第 9 章 集成运算放大器 河 北 科 技 大 学 基础课教学部

输入级：输入电阻高，由差动放大电路构成。 §9-1集成运算放大器简介 9.1.1 集成运算放大器的构成 1. 基本组成 输入级 中间级 偏置 电路 输出级 输入端 输出端 输入级：输入电阻高，由差动放大电路构成。 中间级：电压放大，由共射极放大电路构成。

输出级：输出电阻低，由互补对称放大电路或射极输出器构成。 偏置电路：给各级运放提供合适的静态工作点。 2. 集成运算放大器的电路符号 u- uo + - u+ Ao 开环电压放大倍数

9.1.2 集成运算放大器的主要参数 1、开环电压放大倍数Ao—没有外接反馈时所测出的差模电压放大倍数。 2、最大输出电压UOPP—能使输出电压与输入电压保持不失真关系的最大输出电压。 3、输入失调电压UIO—为使输出等于零而在输入端加的微小补偿电压。 4、输入失调电流IIO—当输入信号为零时，两个输入端的静态基极电流之差。 5、输入偏置电流IB—当输入信号为零时，两个输入端的静态基极电流的平均值。

6、最大差模输入电压UidM 7、最大共模输入电压UicM 9.1.3 集成运算放大器的电压传输特性 1.线性区（线性放大） o -UoM uo +UoM 正饱和 线性区 2.非线性区（饱和区） 负饱和

如何使集成运算放大器在较大的输入电压下工作在线性区? 在电路中引入负反馈。 u- uo + - u+ Ao 反馈网络

9.1.4 理想运算放大器 1. 理想运放的条件 （1）开环电压放大倍数 （2）开环差模输入电阻 （3）开环输出电阻 （4）共模抑制比 u- uo + - u+ rid uoc ro 集成运放等效电路 ui i+ i- RL

2. 理想运算放大器的电路符号 u- uo ∞ + - u+ 3. 理想运算放大器的电压传输特性 uo o -UoM +UoM

4. 理想运算放大器的特点 （1）虚断 u- uo ∞ + - u+ i+ i- 如图， 虚断

（3）当运算放大器工作在非线性区(饱和区)时， （2）虚短 当运算放大器工作在线性区时， 虚短 即 （3）当运算放大器工作在非线性区(饱和区)时，

上次课复习 理想运算放大器的两个特点 （1）虚断 u- uo ∞ + - u+ i+ i- （2）虚短

集成运算放大器在线性区能完成对信号的多种运算：比例、加减、积分与微分等简单运算，对数与反对数以及乘除等复杂运算。 9.2 集成运算放大器的线性应用 集成运算放大器在线性区能完成对信号的多种运算：比例、加减、积分与微分等简单运算，对数与反对数以及乘除等复杂运算。 如何使集成运算放大器在较大的输入电压下工作在线性区? 在电路中引入负反馈。 u- uo + - u+ Ao 反馈网络

9.2.1 比例运算电路 1. 反相比例运算 (1)电路 RF —反馈电阻； R2 —平衡电阻，且R2= R1∥RF (2)反馈类型 i1 ui uo ∞ + - if R1 R2 RF i+ i- 1. 反相比例运算 (1)电路 RF —反馈电阻； R2 —平衡电阻，且R2= R1∥RF (2)反馈类型 电压并联负反馈

(3)输入输出关系 i1 ui uo ∞ + - if R1 R2 RF i+ i- 由虚断得 由虚短得 虚地 (1)(2)联立得

输出与输入反相，因此此电路又称为反相器。 (4)电压放大倍数

2. 同相输入比例运算 (1)电路 RF —反馈电阻； R2 —平衡电阻，且R2= R1∥RF (2)反馈类型 电压串联负反馈 if RF ui uo ∞ + - if R1 R2 RF (1)电路 RF —反馈电阻； R2 —平衡电阻，且R2= R1∥RF (2)反馈类型 电压串联负反馈

(3)输入输出关系 i1 ui uo ∞ + - if R1 R2 RF 由虚断得 (1)(2)联立得

ui uo ∞ + - R R1 R2 RF ui uo ∞ + - 电压跟随器 (4)电压放大倍数

9.2.2 反相加法运算 (1)电路 i- i+ RF —反馈电阻； R2 —平衡电阻，且R2= R11∥R12//RF ui1 i11 uo ∞ + - if R2 RF i12 R12 i11 R11 ui2 ui1 加法电路 i- i+ RF —反馈电阻； R2 —平衡电阻，且R2= R11∥R12//RF

(2)输入输出关系 i- i+ 由虚短得 (1)(2)联立得 ui1 i11 if 由虚断得 ui2 i12 uo 加法电路 R11 RF ∞ + - if R2 RF i12 R12 i11 R11 ui2 ui1 加法电路 i- i+ 由虚断得 由虚短得 (1)(2)联立得

反相加法运算

uo i13 ui3 ∞ + - if R13 R2 RF i12 R12 i11 R11 ui2 ui1 加法电路 反相加法运算

例1： ui1 i11 if ui2 i12 ui3 i13 uo 加法电路 一个测量系统的输出电压为 ， 试选图中各输入电路的电阻和平衡电阻R2。 一个测量系统的输出电压为 ， 设 uo i13 ui3 ∞ + - if R13 R2 Rf i12 R12 i11 R11 ui2 ui1 加法电路 【解】 可得

9.2.3 减法运算 ui1 uo ∞ + - R3 R2 RF i1 R1 减法电路 if ui2 (1)电路 RF —反馈电阻；

(2)输入输出关系 由虚断得 ui1 uo ∞ + - R3 R2 RF i1 R1 减法电路 if ui2

9.2.4 积分运算 (1)电路 uc if i1 R1 ui uo R2 CF —反馈电容； 积分电路 R2 —平衡电阻，且R2= R1 ∞ + - R2 CF i1 R1 积分电路 if uc (1)电路 CF —反馈电容； R2 —平衡电阻，且R2= R1

ui uo ∞ + - R2 CF i1 R1 积分电路 if uc (2)输入输出关系 由虚断得

当输入信号为阶跃电压时， +UoM -UoM o t uo ui Ui -Ui o t

9.2.5 微分运算 (1)电路 if uc i1 ui R1 —反馈电阻； C uo Rb—平衡电阻，且Rb= R1 微分电路 R1 ∞ + - Rb C i1 微分电路 if uc R1 (1)电路 R1 —反馈电阻； Rb—平衡电阻，且Rb= R1

(2)输入输出关系 ui uo ∞ + - Rb C i1 微分电路 if uc R1 由虚断得

应用：设输入 ，则输出 t u o t u i