教学目的和要求： 1、正确理解理想运放的特点； 2、熟练掌握比例、求和、减法和积分电路； 3、正确理解电压比较器的工作原理
重点： 1、理想运放的特点 2、基本运算放大电路分析 3、电压比较器
难点： 1、电压比较器Байду номын сангаас
整体概述
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ri 高:几十k M KCMRR很大
ro 小：几十 ~ 几百 A o 很大:104以上~ 107
➢运放符号： +UCC
u– u+
–+ +
uo
ri KCMRR
ro 0 Ao
u－ － u+ ＋
uo
–UEE
➢电压传输特性 uo= f (ui)
+Uo(sat) uo
u–
理想特性
线性区
u+
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集成电路内部结构的特点
1、电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方 向一致，温度均一性好。
2、电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千 欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件 代替或外接。
3、几十PF以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接。
运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值， 运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。
16.2 运算放大器在信号运算方面的运用
集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体 器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进 行比例、加法、减法、微分、积分、对数、反 对数、乘法和除法等运算。
运算放大器工作在线性区时，通常要引入深 度负反馈。所以，它的输出电压和输入电压的 关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和 参数，而与运算放大器本身的参数关系不大。 改变输入电路和反馈电路的结构形式，就可以 实现不同的运算。
集成运放的符号：
+UCC
u– 。 u+ 。
–
Auo
+
+
。uo
–UEE
16.1 集成运算放大器的简单介绍
基本原 理框图
反相端
u
－
T1 T2
同u＋相端
IS
输入级
T4 +UCC
u
o
T3
T5
-UEE 中间级 输出级
反相端
u
－
T1
T2
u
＋
同相端 IS
输入级
+UCC T4
u o
T3
T5
-UEE
要求： 尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri尽可能大。
u1
R1
平衡电阻，使输入端对地的静态
电阻相等。
R2=R1//RF
RF
ui
_
R1
+ +
uo
R2
当R1 RF时
则Auf
uo ui
1
反相器
(2) 同相比例运算放大器
RF
R1 ui
_
uo
+
+
R2
u-= u+= ui
uo
u
u
R F
R1
uo
(1
RF)u R
1
uo (1R RF1)ui
Auf
uo ui
反相端
u
－
T1
T2
u
＋
同相端 IS
输入级
+UCC T4
u o
T3
T5
-UEE
中间级
足够大的电压放大倍数
反相端
u
－
T1
T2
u
＋
同相端 IS
输入级
+UCC T4
u o
T3
T5
-UEE
中间级 输出级
主要提高带负载能力，给出足够的输出电流 io ，输出阻抗 ro小。
运放的特点和符号
➢运放的特点：
➢理想运放：
2
平衡电阻：
R21 // R22 = R1 // RF
1. 能测量较小的电压；
2. 输入电阻高，对被
测电路影响小。
16.2.2 加法运算电路
(1) 反相求和运算：
ui1i11 R11
iF
RF
ui2i12 R12
_ +
+
RP
平衡电阻： RP= R11 // R12 // RF
u u 0 i11i12iF
uo
u0(R R1F1ui1R R1F2ui2)
当R11R12 RF时 u0 (ui1 ui2)
_ A0
+ +
虚短路
A0
uoA 0(uu) u u
ri ro 0
i
i
0
虚断路
放大倍数与负载无关，可以分开分析。
运放线 性运用
信号的放大、运算 有源滤波电路
16.2.1 比例运算
(1) 反相比例运算放大器
iF
RF
uu0
i1=iF
i1 ui
R1
R2
_
+ +
uo
ui uo
R1
RF
Auf u0 RF
+
电源经两个电阻分压后加在 电压跟随器的输入端，当负
15k
RL uo 载RL变化时，其两端电压
– uo不会随之变化。
例2：负载浮地的电压-电流的转换电路
iL RL
i1 R1
+
ui
R2
–
– +
+
iL
i1
u R1
ui R1
负载电流的大小
与负载无关。
IG
R1
–
+
+
+
Ux
R2
– 流过电流表的电流
IG
Ux R1
4、二极管一般用三极管的发射结构成。
16.1 集成运算放大器的简单介绍
集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多 级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的 一种模拟集成电路。
16.1.1 集成运算放大器的特点
特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸
Auo 高: 80dB~140dB rid 高: 105 ~ 1011 ro 低: 几十 ~ 几百 KCMR高: 70dB~130dB
1 RF R1
当 R1= 且 RF = 0 时， uo = ui ， Auf = 1，
RF 由运放构成的电压跟 u+–i电随射阻器 极RR低输输12 ，入出其电器+–跟阻更+随高好性、。u能输–+o 比出
例：
7.5k
称电压跟随器。
– +
+
++
uo
ui
–
–
+15V
15k
– +
+
左图是一电压跟随器，
1. 最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。
2. 开环差模电压增益 Auo
运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo愈 高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。 3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 愈小愈好 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM
(2) 同相求和运算：
R1
RF
-
u R21
+
i1
+
ui2
R22
u+
+
uo
_
利用节点电压法：
u
u i1 R 21
1 R 21
u i2 R 22
1
R 22
此电路如果以u+为 输入 ，则输出为：
u0
(1
RF R1
)u
u+ ~ ui1 、ui2？
当R21 R22时
u0
(1
RF R1
)
(ui1
ui2)/
+UCC
–+ +
uo
实际特性
u+– u–
O
饱和区
线性区：
–UEE
–Uo(sat) ε
uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
Ao越大，运放的线性范围 越小，必须加负反馈才能
u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
使其工作于线性区。
➢主要参数