CTGU Fundamental of Electronic Technology 2 运算放大器
内容 2.1 集成运算放大器 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
要求 掌握基本运算电路的构成及其信号运算关系； 掌握运算放大器线性应用与非线性应用的特点。
2.1 集成电路运算放大器 一、集成运算放大器的内部组成单元 输入级 中间级 输出级 输 入 级：由差放构成。可减小零点漂移和抑制干扰。 偏置 电路 输出级 输入端 输出端 输 入 级：由差放构成。可减小零点漂移和抑制干扰。 中 间 级：共射放大电路。用于电压放大。 输 出 级：互补对称电路。降低输出电阻，提高带载 能力。 偏置电路：由恒流源电路构成。确定运放各级的静态 工作点。
运放举例：LM741 在制造工艺上，运放中很难制造电感、电容元件，所以需要时一般都采取外接的方法。制造电阻比较容易，而制造晶体管却最容易。 出于集成化的原因及放大缓变信号和直流信号的需要，运放各级之间均采用直接耦合的方式。 运放举例：LM741 2—反相输入端 ∞ 741 7 6 1 4 3 2 5 8 LM741 1 2 3 4 8 7 6 5 3—同相输入端 6—输出端 4—正电源端 7—负电源端 1、5—接调零电位器 8—闲置端（NC）
ro ri vo 二、运放代表符号 u- uo u+ 三、运算放大器的电路模型 国外常用符号 国家标准规定符号 Vp vN ＋ － Avo(vp-vN) Vp vN vo ri ro
四 电压传输特性 Vo=Avo(vp-vN) 开环电压放大倍数高(104-107)； 输入电阻高（约几百KΩ）； 输出电阻低（约几百Ω）； 漂移小、可靠性高、体积小、重量轻、价格低 。 四 电压传输特性 o +Uo(sat) -Uo(sat) 实际特性 理想特性 u+ - u- Vo=Avo(vp-vN)
2.2 理想运算放大器 vo 理想运放及其分析依据 理想化条件： 1）开环电压放大倍数 Auo→∞ 2）差模输入电阻 rid→∞ 2.2 理想运算放大器 理想运放及其分析依据 理想化条件： 1）开环电压放大倍数 Auo→∞ 2）差模输入电阻 rid→∞ 3）开环输出电阻 ro→0 4）共模抑制比 KCMRR→∞ ＋ － Avo(vp-vN) Vp vN vo
2.3 基本线性运放电路 电路形式： 反相放大电路 同相放大电路 反馈类别： 电压并联负反馈 电压串联负反馈 分析要点： 抓住虚断与虚地： 2.3 基本线性运放电路 电路形式： 反相放大电路 同相放大电路 反馈类别： 电压并联负反馈 电压串联负反馈 分析要点： 抓住虚断与虚地： 抓住虚断与虚短： 闭环电压增益：
1. 比例运算电路 （1）反相比例运算电路 利用虚短和虚断得 电压并联负反馈 输出与输入反相
1. 比例运算电路 （2）同相比例运算电路 利用虚短和虚断得 电压串联负反馈 输出与输入同相 电压跟随器
2. 加法电路 根据虚短、虚断和N点的KCL得： 若 则有 输出再接一级反相电路 可得 （加法运算） 1. 从物理意义上解释低通电路 2. 稳态分析方法 3. 增益与传递函数 4. 复数的模与相角
3. 减法电路 （1）利用反相信号求和以实现减法运算 第一级反相比例 第二级反相加法 即 当 时 得 （减法运算）
（2）利用差分式电路以实现减法运算 从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。 根据虚短、虚断和N、P点的KCL得： 当 则 若继续有 则
4. 积分电路 根据“虚短”，得 即 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） 式中，负号表示vO与vS在相位上是相反的。
4. 积分电路 当vS为阶跃电压时，电容将以恒流的方式进行充电，输出电压vo与时间t成近似线性关系: 当t=时，-vo=Vs。当t>时，vo增大，直到-vo=+Vom，即运放输出电压的最大值Vom受直流电源电压的限制，致使运放进入饱和状态，vo保持不变，而停止积分。
5. 微分电路 利用虚地、虚断有： 设电容器C初始电压为零，当接入信号电压后，有： 上式表明，输出电压vo正比于输入电压vs对时间的微分。
当输入信号vs为图a所示的阶跃信号时，在t=0时，输出电压为一有限值，随着电容器C的充电，输出电压逐渐地衰减，最后趋于零。如图b所示。