武汉大学模电第六章PPT课件

6.2 集成运放组成的基本运算电路
一、加减法电路
R2 vS2
vS1 R1
Rf
iI
– N
vO
+ P
反相比例加法
同相比例加法
vNvP 0
v S1 - v N v S2 - v N v N - v O
R1
R2
Rf
vOR 2(R R1f vSR 1fR R2f vS2)
vS2
iI
vS1 R1
– N
+ P
减法电路
(1) 利用反相信号求和
vO
Rf 2 R2
Rf 1 R1
vS1
Rf 2 R2
v S2
特点：有虚地、结构简单
输入电阻小
(2)利用差分式电路
vO(1R R1 f)R2R 3R3vS2R R1 f vS1
vS1
特点：电阻要配对、无虚地、
输入电阻不等
分析方法小结：
(1) 基本的虚短、虚断
vS2
(2) 分解为基本电路（多个运放）
按功能分类
放大 — 信号传递，
运算 —
AV、AI、AR（V/I）、AG（I/V）
、 、 、 d d、 x tlnx、 ex、 、
处理 — 滤波、峰值、有效值、绝对值、限幅
比较 — 判断电压大小
信号产生 — 正弦、方波、三角波（第9章）
按工作区域分类
线性应用 非线性应用 —— 电压比较器
线性应用的条件
必须引入负反馈，用Xf 抵消Xi ，使 Vid < Vim，运放工作在线性区。
由于AVO , 为深度负反馈，可用 虚短和虚断。
vID
vO AVO
0
虚短 vP= vN
虚断
iI
v ID ri
0
增益与负载无关
O
1~2V
V+ =15V
V om= 14V
70V
P- N
V-
V+
vP
+
vN
vO
B
V-
6.1 集成运算放大器构成的放大电路
vO1 R
vP
vN
vO
R R Rf
vI 1vPvI 2vP vP0
R1
R2
R3
R
vP(R1//R2//R3)(vR I11vR I22)
–
vO
+ 反. 相器
vO (1RRf )vP
11
例
(1) 求vO 表达式 (2) 说明A1 , A2各构成 什么功能电路。
解:
第一级A1反相比例
vo1
Rf 1 R1
电压—电流转换器 Rf
Rf
i1 v -
i2
is
Rs v
vo
i1 v -
i2
vs
R1 v
vo
i 3 R3
RP
i 4 R2
ZL iL
v- v 0
Ri
v i1
0
R sR i,则 i2i1is
voi2Rf isRf
vs iLZL iLZLvo
R1
Rf
vo
iLZL R3
iLiLRZ2L
取 Rf 1 . R1R3 R2
一、反相放大器
电压并联负反馈
Rf
虚短、虚断
R1 v- if
v- v 0 (虚地)
vI v- v- vO
R1
Rf
vO
Rf R1
vI
vi
i1 v+
RP
Rp=Rf//R1
vo
性能特点
输入电阻小（Ri = R1 ） 运放共模输入电压 0 有虚地 —— 设计简单
平衡电阻 输入端对地的 静态电阻相等，保证静态 时输入差分级的对称性。
vS1
第二级A2反相加法
vO
Rf 2 R2
v S2
Rf2 R2
v O1
多级运放结构
vO
Rf 2 R2
Rf 1 R1
vS1
Rf 2 R2
v S2
利用反相信号求和
以实现减法运算
.
12
例
求vO 表达式
解: 方法一，虚短、虚断
vN vR1P N
Rf
vS1vS2vP vP0
R2
R–3 A
(1v)O
vS1vN vN+vO
高增益和高输入阻抗
.
9
五、仪器放大器
第一级A1 、A2
当vI1vI2时
vO 1(1RR2 /12)vI1 vO 2(1RR2 /12)vI2
当vI1vI2时
vO1 vI1
vO2vI2 vO 0
第二级A3差分电路
vORRf (vO 2vO 1) v.OR Rf (12R R21)(vi2vi1) 10
二、同相放大器
Rf
电压串联负反馈
R1
v－
虚短、虚断
-
v＋
A +
vO
vI
v- vvI
0v- v- vO
R1
Rf
R2 = R1//Rf
vO
(1
Rf R1
)vI
性能特点
输入电阻大（Ri = ）
vI
运放共模输入电压 vi
对运放KCMR 要求较高
v－
-
v＋
A +
vO
电压跟随器
三、电流与电压转换器
电流—电压转换器
例1 设计要求：
为了用低值电阻实现高电压增益的 反相比例运算
Ri = 1M ，AV = -100 i1 i2
vvII R 1 R 1 i1
R2 Rf
vN
i2
--
来自百度文库
v+P
A +
A
vM
R2 R1
vI
vO vO
i2 i3 i4
i1
i4
R4
解取 RRRR：2243：AR R R=>==Vf2 >1R91 =9kR1RvR vkA 53R=OI1 V R,iR/R2R ==4/R i1R(1=f k1RRM/ /11 R1fi1 Mf3)M 0M 0v R M3 vO v 0O (R R 1v22 M v O (1 R 103R R R R R 4 2v3R 1 2 1M v4R R I) (R 4 3 14)vvvM M IR R R 4 24 v((O 1 R R R 24 3)R R R 4 3)4vI RR 2R 34)R vI1
概述
理想运放的特性
+
1、开环电压增益 Aod=∞
2、差模输入电阻 Rid=∞
iI
+
3、输入偏置电流 IB1=IB2=0+
AvovI ro
vI
ri – +
+
4、输出电阻 R0=0
–
–
vO
–
5、共模抑制比 KCMR=∞
6、频带宽度 BW=∞
7、输入失调电压、输入失调电流以及 它们的漂移均为零
集成运放的应用
(3) 叠加原理
.
R1 N
Rf
–
A +
R2 P
R3
vO
14
例
i
＝
L
－
vs R2
8
四、差动放大器
vO(1R R1 f)R2R 3R3vS2R R1 f vS1
vS1
R1 N
Rf
–
vO
取R R1 f R R2 3，A 则 vdvviodR R1 f
vS2
A +
输入电阻
R id
v id i
2R1
R2
特点：
P
R3
虚短 vidiR1iR1
电阻要配对、无虚地、
电阻很大时才能获得
R vS2
1R2
P RfR3
(2)
R1 N
Rf
vS1
–
vO
A
+
vS2
R2 P
R3
方法二，叠加定理
vS1单独作用， vS2 =0 : 反相比例
由(1)得： vPR2R 3R3vS 2
vO'
Rf R1
vS1
vO((R R 11R R 11 R R ff))vN(R 2R R R31fR v3S)v1S2R R1 f.vSv1 S2单v独O "作用(1，R R vS1f1)=(R 0 2:R 同3R 相133比)vS例2