模电康华光第六版

vi1－
vn in －
R1
R4
N
i1
i4
vid iid ( R2 R3 ) - [vo iid ( R1 R4 )]
vp iid R2
iid R2 P
R3
vn vo iid R4
＋
vp vn
Rid

vid iid

R1 R2
vid －
iid
输入电阻较小
i2 vp ip ＋ i3
R －
vo
＋
2.4.4 积分电路和微分电路
1. 积分电路
i2 C
根据“虚短”，得 vn vp 0
－＋ vc
根据“虚断”，得 ii 0
因此
i2

i1

vi R
vI
i1 vN
－ R1
R
ii
＋
vO
电容器被充电，其充电电流为 i2
设电容器C的初始电压为零，则
vn

vo

1 C
1 i2dt C
当R2>> R3时，Vs＝( R3R1/R2 ) Im （指针偏转角度与Im是线性关系）
2.4 同相输入和反相输入 放大电路的其他应用
2.4.1 求差电路 2.4.2 仪用放大器 2.4.3 求和电路 2.4.4 积分电路和微分电路
2.4.1 求差电路
从结构上看，它是反相输 vi2＋ R2 P
R3
vo
－
iR R2
vn= vi R1
iR

vn R1

vi R1
（a）电路图
（b）小信号电路模型
2.3.1 同相放大电路
2. 几项技术指标的近似计算
（1）电压增益Av
根据虚短和虚断的概念有
vp≈vn， ip＝-in＝0
所以
vi
vp

vn

R1 R1 R2
vo
＋
vi
vp
ip →
＋
vid=0
vo/V ＋Vom＝V＋ a
0
(vp－vn)/mV
b －Vom＝V－
2.3 基本线性运放电路
2.3.1 同相放大电路 2.3.2 反相放大电路
2.3.1 同相放大电路
1. 基本电路
vp ＋
＋
＋
v－id －
vi －
R2
vn
R1
vo
＋
vi
vp
ip →
＋
vid=0
－
→in
＋ －
－
Avo(vp－vn)
＋
－
→in
＋ －
－
Avo(vp－vn)
＋
vo
－
iR R2
vn= vi R1
iR

vn R1

vi R1
Av

vo vi

R1 R2 R1
1
R2 R1
（可作为公式直接使用）
2.3.1 同相放大电路
2. 几项技术指标的近似计算
（2）输入电阻Ri
输入电阻定义
Ri

vi ii
根据虚短和虚断有
→ii
RL 1k
vo
－
负载
有电压跟随器时 根据虚短和虚断 ip≈0，vp＝vs vo＝vn≈ vp＝ vs
2.3.2 反相放大电路
1. 基本电路
i2= i1 R2
vi
R1
ii=0 vn＋ －
ii
vp
＋
i1 R1
N i2
R2 O
虚短
＋
＋
vn≈vp＝0
vo
vi －
vo
P ii＝0
－
(a)
（a）电路图
(b)
2.3.2 反相放大电路
2. 几项技术指标的近似计算
（2）输入电阻Ri
i2
R2
Ri

vi i1

vi vi / R1

R1
vi
i1
R1
ii
vn＋ii －
vp
＋
vo
（3）输出电阻Ro
Ro→0
若信号源是非理想的电压信号源，采用哪种放大电路更好？ 同相放大电路 反相放大电路
例2.3.3直流毫伏表电路
当R2>> R3时， （1）试证明Vs＝( R3R1/R2 ) Im
＋
vi
－
vi＝vp，ii ＝ ip≈0
所以
Ri

vi ii

Ri
（3）输出电阻Ro
Ro→0
vp →ip
＋
vid=0
－
→in
＋ －
－
＋
vn
iR R2
R1
iR

vn R1

vi R1
Avo(vp－vn) vo
2.3.1 同相放大电路
3. 电压跟随器
根据虚短和虚断有
vo＝vn≈ vp＝ vi
Av

vo vi
2.1 集成电路运算放大器
1. 集成电路运算放大器的内部组成单元 符号
－ ＋
(a)
－ ＋
(b)
图2.1.2 运算放大器的代表符号 （a）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号
2.1 集成电路运放算大：放在输大入信器号控制下，放
通常： ▪ 开环电压增益
大电路将供电电源能量转换成 为输出信号能量。
－vO
vI
Vom
与一般RC电路相比该积 分电路有何特点？
VI
VI
O
t
O
t
(a)
(b)
vi
vo
Ri
C
2.4.4 积分电路和微分电路
2. 微分电路
vo

