1、第6章 集成运算放大器的应用,6.1 理想运放及运放工作的两个区域 6.2 运放的线性应用电路 6.3 运放的非线性应用电路电压比较器 6.4 实际应用电路举例,6.1 理想运放及运放工作的两个区域,6.1.1 理想运算放大器理想运放可以理解为实际运放的理想化模型。就是将集成运放的各项技术指标理想化，得到一个理想的运算放大器。即：（1）开环差模电压放大倍数Aod=；（2）差模输入电阻rid=；（3）输出电阻rod=0；,（4）输入失调电压UIO=0，输入失调电流IIO=0；输入失调电压的温漂dUIO/dT=0，输入失调电流的温漂dIIO/dT=0；（5）共模抑制比KCMR=；（6）输入偏置电流
2、IIB=0；（7）-3dB带宽fh=； （8）无干扰、噪声。,6.1.2 集成运放的两个工作区 1 运放工作在线性工作区时的特点在集成运放应用电路中，运放的工作范围有两种情况：工作在线性区或工作在非线性区。线性工作区是指输出电压uo与输入电压ui成正比时的输入电压范围。在线性工作区，集成运放uo与ui之间关系可表示为：,uo=Aodui=Aod(u+-u-)式中，Aod为集成运放的开环差模电压放大倍数，u+和u-分别为同相输入端和反相输入端电压。,对于理想运放，Aod=；而uo为有限值，工作在线性区时，有：u+-u-0，即： u+ u-这一特性称为理想运放输入端的“虚短”。“虚短”和“短路”是
3、截然不同的两个概念，“虚短”的两点之间，仍然有电压，只是电压十分微小；而“短路”的两点之间，电压为零。,由于理想运放的输入电阻rid=ric=，而加到运放输入端的电压u+-u-有限，所以运放两个输入端的电流： i+=i-0 这一特性称为理想运放输入端的“虚断”。,2.运放工作在非线性工作区时的特点在非线性工作区，运放的输入信号超出了线性放大的范围，输出电压不再随输入电压线性变化，而是达到饱和，输出电压为正向饱和压降UOH（正向最大输出电压）或负向饱和压降UOL（负向最大输出电压），如图6.1所示。,图6.1 集成运放的传输特性,理想运放工作在非线性区时，由于rid=ric=，而输入电压总是有限
4、值，所以不论输入电压是差模信号还是共模信号，两个输入端的电流均为无穷小，即仍满足“虚断”条件： i+=i-0为使运放工作在非线性区，一般使运放工作在开环状态，也可外加正反馈。,6.2 运放的线性应用电路,线性应用电路中，一般都在电路中加入深度负反馈，使运放工作在线性区，以实现各种不同功能。典型线性应用电路包括各种运算电路及有源滤波电路。,6.2.1 信号运算电路 1.比例运算电路 (1) 反相比例运算电路反相比例运算电路也称为反相放大器，电路组成如图6.2所示。,图6.2 反相比例运算电路,(2) 同相比例运算电路同相比例运算电路又称为同相放大器，其电路如图6.3所示。输入电压加在同相输入端，
5、为保证运放工作在线性区，在输出端和反相输入端之间接反馈电阻Rf构成深度电压串联负反馈，R为平衡电阻，R= RfR1。,图6.3 同相比例运算电路,比例系数取决于电阻Rf与R1阻值之比。同相比例运算电路中引入了电压串联负反馈，故可以进一步提高电路的输入电阻，降低输出电阻，Ri=，Ro=0。图6.3中，若R1=或Rf=0，则uo=ui，此时电路构成电压跟随器，如图6.4所示。,图6.4 电压跟随器,2.求和运算电路 （1）反相求和电路 反相求和电路如图6.6所示，图中有两个输入信号ui1、ui2（实际应用中可以根据需要增减输入信号的数量），分别经电阻R1、R2加在反相输入端；为使运放工作在线性区，
6、Rf引入深度电压并联负反馈；R为平衡电阻，R= RfR1R2。,图6.6 反相求和电路,（2）同相求和电路为实现同相求和，可以将各输入电压加在运放的同相输入端，为使运放工作在线性状态，电阻支路Rf引入深度电压串联负反馈，如图6.7所示。,图6.7 同相求和电路,3.积分和微分电路 （1）积分电路 积分电路可以完成对输入信号的积分运算，即输出电压与输入电压的积分成正比。这里介绍常用的反相积分电路，如图6.8所示。电容C引入电压并联负反馈，运放工作在线性区。,图6.8 反相积分电路基本形式,图6.9 基本积分电路的积分波形,（2）微分电路 微分是积分的逆运算，微分电路的输出电压是输入电压的微分，电路如图6.10所示。图中R引入电压并联负反馈使运放工作在线性区。,图6.10 基本微分电路,图6.11 微分电路信号波形,
