1、*12.1 集成電路運算放大器集成電路運算放大器2 2 運算放大器運算放大器2.2 理想運算放大器理想運算放大器2.3 基本線性運放電路基本線性運放電路2.4 同相輸入和反相輸入放大電同相輸入和反相輸入放大電 路的其他應用路的其他應用*22.1 集成電路運算放大器集成電路運算放大器1. 集成電路運算放大器的內部組成單元集成電路運算放大器的內部組成單元圖圖2.1.1 集成運算放大器的內部結構框圖集成運算放大器的內部結構框圖*32.1 集成電路運算放大器集成電路運算放大器1. 集成電路運算放大器的內部組成單元集成電路運算放大器的內部組成單元圖圖2.1.2 運算放大器的代表符號運算放大器的代表符號（

2、a）國家標準規定的符號）國家標準規定的符號 （b）國內外常用符號）國內外常用符號*42. 運算放大器的電路模型運算放大器的電路模型圖圖2.1.3 運算放大器的電路模型運算放大器的電路模型通常：通常： 開環電壓增益開環電壓增益 Avo的的 105 （很高）（很高） 輸入電阻輸入電阻 ri 106 （很大）（很大） 輸出電阻輸出電阻 ro 100 （很小）（很?。?vOAvo(vPvN) （ V vO V ） 注意輸入輸出的相位關注意輸入輸出的相位關系系*52. 運算放大器的電路模型運算放大器的電路模型當當Avo(vPvN) V 時時 vO V 當當Avo(vPvN) V- -時時 vO V- -

3、電壓傳輸特性電壓傳輸特性 vO f (vPvN)線性范圍內線性范圍內 vOAvo(vPvN)Avo斜率斜率*6【例題例題】 F007 F007運算放大器的正、負電源電壓為運算放大器的正、負電源電壓為15V15V，開環電壓放大倍數，開環電壓放大倍數AV0=2 105, ,輸出最大電輸出最大電壓（即壓（即Uo(sat)為為13V。在下圖電路中分別加如。在下圖電路中分別加如下電壓，求輸出電壓及其極性：下電壓，求輸出電壓及其極性：V;10V,15) 1 (uuV;10V,5)2(uumV;50V,)3(uuV;0mV,5)4(uu u u+ uo *73V1oumV;50V,)3(uu輸出電壓3V1o

4、uV;0mV,5)4(uu輸出電壓V651021350)(usatOAuuu解只要兩個輸入端之間的電壓絕對值超過只要兩個輸入端之間的電壓絕對值超過6565V V，輸出電壓就達到正或負的飽和值。輸出電壓就達到正或負的飽和值。5VV10)1015(10265ouV;10V,15) 1 (uu輸出電壓1VV10)105(10265ouV;10V,5) 2(uu輸出電壓*8理想：理想：ri ro0 Avo voAvo(vpvn)2.2 理想運算放大器理想運算放大器1. vo o的飽和極限值等于運放的飽和極限值等于運放的電源電壓的電源電壓V和和V 2. 運放的開環電壓增益很高運放的開環電壓增益很高 若若

5、（vPvN）0 則則 vO= +Vom=V 若（若（vPvN）0 則則 vO= Vom=V 3. 若若V vO R3時，時，（1）試證明）試證明Vs( R3R1/R2 ) Im 解（解（1）根據虛斷有）根據虛斷有 I1 =0所以所以 I2 = Is = Vs / R1 例例2.3.3直流毫伏表電路直流毫伏表電路（2）R1R2150k ，R31k ，輸輸入信號電壓入信號電壓Vs100mV時，通過毫伏時，通過毫伏表的最大電流表的最大電流Im(max)？ 又又根據虛短有根據虛短有 Vp = Vn =0R2和和R3相當于并聯，所以相當于并聯，所以 I2R2 = R3 (I2 - Im )所以所以1s3

6、32mRVRRRI)( 當當R2 R3時，時，Vs( R3R1/R2 ) Im （2）代入數據計算即可）代入數據計算即可*222.4 同相輸入和反相輸入同相輸入和反相輸入放大電路的其他應用放大電路的其他應用2.4.1 求差電路求差電路2.4.2 儀用放大器儀用放大器2.4.3 求和電路求和電路2.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路*232.4.1 求差電路求差電路 從結構上看，它是反相從結構上看，它是反相輸入和同相輸入相結合的放輸入和同相輸入相結合的放大電路。大電路。4on1ni1RvvRvv 3p2pi20RvRvv i114i2323141ovRRvRRRRRRv )(當當,23

