1、第三章 集成运算放大器,一 集成运放的两种工作状态,二 比例电路,三 集成运放在模拟运算方面的应用,理想运算放大器：,开环电压放大倍数 Aod= 差摸输入电阻 Rid= 输出电阻 Ro=0 共模抑制比 KCMRR=,运算放大器中的反馈：,1.由于开环电压放大倍数 Aod非常大，一般不可以直接应用于信号放大。在实际应用中，常使用反馈技术来稳定放大电路的放大倍数。2. 具有反馈的放大电路中，包括两个部分：基本放大电路和反馈网络，相应地信号也有两种传播途径：正向传播途径：反向传播路径：,反馈的几个基本概念,1. 开环与闭环,电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。,正向传输信号从输入端到输出
2、端的传输,反向传输信号从输出端到输入端的传输,既有正向传输，又有反馈 称为闭环状态。,信号的正向传输,信号的正向传输,反馈传输(通路) （反馈网络）,例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：,2.负反馈与正反馈,负反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。,引入反馈后，净输入量ube =ui- uf ， 电压放大倍数为：,可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。,正反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。,一、集成运放的两种工作状态,1. 运放的电压传输特性：,设：电源电压VCC=10V。运放的Aod=104,Ui1mV时，运放处
3、于线性区。,Aod越大，线性区越小， 当Aod 时，线性区0,为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：,理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈！,运放工作在线性区的分析方法： 虚短（u+=u-） 虚断（ii+=ii-=0） 虚地（u+=u-=0）,2. 线性区,3. 非线性区（正、负饱和状态）,运放工作在非线性区的条件： 电路开环工作或引入正反馈！,运放工作在非线性区的分析方法（1）虚短不适用，虚断仍然适用。 （2） u+u-时，uo=uopp;u+u-时，uo= - uopp;,Uopp为最大输出电压,二、 比例运算电路,一. 反相比例运算,虚地点,i1=if （虚断）,因为有负反馈
4、， 利用虚地和虚断,u+ =0,u=u+=0（虚地）,反馈方式：,电压并联负反馈,电压放大倍数:,uo与ui为线性比例关系，相位相反,反相器Rf=R1,例题1. R1=10k , Rf=20k , ui =-1V。求:uo 、Ri。说明R0的作用， R0应为多大？,特点： 共模输入电压=0 （u=u+=0），因而对运放的共模抑制比要求低 缺点： 输入电阻小（ Ri=R1），,R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R0=R1/Rf,二. 同相比例运算电路,u-= u+= ui,i1=if （虚断）,平衡电阻R=Rf/R1,因为有负反馈， 利用虚短和虚断,反馈方式：,电压串联负反馈,特点：
5、 输入电阻高 缺点： 共模输入电压0 （u=u+=ui），因而对集成运放的共模抑制比要求高,电压放大倍数:,如果将R1开路，或Rf=0，会怎样？,Au=1+Rf/R1=1,三.电压跟随器,此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。,ui=u+= u-= uo,因为有负反馈， 利用虚短和虚断：,将R1开路，或Rf=0，,1. 反相加法器：,若R1 =R2 =R,平衡电阻 R0= R1/ R2/Rf,i1 + i2= if,三、 基本运算电路,一. 加法运算电路,虚地,2. 同相求和运算：,当R1 = R2 = Rf = R
6、时,同相比例运算:,二. 减法运算电路,1、利用加法器和反相比例器,叠加原理,2、差动减法器,ui1作用,ui2作用,综合：,则有：,1. 积分电路,三. 积分和微分电路,反相积分器：如果u i=直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。,积分时间,设Uom=15V,ui=+3V, R=10k ,C=1F,求积到饱和值的时间：,EWB演示积分器,练习: 画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。,应用举例：输入方波，输出是三角波。,2. 微分电路：,u-= u+= 0,本章小结,1集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析，“虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工具。 2. 运算放大器产生“虚短”的原因是电路中引入了负反馈，因此，在运用“虚短”、“虚段”、“虚地”的概念分析电路之前，应注意电路是否满足负反馈的条件。 3. 反相、同相、差动比例运算这三种电路时构成各种运放电路的基础，它们均满足负反馈的条件。当用这三种电路构成其他应用电路时，可直接运用“虚短”、“虚段”、“虚地”的概念来分析电路。,
