电子课件-《电子电路基础(第四版)》-A05-2999电子电路基础(第四版)第四章
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由于理想集成运放的开环电压放大倍数趋于无穷大，因此电路中 必须引入负反馈才能保证集成运放工作于线性状态。这时输出电压与 输入电压满足线性放大关系，即
第四章 集成运算放大器的应用
式中，uo为有限值，而理想集成运放Aud→∞，因而净输入电压 uP–uN=0，即uP=uN。
这一特性称为ห้องสมุดไป่ตู้虚短”，如果有一输入端接地,则另一输入端也 非常接近地电位,称为“虚地”。
第四章 集成运算放大器的应用
四、 微分运算电路
在如图所示电路中，当输入脉冲电压急剧上升时，这个瞬间的脉 冲电压几乎全部加在电阻R上。此后，随着电容C的充电，电阻两端 电压 (即uo) 逐渐下降。当电容充足后，充电电流为零，输出电压也 为零。当输入脉冲降为零时，电容放电。因为放电电流的方向与充电 时相反，所以输出波形反向。
4. 共模抑制比KCMR 开环差模电压放大倍数与闭环共模电压放大倍数之比的绝对值。 因为集成运放的共模抑制比数值很大，故通常用分贝表示。即
5. 最大输出电压UOPP 集成运放在空载情况下，最大不失真输出电压的峰—峰值。 6. 最大差模输入电压UIDM 集成运放两个输入端之间所能承受的最大差模输入电压。
第四章 集成运算放大器的应用
一、集成运放的主要参数
1. 开环差模电压放大倍数Aud 指集成运放在无反馈情况下的差模电压放大倍数。 2. 开环差模输入电阻ri 开环差模输入电阻指差模输入时，集成运放的开环输入电阻。 3. 开环输出电阻ro 开环输出电阻指集成运放无反馈情况下的输出电阻。
第四章 集成运算放大器的应用
减法运算电路
第四章 集成运算放大器的应用
ui1与ui2共同作用时的输出电压为 当R1=R2，且Rf =R3时，上式可化简为
第四章 集成运算放大器的应用
三、积分运算电路
在图所示电路中，当输入脉冲电压上升时，电容C充电，输出电压 uo(即uC)随时间增大而逐渐增大，当电荷量充足后，输出电压便不会再 增大。但如果脉冲宽度较小，在输出达到稳定值之前，脉冲电压已变为 零，则电容转为放电，而最终电压也变为零。电容充放电速度的快慢，
图中，同相输入端所接电阻R′ 必须满足平衡要求，取R′ =R1 ∥R2 ∥R3 ∥Rf。
反相加法运算电路
第四章 集成运算放大器的应用
当R1 =R2 =R3 =Rf 时，可得uo = –(ui1+ui2+ ui3)
第四章 集成运算放大器的应用
二、减法运算电路 (差分输入比例运算电路)
按外接电阻的平衡要求，应满足R1 ∥Rf =R2 ∥R3 。
若将反相放大器中的反馈电阻 Rf 用电容C代替，便构成积分运算 电路，如图所示。
积分运算电路
第四章 集成运算放大器的应用
设电容C上初始电压为零，当输入阶跃信号时输出电压波形如图 a所示，当输入方波信号时输出电压波形如b所示。
积分运算电路输入、输出波形
a)输入阶跃信号 b)输入方波信号 c)输入、输出信号实测波形
第四章 集成运算放大器的应用
2.同相放大器 (同相比例运算放大器) 利用“虚短”特性 (注意: 同相输入时无“虚地”特性) 可得
又根据“虚断”特性，iN = 0，可得
第四章 集成运算放大器的应用
所以 uo 与ui同相，故称为同相放大器。又称同相比例运算放大器。若 令Rf=0，R1=∞(即开路状态)，如图所示，则比例系数为1，电路称为 电压跟随器。
第四章 集成运算放大器的应用
二、集成运放的理想化
（1）开环差模电压放大倍数 Aud→∞。
（2）开环差模输入电阻ri→∞。 （3）开环输出电阻ro→0。 （4）共模抑制比KCMR→∞。 （5）没有失调现象，即当输入信号为 零时，输出信号也为零。
集成运放等效电路
第四章 集成运算放大器的应用
三、理想集成运放工作于线性状态的特点
取决于电阻R和电容C乘积的大小(τ=RC称为时间常数)。
第四章 集成运算放大器的应用
