太擅翼擒倔汁粘蛔拖施圣嗽箱孟毅祷浸腊沦溃尝黑斤害悬锗疹绒扩钳第一章运算放大器第一章运算放大器集成运放理想化条件下分析法则集成运放理想化条件下分析法则虚短虚短虚断虚断放大倍数与负载无关，放大倍数与负载无关， 可以分开分析。可以分开分析。信号的放大、运算信号的放大、运算有源滤波电路有源滤波电路运放线运放线性应用性应用v-vov+ii_+吉陷歪销汐诞齿稗熄跟率梭瓮叫剧兔案厅观榆苯衡鸯羌宣永役腆栗庸郊扦第一章运算放大器第一章运算放大器i1= i2虚短虚短虚断虚断结构特点：结构特点：信号从反相端输入。信号从反相端输入。虚断虚断1 1、反相比例运算电路、反相比例运
7、算电路三、基本运算电路三、基本运算电路voRfR1RPvii1i2_+鹃搭栅蜡纷辕饵柄鹰饲忧闷祁评蛙绘潭建碎娟佩导淘淌淫考缺尔诲邯猫勒第一章运算放大器第一章运算放大器Rid=R1平衡电阻，使输入端对地平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。态时输入级的对称性。RP =R1 / Rf为保证一定的输入为保证一定的输入电阻，当放大倍数电阻，当放大倍数大时，需增大大时，需增大Rf，而大电阻的精度差，而大电阻的精度差，因此，因此，在放大倍数在放大倍数较大时，该电路结较大时，该电路结构不再适用。构不再适用。反相比例运算电路反相比例运算电路voRfR1RPvii
8、1i2_+槐柳生邯缩爷撼恕椽码哈翟裁喧母惶甲耙搓婿驶茹肌台惫茁熔技濒液毒巧第一章运算放大器第一章运算放大器i1= i2虚短虚短虚断虚断虚断虚断例：例：求求vo=?vivoR2R1RPR4R3i1i2i4i3M_+绕燕矾涌颊迭可恭输苑忽裔恒枚找温吮橱叮郁具偿昧咱孰壬缆垛虐牢蔬狸第一章运算放大器第一章运算放大器vivov-= v+= vi虚短虚短虚断虚断结构特点：结构特点：信号从同相端信号从同相端输入。输入。虚断虚断2 2、同相比例运算电路、同相比例运算电路RfR1RP_+虚淮骄攒眩邑鸯拂向骗钥挚捌峻绕搞航逛测涣狱敲米益滋遂澈椅悬给征笆第一章运算放大器第一章运算放大器vivo结构特点：结构特点：输
9、出电压全输出电压全部引到反相输入端，信部引到反相输入端，信号从同相端输入。号从同相端输入。电压电压跟随器是同相比例运算跟随器是同相比例运算放大器的特例。放大器的特例。电压跟随器电压跟随器_+斜接铺药贫葫妥讶跑碍糖叁凌莹妹利织凭箍费荣跪镑胃店拷贼颓评踌脐谴第一章运算放大器第一章运算放大器调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响其它输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。其它输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。实际应用时可适当增加或减实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不少输入端的个数，以适应不同的需要。同的需要。3 3、反相求和电
10、路、反相求和电路R2RfR1vi2voRPvi1i2iFi1_+谢自耙返孪莫剁孜稗浙转拨喇析该诛埃卞毡岗券移枯鬼矩霄阳镐各扼魏专第一章运算放大器第一章运算放大器此电路如果以此电路如果以 v+ 为输入为输入 ，则输出为：则输出为：v+ 与与 vi1 和和 vi2 的关系如何？的关系如何？注意：注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。响，不能单独调整。流入运放输入端的电流为流入运放输入端的电流为0（虚断）（虚断）4 4、同相求和电路、同相求和电路voR3Rfvi1R1R2vi2_+培钞斯秋晾搭哼碎赠栖匹撰欣蘑袄牙堕毅篇穿胞眯掀抡古纂堂
11、男庶矫沃些第一章运算放大器第一章运算放大器R3RF左图也是同相求和运算左图也是同相求和运算电路，电路，如何求同相输入如何求同相输入端的电位？端的电位？提示：提示：1. 虚断：流入同相端的电流为虚断：流入同相端的电流为0。2. 节点电位法求节点电位法求v+或叠加定理。或叠加定理。例例vi1voR1R2vi2R_+瞄饰悬胳刑哨葡角寅诬尽入毫弊午绞蹬啊忘秃侗案王毡渗渺喜臀厄固蛰抱第一章运算放大器第一章运算放大器虚短虚短虚断虚断虚断虚断 5. 5.单运放的加减运算电路单运放的加减运算电路R2R5R1vi2vovi1R4vi4vi3R3R6_+床虏每缩赶卤茁猜礼诊涸生室荫秃窖爹丛凌司嘿羌陶瞄序波檀凶叛披
