1、第 9 章 集成运算放大器,9.1 集成运算放大器概述,9.2 放大电路中的负反馈,9.3 信号的运算和处理电路,教 学 基 本 要 求,1. 了解集成运算放大器的基本组成和电压传输特性；2. 理解基本运算电路的工作原理和分析方法；,9.1 集成运算放大器概述,(一) 集成运算放大器的组成,输入端,输出端, 特点： 多级直接耦合放大电路； 输入级采用差分放大电路，KCMRR 和 ri 很高； 中间级采用多级共射电路，Au 很高； 输出级采用互补对称功率放大电路或共集放大电路，ro 很小，带负载能力很强。,返 回,下一节,上一页,下一页,反相输入端 同相输入端,输出端 uo,u u+, ud +
2、, 输入方式: 反相输入 同相输入 差分输入,u u+,uo,CF741 的外部接线和管脚图,返 回,下一节,上一页,下一页,集成运放的图形符号, 理想运放的主要条件： (1) 开环放大倍数：Ao (2) 开环输入电阻：ri (3) 开环输出电阻：ro0 (4) 共模抑制比：KCMRR,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,(二) 电压传输特性,线性区,正饱和区,负饱和区,当 ud+ 时：uo = Auo ud = Auo(u+u) 当 ud (+) 时：uo = + UOM+UCC 当 ud () 时：uo =UOMUEE,返 回,下一节,上一页,下一页,9.2 放大电路中的负反馈,输入信
3、号 xi,净输入 信号 xd,输出信号 xo,xf 反馈信号,比较环节,反馈示意图,开环放大倍数：,闭环放大倍数：,反馈系数：,返 回,下一节,上一页,下一页,上一节,(一) 反馈的概念:,由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的理想运放。,理想运放的条件,放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。,运放工作在线性区的特点,在分析信号运算电路时对运放的处理,分析运放组成的线性电路的出发点,虚短路 虚开路 放大倍数与负载无关，可以分开分析。,9.3 信号的运算和处理电路,(一) 运算电路 (1) 反相比例运算电路,u-
4、 u+,u= u += 0,虚地,i1 = if,闭环电压放大倍数 Af,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,i+ = 0,i- = 0,平衡电阻,当 Rf = R1 时：uo = ui,反相器,静态时:,平衡电阻:R2 = R1 / Rf,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,电阻R2称为平衡电阻，其作用是使集成运放的两输入端对地直流电阻相等，从而避免运放输入 偏置电流在两输入端之间产生附加的差模输入电压，R2=R1/R f 。,1.引入的是电压并联负反馈,3.由于反相输入端虚地，输入电阻为Rif=R1 。,特点：,2.反相比例电路中，集成运放的两个输入端电位相等，均等于0，如同两点接
5、地一样，称为虚地。,4. 输出电阻小，带负载能力强 。,5.uIC=0 ，对KCMR的要求低，u+ =u- =0（虚地）。,(2) 同相比例运算电路,u- u+,u= u + = ui if = i1,uo= ui 条件 ？,平衡电阻:R2 = R1 / Rf,电压跟随器,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,i+ = 0,i- = 0,Rf = 0,R1 = ,电阻R称为平衡电阻，其作用是使集成运放的两输入端对地直流电阻相等，从而避免运放输入 偏置电流在两输入端之间产生附加的差模输入电压，R=R1/R f 。,1.引入的是电压串联负反馈,3.输出电压与输入电压同相，并且增益不会小于1.,特
6、点：,2.具有较高的输入电阻和很低的输出电阻，常做缓冲器，高阻连接信号源，低阻连接负载,如果R f=0 ，则增益为1 ，输出电压等于输入电压，而且相位相同，称为电压跟随器。,4.uIC=ui，对KCMR的要求高，u+ =u-=ui （不存在虚地）。,例 测量电阻的电路如图所示。其中 ui = U = 10 V，输出端接有满量程为 5 V 的电压表，被测电阻为 Rx 。试找出 Rx 与电压表读数的关系；,解：,=105 uo ,1 2 3 4 5,105,2105,3105,4105,5105,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,(二) 加法运算电路,uo = uo+ uo,+ ,虚地,虚地
7、,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,uo = uo+ uo, 若 R11 = R12 = R1，则：, 若 R11 = R12 = Rf ， 则： uo=(ui1 + ui2) 平衡电阻:R2 = R11 / R12 / Rf,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,(三) 减法运算电路,当ui1单独作用时:, 当 ui2 单独作用时:,?,u u+,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,则： uo = uo + uo,当,时：,平衡电阻:R2 / R3= R1 / Rf,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,例 两级运算电路如图所示。 试推导 uo 与 ui1、ui2、ui3 的运
8、算关系； (2) 若: R1= R2= Rf1= 30 k，R3 = R4 = R5 = R6 =Rf2 = 10 k，ui1= 0.1 V，ui2= 0.2 V，ui3= 0.3 V，求 uo 的值。,uo,解： (1),第一级运算为加法运算：,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,uo=,=,(2),uo=,ui3 +,ui2 + ui1,=(0.3 + 0.2 + 0.1) V,= 0.6 V,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,第二级运算为减法运算：,例1：求uo与ui1、ui2的运算关系式。,解：,第一级：,第二级：,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,例2：求uo。,解：,第一级：,第二级：,uo = uo2uo1,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,