电容两端的电压uC流过电容的电流iC之间存在积分的关系， 即 它反映了uC在输入脉冲宽度时间内的累积变化情况。
第四章 集成运算放大器的应用
积分电路及其波形
a)原理电路 b)输入、输出信号波形
第四章 集成运算放大器的应用
第四章 集成运算放大器的应用
b)
微分电路及其波形
a)原理电路 b)输入、输出波形
第四章 集成运算放大器的应用
流过电容的电流iC与电容两端的电压uC之间存在微分关系， 即
又因为理想集成运放输入电阻ri→∞,所以两个输入端输入电流也 均为零,即iP = iN = 0，这一特性称为“虚断”。
第四章 集成运算放大器的应用
四、集成运放组成的两种基本放大器
1. 反相放大器 (反相比例运算放大器)
反相放大器
第四章 集成运算放大器的应用
放大器的电压放大倍数为 式中，负号表示uo与ui反相，故称为反相放大器。又由于uo与ui 成 比例关系，故又称反相比例运算放大器。若取Rf = R1 = R，则比例系 数为–1，电路便成为反相器。
第四章 集成运算放大器的应用
7. 最大共模输入电压UICM 集成运放两个输入端之间所能承受的最大共模输入电压。 8. 输入失调电压UIO 当输入信号为零时，为使输出电压为零，在输入端所加的补偿电 压值。它反映集成运放输入级差分放大部分参数的不对称程度，UIO 越小越好。 9. 静态功耗PD 集成运放在输入端短路、输出端开路时所消耗的功率。
第四章 集成运算放大器的应用
同相放大器
电压跟随器
§4—2 信号运算电路
第四章 集成运算放大器的应用
学习目标
1. 掌握反相加法运算电路的组成和运算关系。 2. 掌握减法运算电路的组成和运算关系。 3. 了解积分运算、微分运算电路的组成和运算关系。
第四章 集成运算放大器的应用
一、反相加法运算电路
§4—1 集成运放的主要参数和工作特点 §4—2 信号运算电路 §4—3 集成运放的非线性应用 §4—4 使用集成运放应注意的问题 本章小结
§4—1集成运放的主要 参数和工作特点
第四章 集成运算放大器的应用
学习目标
1. 了解集成运放的主要参数。 2. 掌握理想集成运放工作于线性状态的特点。 3. 掌握理想集成运放两种基本放大器的组成和工作特点。 4. 能安装和调试用集成运放组成的比例运算电路。
第四章 集成运算放大器的应用
式中，uo为有限值，而理想集成运放Aud→∞，因而净输入电压 uP–uN=0，即uP=uN。
这一特性称为ห้องสมุดไป่ตู้虚短”，如果有一输入端接地,则另一输入端也 非常接近地电位,称为“虚地”。
第四章 集成运算放大器的应用
四、 微分运算电路
在如图所示电路中，当输入脉冲电压急剧上升时，这个瞬间的脉 冲电压几乎全部加在电阻R上。此后，随着电容C的充电，电阻两端 电压 (即uo) 逐渐下降。当电容充足后，充电电流为零，输出电压也 为零。当输入脉冲降为零时，电容放电。因为放电电流的方向与充电 时相反，所以输出波形反向。
4. 共模抑制比KCMR 开环差模电压放大倍数与闭环共模电压放大倍数之比的绝对值。 因为集成运放的共模抑制比数值很大，故通常用分贝表示。即
5. 最大输出电压UOPP 集成运放在空载情况下，最大不失真输出电压的峰—峰值。 6. 最大差模输入电压UIDM 集成运放两个输入端之间所能承受的最大差模输入电压。
第四章 集成运算放大器的应用
一、集成运放的主要参数
1. 开环差模电压放大倍数Aud 指集成运放在无反馈情况下的差模电压放大倍数。 2. 开环差模输入电阻ri 开环差模输入电阻指差模输入时，集成运放的开环输入电阻。 3. 开环输出电阻ro 开环输出电阻指集成运放无反馈情况下的输出电阻。
第四章 集成运算放大器的应用
减法运算电路
第四章 集成运算放大器的应用
ui1与ui2共同作用时的输出电压为 当R1=R2，且Rf =R3时，上式可化简为
第四章 集成运算放大器的应用
三、积分运算电路
在图所示电路中，当输入脉冲电压上升时，电容C充电，输出电压 uo(即uC)随时间增大而逐渐增大，当电荷量充足后，输出电压便不会再 增大。但如果脉冲宽度较小，在输出达到稳定值之前，脉冲电压已变为 零，则电容转为放电，而最终电压也变为零。电容充放电速度的快慢，