12、骂爹第一章运算放大器第一章运算放大器解出：解出：例例. .单运放的加减运算电路的特例单运放的加减运算电路的特例：差动放大器差动放大器R2R1R1vi2voR2vi1_+尔饱盒蛰钝寝致供报濒父续翟镑瑰疑螺电氖慕涨冤莎炔菏漳瞎亡东糟谩郎第一章运算放大器第一章运算放大器优点：优点：元件少，成本低。元件少，成本低。缺点：缺点：要求要求R1/R2/R5=R3/R4/R6。阻值的调整计算。阻值的调整计算不方便。不方便。改进：改进：采用双运放电路。采用双运放电路。单运放的加减运算电路单运放的加减运算电路委妇肝琴奇侦姐积燥呻型沙缘瞧捻续滋嘉战蛛依肖鉴撬轩限拒杉蘑馈颖崇第一章运算放大器第一章运算放大器双运放的加
13、减运算电路双运放的加减运算电路RF1vi1vo1R1vi2R2R3RF2voR4vi3R5R6_+_+闸酗宽臂荫胀授尹僧侵悲泼遥佐欲葬恭唇垫病园闲睡婶瞪剧切涕潦琢血亡第一章运算放大器第一章运算放大器 例：例： A/D变换器要求其输入电压的幅度为变换器要求其输入电压的幅度为0 +5V，现，现有信号变化范围为有信号变化范围为-5V+5V。试设计一电平抬高。试设计一电平抬高电路，将其变化范围变为电路，将其变化范围变为0+5V。+5V-5V+5V+2.5V电平抬高电路电平抬高电路A/D计算机计算机vivovo = 0.5vi+2.5 V指缸闹音匙黍睛抒咯咸钳虫纠裔吴俄馏扑咋恐峭省疡琅虾足脊检滴拱瘫的第
14、一章运算放大器第一章运算放大器vo =0.5vi +2.5 =0.5 (vi +5) V10k 20k +5V5k vi20k vo1_+vo20k 20k 10k _+礼老牡慰潭荧茅酉仗韵躺谋畦惶讯仪交叁瘤诱霓报敬鸡擎垢很数椒真越耐第一章运算放大器第一章运算放大器例、三运放电路例、三运放电路vo2RRRWvi1vi2vo1abR1R1R2R2vo_+_+_+疚未悯玻屏拽可辛练药百典邵刹之沙抵腆联青食索勺趋霖秽燎麻溅球后踩第一章运算放大器第一章运算放大器虚短：虚短：虚断：虚断：vo2RRRWvi1vi2vo1ab_+_+剃枕跳岳食漓缘播板闻饮五厨拍陪离倒格赎沸竖胺总椰仔延脆奇俺屉坑喧第一章运算
15、放大器第一章运算放大器三运放电路是差三运放电路是差动放大器，放大动放大器，放大倍数可变。倍数可变。由于输入均在同由于输入均在同相端，此电路的相端，此电路的输入电阻高。输入电阻高。vo2vo1R1R1R2R2vo_+污兽按糠鸥条找蜕城傀音送颂烟睬喘掸履俺措蒂膀粥邢录厅淀臭詹衷绝冬第一章运算放大器第一章运算放大器例：例：由三运放放大器组成的温度测量电路。由三运放放大器组成的温度测量电路。Rt ：热敏电阻：热敏电阻集成化集成化:仪表放大器仪表放大器voR1R1R2R2RRRWE=+5VRRRRtvi_+_+_+抵悟猜荔假夜屿蘑柿瓣谁拙自令怪赖留团赠联宇试猪爱戍英耘俐侨椅宰慑第一章运算放大器第一章运算
16、放大器Rt=f (TC)voR1R1R2R2RRRWE=+5VRRRRtvi_+_+_+奋瑶铂冲怎则滤静萍都饲互骆行阐芳幅究注苍爷储迷怒贬攒谅遍疥睦钾竖第一章运算放大器第一章运算放大器v= v+= 0vit0t0vo若输入：若输入：则：则： 微分运算微分运算6 6、微分运算电路与积分运算电路、微分运算电路与积分运算电路v ivoRR2i1iFC_+挖搜偿吩纲劣缓器粪履痹翌迂壮面构冒惑尧薄寐李孕莽纲弟祷硬万认昌参第一章运算放大器第一章运算放大器tvi0tvo0输入方波，输出是三角波。输入方波，输出是三角波。积分运算积分运算应用举例应用举例5 5、微分运算电路与积分运算电路、微分运算电路与积分运算
17、电路i1iFviRR2Cvo_+颈杯邹脖伤俞丹悠戴遵荣荡韩谍吭中鉴络铝骋批搬来便侄凯桩议别殷屁熄第一章运算放大器第一章运算放大器tvi0tvo0V-VomTM积分时限积分时限例例.如果积分器从某一时刻输入一直流电压，输出将反如果积分器从某一时刻输入一直流电压，输出将反向积分，经过一定的时间后输出饱和。向积分，经过一定的时间后输出饱和。思考：思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样如果输入是正弦波，输出波形怎样?媚看钱砧淹巨鞘啸踩氨俄寞册腾么痔恩罚扬搭慧灰系焚表挟糙葬业吊量惠第一章运算放大器第一章运算放大器其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘法其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘法与除法运算电路等，由于课时的限制，不作为讲与除法运算电路等，由于课时的限制，不作为讲授内容。授内容。1. 在电子开关中用于延迟。在电子开关中用于延迟。2. 波形变换。例：将方波变为三角波。波形变换。例：将方波变为三角波。3. A/D转换中，将电压量变为时间量。转换中，将电压量变为时间量。4. 移相。移相。积分电路的主要用途：积分电路的主要用途：啮绵宏付徊釉毗筐莫沁款空靶囤说葵睫绑拖焦亲羊堂厄呀坷挖灌镊髓融浓第一章运算放大器第一章运算放大器
