第19讲 集成运算放大器(2)

2)非线性应用
集成运放工作在开环（无反馈）或引入正反馈，输出处于饱和 状态，即输出为+UOM或-UOM。主要处理和生成各种信号
4、基本运算电路 1)比例运算电路
①反相比例运算
因虚地, u–=u+= 0 因虚断，i+= i– = 0 if = i1
if
+ ui – i1 R1 i–
u
RF – +

如果 R1 = R2 ，R3 = RF
则：uo RF R1 ( ui 2 ui 1 )
如果 R1 = R2 = R3 = RF
则：uo ui 2 ui 1
4)积分运算电路
if =? + ui –
if u C C F + – – +


i1 = if
i1 ui R1
iF C F
–
∞ +
uo = Auo(u+– u– ), Auo , rid
+ uo
电压传输特性
+UOM
线性区
O
饱和区

uo
所以(1) 差模输入电压等于 0 即 u+= u– ,称“虚短” (2) 输入电流等于 0 即 i+= i– 0 ,称“虚断” Auo越大，运放的线性范围越小，必须 加负反馈才能使其工作于线性区。

ui1 ui2
+
+ uo –
Ri1 Ri 2 Ri 2 Ri1 ui1 ui 2 Ri1 Ri 2 Ri1 Ri 2
方法2: 叠加原理 ui1单独作用(ui2＝0)时，
u Ri 2 Ri 1 Ri 2 ui 1
RF ) Ri 2

u
uo (1 RF R1
+
R2
+ uo –
uo RF C1
dui dt
谢谢观看！

+
R2 = R1 RF = 8.3 k
当 R1= 且 RF = 0 时， uo = ui ， Auf = 1，
RF R1 + ui – R2 – +
称电压跟随器。
+
+ uo –
+ ui –
– +


+
+ uo –
由运放构成的电压跟随器 输入电阻高、输出电阻低， 其电压跟随性能比射极输 出器更好。
.属于电压并联负反馈，输入、输出电阻均很低。
②同相比例运算
因虚短，u– = ui 因虚断，i+= i– = 0 所以 if = i1
if
RF – +

i1 R
+ ui –
1
i–
u
+
R2 i +
+ uo –
if
uo u RF
i1
u R1
uo (1
RF R1
)ui
Auf
12.2 集成运算放大器（2）
三、信号的运算和处理电路
Auo Auo = 80~140dB rid rid = 107 ~ 1015 KCMR 300 ro = 20 ~ Ro 70~140dB KCMR= u0= f (u ) 3)电压传输特性 o id
1、运算放大器简介 2)理想运算放大器 1)实际运放参数：
2)加法运算电路
虚断：i– = 0
①反相加法运算电路 所以 ii1+ ii2 = if ii2 Ri2 if RF u uo ui 1 u ui 2 u ui2 Ri 1 Ri 2 RF ii1 R i1 ui1 – 虚短： u–= u+= 0 u+ + + uo 故得 ui 1 ui 2 uo R2 Ri 1 Ri 2 RF –
u+– u– 2. 理想运放工作在饱和区的特点
(1) 输出只有两种可能：
–UOM
u+> u– 时， uo = + UOM u+< u– 时， uo = – UOM 不存在 “虚短”现象 (2) 但仍存在“虚断”现象
3、集成运算放大器的应用
1)线性应用
集成运放引入负反馈，输入信号幅度足够小，以保证集成运算 放大器的输出不超过最大输出电压。主要实现各种数学运算。
+UCC
u–
u+
– +


+
–UEE
uo
+UOM
理想特性
O
uo
线性区
线性区：uo = Auo(u+– u–) 非线性区（饱和区）： u+> u– 时， uo = +UOM u+< u– 时， uo = – UOM
u +– u –
实际特性 饱和区
–UOM
2、理想运放工作在线性区的特点
u– u+
i–
i+
RF
+ ui –
解：1. Auf = – RF R1 + uo –
R1
R2
– +

= –50 10 = –5
பைடு நூலகம்
2. 因 Auf = – RF / R1 = – RF 10 = –10
故得 RF = –Auf R1 = –(–10) 10 =100 k
R2 = 10 100 (10 +100) = 9. 1 k
R1 R1 RF
)( Ri 2
uo
ui 1 Ri 1 Ri 1 Ri 2 ui 2 )
Ri 1 Ri 2
同理，ui2单独作用时
uo (1 RF R1 ) Ri1 Ri 1 Ri 2 ui 2
uo (1
RF R1
)u (1
R1 Ri 1 Ri 2
d0 uo dt
i1 R1
R2
+
+ uo –
uo
1 R1C F
t
u dt
i
1 uo R1C F
t0 uidt uC to
5)微分运算电路
if RF i1 C1 + ui – – +

i1 = if
C1 dui 0 dt 0 uo RF
+
R2 i+
+ uo –
if
u uo RF
i1
ui u R1
uo
RF R1
ui
以后如不加说明，输入、 输出的另一端均为地()。
电压放大倍数
Auf uo ui RF R1
结论：
. Auf为负值，即 uo与 ui 反相。原因是 ui 加在反相输入端。 . Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放自身的参数无关。 . | Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。
平衡电阻： R2= Ri1 // Ri2 // RF
uo ( RF Ri 1 ui 1 RF Ri 2 ui 2 )
②同相加法运算电路 RF
R1 u - – u+ + Ri1 Ri2
平衡电阻：Ri1 // Ri2 = R1 // RF
u ui1 Ri1
ui1 ui 2
uo ui
1
RF R1
结论：
. Auf 为正值，即 uo与 ui同相。原因是 ui 加在同相输入端。
. Auf只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放自身的参数无关。
.Auf ≥ 1 ，但不能小于 1 。
. 属于电压串联负反馈，输入电阻高、输出电阻低。
例：电路如下图所示，已知 R1= 10 k ，RF = 50 k 。 求：1. Auf 、R2 ； 2. 若 R1不变，要求Auf为 – 10，则 RF 、 R2 应为 多少？
ui 1
3)减法运算电路 RF + ui1 + ui2 R2 – – R1 – + + R3

由虚断可得：
u R3 R2 R3

ui 2
+ uo –
ui1 u R1
u uo RF
由虚短可得： u u
uo (1 RF R1 ) R3 R2 R3 ui 2 RF R1 ui1