图中，同相输入端所接电阻R′ 必须满足平衡要求，取R′ =R1 ∥R2 ∥R3 ∥Rf。
反相加法运算电路
第四章 集成运算放大器的应用
当R1 =R2 =R3 =Rf 时，可得uo = –(ui1+ui2+ ui3)
第四章 集成运算放大器的应用
二、减法运算电路 (差分输入比例运算电路)
按外接电阻的平衡要求，应满足R1 ∥Rf =R2 ∥R3 。
若将反相放大器中的反馈电阻 Rf 用电容C代替，便构成积分运算 电路，如图所示。
积分运算电路
第四章 集成运算放大器的应用
设电容C上初始电压为零，当输入阶跃信号时输出电压波形如图 a所示，当输入方波信号时输出电压波形如b所示。
积分运算电路输入、输出波形
a)输入阶跃信号 b)输入方波信号 c)输入、输出信号实测波形
第四章 集成运算放大器的应用
2.同相放大器 (同相比例运算放大器) 利用“虚短”特性 (注意: 同相输入时无“虚地”特性) 可得
又根据“虚断”特性，iN = 0，可得
第四章 集成运算放大器的应用
所以 uo 与ui同相，故称为同相放大器。又称同相比例运算放大器。若 令Rf=0，R1=∞(即开路状态)，如图所示，则比例系数为1，电路称为 电压跟随器。
第四章 集成运算放大器的应用
二、集成运放的理想化
（1）开环差模电压放大倍数 Aud→∞。
（2）开环差模输入电阻ri→∞。 （3）开环输出电阻ro→0。 （4）共模抑制比KCMR→∞。 （5）没有失调现象，即当输入信号为 零时，输出信号也为零。
集成运放等效电路
第四章 集成运算放大器的应用
三、理想集成运放工作于线性状态的特点
取决于电阻R和电容C乘积的大小(τ=RC称为时间常数)。
第四章 集成运算放大器的应用
电容两端的电压uC流过电容的电流iC之间存在积分的关系， 即 它反映了uC在输入脉冲宽度时间内的累积变化情况。
第四章 集成运算放大器的应用
积分电路及其波形
a)原理电路 b)输入、输出信号波形
第四章 集成运算放大器的应用
第四章 集成运算放大器的应用
b)
微分电路及其波形
a)原理电路 b)输入、输出波形
第四章 集成运算放大器的应用
流过电容的电流iC与电容两端的电压uC之间存在微分关系， 即
又因为理想集成运放输入电阻ri→∞,所以两个输入端输入电流也 均为零,即iP = iN = 0，这一特性称为“虚断”。
第四章 集成运算放大器的应用
四、集成运放组成的两种基本放大器
1. 反相放大器 (反相比例运算放大器)
反相放大器
第四章 集成运算放大器的应用
放大器的电压放大倍数为 式中，负号表示uo与ui反相，故称为反相放大器。又由于uo与ui 成 比例关系，故又称反相比例运算放大器。若取Rf = R1 = R，则比例系 数为–1，电路便成为反相器。
第四章 集成运算放大器的应用
7. 最大共模输入电压UICM 集成运放两个输入端之间所能承受的最大共模输入电压。 8. 输入失调电压UIO 当输入信号为零时，为使输出电压为零，在输入端所加的补偿电 压值。它反映集成运放输入级差分放大部分参数的不对称程度，UIO 越小越好。 9. 静态功耗PD 集成运放在输入端短路、输出端开路时所消耗的功率。
第四章 集成运算放大器的应用
同相放大器
电压跟随器
§4—2 信号运算电路
第四章 集成运算放大器的应用
学习目标
1. 掌握反相加法运算电路的组成和运算关系。 2. 掌握减法运算电路的组成和运算关系。 3. 了解积分运算、微分运算电路的组成和运算关系。
第四章 集成运算放大器的应用
一、反相加法运算电路
§4—1 集成运放的主要参数和工作特点 §4—2 信号运算电路 §4—3 集成运放的非线性应用 §4—4 使用集成运放应注意的问题 本章小结
§4—1集成运放的主要 参数和工作特点
第四章 集成运算放大器的应用
学习目标
1. 了解集成运放的主要参数。 2. 掌握理想集成运放工作于线性状态的特点。 3. 掌握理想集成运放两种基本放大器的组成和工作特点。 4. 能安装和调试用集成运放组成的比例运算电路。