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CTGU Fundamental of Electronic Technology 2 运算放大器
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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
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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。
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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。
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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 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）
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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
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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)
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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
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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：
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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
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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
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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
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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）
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（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
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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。
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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。
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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。
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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。
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