2集成运放及其基本应用

电源供电
放大的对象：变化量 放大的本质：能量的控制
判断电路能否放 大的基本出发点
放大的特征：功率放大
放大的基本要求：不失真——放大的前提
二、性能指标
输入电流
输出电流
信号源内 阻
信号源
输入电压
输出电压
1. 放大倍数：输出量与输入量之比
Auu
Au
U o U i
Aii
Ai
Io Ii
Aui
U o Ii
电压放大倍数是最常被研究和测试的参数
Rf
(uI3 R3
uI4 R4
无源
uO Aod (uP uN )
网络
有限值 无穷小 无穷大
（1）电路结构
为保证理想运放工作在线 性区，必须引入负反馈。
uO ↑→ uN↑→ uO ↓
反馈：将放大电路的输出量通过一定的方式引回到输入回路 来影响输入量，称为反馈。 正、负反馈：若反馈的结果使输出量的变化增大，则称为正 反馈；若反馈的结果使输出量的变化减小，则称为负反馈。
上限频率
4. 最大不失真输出电压Uom：交流有效值。 5. 最大输出功率Pom和效率η：功率放大电路的参数
§2.2 集成运算放大电路
一、差分放大电路的概念 二、集成运放的符号及电压传输特性 三、理想运放及其动态等效电路
一、差分放大电路的概念 1. 需求
测温
电桥
R
+V CC R
Rt
R
热电阻
环境温度变 化阻值变化
（2）工作在线性区的特点
uO为有限值，Aod＝∞，则净输入电压uP－uN＝0，即 uP＝uN ——虚短路
因输入电阻无穷大，则两输入端输入电流均为零，即 iP＝iN＝0 ——虚断路
“虚短”和“虚断”是分析工作在线性区的集成运放的 应用电路的两个基本出发点。
二、比例运算电路
1. 反相输入
+ iN=iP=0，
(RP R1 ∥ R2 ∥ R3 ∥ R4 )
uO
(1
Rf R
) uP
R Rf R
RP
(
uI1 R1
uI2 R2
uI3 ) R3
Rf Rf
uO
Rf
(uI1 R1
uI2 R2
uI3 ) R3
与反相求和运算电路 的结果差一负号
3. 加减运算
设 R1∥ R2∥ Rf＝ R3∥ R4 ∥ R5
uO
某一标准温度下
uI1
uI1＝uI２＝VCC/ 2 uI＝uI1－uI２＝0。
uI
温度变化（即偏离标准温度）时，
uI2 产生ΔuI，这是放大的对象。
需要一种放大电路，对uI1和uI２共同的部分不放大，仅对 它们的差值放大。 —— 差分放大电路
2. 共模信号和差模信号 共模信号：大小相等、极性相同的一对信号。 差模信号：大小相等、极性相反的一对信号。 对差分放大电路的要求：放大差模信号、抑制共模信号
Aiu
Io U i
2. 输入电阻和输出电阻
从输入端看进去的 等效电阻
Ri
Ui Ii
输入电压与 输入电流有 效值之比。
Ro
U
' o
Uo
Uo
(U
' o
Uo
1)RL
RL
将输出等效
成有内阻的电 压源，内阻就 是输出电阻。
空载时输出 电压有效值
带RL时的输出电 压有效值
3. 通频带
下限频率
fbw fH fL
3. 典型差分放大电路方框图
uI1
uO1
典型差分电路为双端输入、
差分放大电路
双端输出接法。
uI2
uO2
（1）加差模信号时
uI1
uI
uI/2
差分放大电路
uO1
RL
uI2
uO2
输入回路和输出回路对称，故回路的中点电位不变，即动态
电位为0，即为“地”。
（2）加共模信号时
uIc
差分
放大电路
温度变化所引起晶体管参 数的变化可等效为共模信 RL uO 号输入。
(1
Rf R
) uI
Au
运算关系的分析方法：节点电流法
同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器
uO uN uP uI
三、加减运算电路 1. 反相求和
uN uP 0 iF iR1 iR2 iR3
uI1 uI2 uI3 R1 R2 R3
uO
iFRf
Rf
(
uI1 R1
uI2 R2
三、理想运放及其动态等效电路
理想运放的参数特点： 差模输入电阻rid为∞ 输出电阻ro为0 开环差模增益Aod为∞ 共模抑制比KCMR为∞ 频带无限宽、温度对参数无影响。
§2.3 理想运放组成的基本运算电路
一、概述 二、比例运算电路 三、加减运算电路 四、积分运算电路和微分运算电路
一、概述
理想运放的线性工作区域的特点：
uN=uP=0－－虚地
在节点N： iF
iR
uI R
1) 电路的输入电阻为多少？ 2) R’＝？为什么？R’=R∥Rf
_ Au
uO
iFRf
Rf R
uI
保证输入级的对称性
2. 同相输入
uN uP uI
iN
iP
0,
iRf
iR
uI R
uO iR (R Rf )
uO
(1
Rf R
) uN
4. 差分放大电路的放大倍数
差模放大倍数 共模放大倍数
Ad
uOd uId
Ac
uOc uIc
共模抑制比
K CMR
Ad Ac
绝对值 越大越好
绝对值
越小越好
越大越好
百度文库
为综合考察差分放大电路放大差模信号和抑制共模信号 的能力，引入参数—共模抑制比。
5. 差分放大电路的四种接法 双入双出、双入单出、单入双出和单入单出。 双端输入、单端输出电路：
第2章 集成运放及其基本应用
§2.1 放大的概念与放大电路的性能指标 §2.2 集成运算放大电路 §2.3 理想运放组成的基本运算电路 §2.4 理想运放组成的电压比较器
2.1 放大的概念和放大电路主要性能指标
一、放大的概念
变压器 1.日常生活中的放大现杠象杆：放大镜
2.放大的内涵
至少一路直流
VCC
uI3 ) R3
2. 同相求和 设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf
i1 i2 i3 i4
uI1 uP uI2 uP uI3 uP uP
R1
R2
R3
R4
uI1 R1
uI2 R2
uI3 R3
(1 R1
1 R2
1 R3
1 R4
)uP
uP
RP
(
uI1 R1
uI2 R2
uI3 ) R3
差分
RL uO
uId
放大电路
集成运放等效为高性能双入单出差分放大电路。
二、集成运放的符号及电压传输特性 1. 符号
极性相同
极性相同
二、电压传输特性
uO f (uI ) f (uP uN )
线性区
±UOM的值决 定于什么？
uO Aod (uP uN )
开环差模增益 高达几十万倍
非线性区
输出不是高电平+UOM就是低电平-UOM 若±UOM= ±14V，Aod=105，则为保证集成运放工作在线性 区输入信号的范围为多少？