7、14RRRR 則則)(i1i214ovvRRv 若繼續有若繼續有,14RR 則則i1i2ovvv 根據根據虛短虛短、虛斷虛斷和和N N、P P點的點的KCLKCL得：得：pnvv (減法電路減法電路)*242.4.1 求差電路求差電路從放大器角度看從放大器角度看14i1i2odRRvvvAv 時，時，2314RRRR )(i1i214ovvRRv 增益為增益為（該電路也稱為差分電路或減法電路）（該電路也稱為差分電路或減法電路）*252.4.1 求差電路求差電路一種高輸入電阻的差分電路一種高輸入電阻的差分電路*262.4.2 儀用放大器儀用放大器)21(123421ORRRRA vvvv*272

8、.4.3 求和電路求和電路1ni1-Rvv3on-Rvv 根據根據虛短虛短、虛斷虛斷和和N N點點的的KCLKCL得：得：2i231 i13o-vRRvRRv 321RRR 若若0pn vv2ni2-Rvv 則有則有2i1 io-vvv （該電路也稱為加法電路）（該電路也稱為加法電路）*282.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路1. 積分電路積分電路式中，負號表示式中，負號表示vO與與vI在相位上是相反的。在相位上是相反的。根據根據“虛短虛短”，得，得根據根據“虛斷虛斷”，得，得0PNvv0i i因此因此RiiI12v 電容器被充電，其充電電流為電容器被充電，其充電電流為2i設電容器

9、設電容器C的初始電壓為零，則的初始電壓為零，則 tRCtiCd1d1I2ONvvv tRCd1IOvv（積分運算）（積分運算）*292.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路當當vI I為階躍電壓時，有為階躍電壓時，有vO與與 t 成線性關系成線性關系 tRCd1IOvvtRCVi tV i 1. 積分電路積分電路*302.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路2. 微分電路微分電路tRCddIOvv *31【例題例題】圖示是集成電路的串級應用，試說明分別是什圖示是集成電路的串級應用，試說明分別是什么運放電路，并求輸出電壓么運放電路，并求輸出電壓u0R R2 2R R1 1R RF

10、 Fu uo ou ui2i2u ui1i1R R2 2R R1 1R RF Fu uo oA A1 1A A2 2*32解：A1A1是電壓跟隨器，是電壓跟隨器，i1o1uuA2A2是差分運算電路，是差分運算電路，o11Fi21Fo1uRRuRRui11Fi21F1uRRuRRR R2 2R R1 1R RF Fu uo ou ui2i2u ui1i1R R2 2R R1 1R RF Fu uo oA A1 1A A2 2u01*33【例題例題】試求圖示運放電路的輸出電壓試求圖示運放電路的輸出電壓uo表達式：表達式： 【解解】電路為非典型的兩級運放電路，不能直接應用現成公式，電路為非典型的兩級

11、運放電路，不能直接應用現成公式，而應根據運放工作的基本規則結合電路結構加以分析。而應根據運放工作的基本規則結合電路結構加以分析。 由前后兩級運放在線性工作時同相端與反相端的由前后兩級運放在線性工作時同相端與反相端的“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”可知可知 *34根據圖示電路的結構及各支路電流參考方向可知根據圖示電路的結構及各支路電流參考方向可知 I1I2I5I4I3u01*35【例題例題】如圖如圖16.3所示的運算放大器電路所示的運算放大器電路,已知已知 ui=2V,R1=R2=1k,R3=R4=1k ,求求 u0=？【解解】解法一解法一：由理想運放虛斷的特點可：由理想運放虛斷的特點可知知i1+=i1-= 0 ,i 2+=i2-=0,則則R1、 R2中流過同中流過同一電流一電流i1， R3、 R4中流過同一電流中流過同一電流i2。又。又由理想運放虛短的特點可知由理想運放虛短的特點可知u1+=u1-,u 2 += u 2-,故故u1+-u2+ = u1-u2- =ui=i1R2+i2R3。因而因而*36解法二解法二：假設：假設u1+=ui1、u2+=ui2， 則由則由圖示電路可知圖示電路可知ui=u1+-u2+=ui1- u i2 。運放運放A2可視為以可視為以u2+=u i2為輸入信號為輸入信號的同相比例放大器，其輸出電壓的同相比例放大器，其輸出電壓運放運放A1的