RC
dvi dt
end
R2
R3
当 R4 R3 ,
R1 R2
则
vo

R4 R1
(vi2
vi1 )
若继续有 R4 R1,
则 vo vi2 vi1
2.4.1 求差电路
当 R4 R3 时
R1 R2
vo

R4 R1
(vi2

vi1 )
从放大器角度看
vi2＋
R2 P
R3
i2 vp ip ＋ i3 vi2－vi1
R1 vn in － R4
N
i1
i4
vo
2.4.1 求差电路
一种高输入电阻的差分电路 如何提高输入电阻？
vi2
＋
A2
vi2
R2 P
R3
－
i2 vp
i3 +
vo
A3
vn
-
vi1
＋
R1
R4
A1
vi1
－
N
i1
i4
2.4.2 仪用放大器
v1 ＋
＋
v3
R3
vn3
R4
A1 －
＋
in=0
R2
vR1＝v1－v2 iR1 R1
iR 2 v3－v4
－
A3 ＋
vo
iR 2
in=0
－
R2
－ v2
A2 ＋
－
v4
R3
vp3
R4
Av

v O
v1 v2


R4 R3
(1
2R2 ) R1
2.4.3 求和电路 （该电路也称为加法电路）
根据虚短、虚断和N点 vi2
R2
R3
的KCL得：
vn vp 0 vi1 - vn vi2 - vn
2 运算放大器
2.1 集成电路运算放大器 2.2 理想运算放大器
2.3 基本线性运放电路 2.4 同相输入和反相输入放大电路的
其他应用
2.1 集成电路运算放大器
1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图
本章不讨论集成运放的内部电路，仅从其电路模型和外特性 出发，讨论运放构成的放大电路和典型的线性应用电路。
（2）R1＝R2＝150k，R3＝1k， 输入信号电压Vs＝100mV时，通过 毫伏表的电流Im(max)＝？
解（1）根据虚短和虚断有
Ii =0wenku.baidu.comVp = Vn =0
所以 I2 = Is = Vs / R1
得
Im

( R2 R3 ) Vs R3 R1
（2）代入数据计算即可
R2和R3相当于并联，所以 –I2R2 = R3 (I2 - Im )
入和同相输入相结合的放大 电路。
i2 vp ip ＋ i3 vi2－vi1
vo
根据虚短、虚断和N、P
vn in －
点的KCL得：
vi1－
R1
R4
N
vn vp
i1
i4
vi1 vn vn vo
R1
R4
vo

( R1 R4 R1
)( R3 R2 R3
)vi2

R4 R1
vi1
vi2 vp vp 0
1
（可作为公式直接使用）
＋ ＋
vi = vp vn －
－
＋
vo－＝vn
电压跟随器的作用
Rsi
100k
＋
＋
vs
vo RL
－
－ 1k
信号 负载
无电压跟随器时
负载上得到的电压
vo

RL Rs RL
vs

1 100
1

vs

0.01vs
＋
vs
－
vn －
Rsi
vp ＋
100k ip
信号
＋
Avo的105 （很高）
▪ 输入电阻 ri 106Ω （很大）
▪ 输出电阻 ro 100Ω （很小）
vO＝Avo(vP－vN)
（ V－＜ vO ＜V＋ ）
注意输入输出的相位关系
2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
vn - vo
vi1
i2 R1
ii i3
－
i1
vn ＋
vo
R1
R2
R3
- vo

R3 R1
vi1

R3 R2
vi2
若 R1 R2 R3 则有 - vo vi1 vi2
输出再接一级反相电路 可得 vo vi1 vi2
vi2
R2
R3
vi1
i2 R1
ii i3
－
i1
vn ＋
vo1 R
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
线性范围内 vO＝Avo(vP－vN)
Avo——斜率
2.2 理想运算放大器
1. vo的饱和极限值等于运放的 电源电压V＋和V－
《电子技术基础》
模拟部分 （第六版）
华中科技大学 张林
电子技术基础模拟部分
1 绪论 2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 场效应三极管及其放大电路 5 双极结型三极管及其放大电路 6 频率响应 7 模拟集成电路 8 反馈放大电路 9 功率放大电路 10 信号处理与信号产生电路 11 直流稳压电源
vo
vi1－
vn in －
R1
R4
N
i1
i4
增益为
Avd

vo vi2 vi1

R4 R1
（该电路也称为差分电路或减法电路）
2.4.1 求差电路
当 R4 R3 时
R1 R2 差模输入电阻
vi2＋
R2 P
R3
i2 vp ip ＋ i3 vi2－vi1
vo
vid vi2 vi1 此时有 iid i2 i3 i1 i4
（b）由虚短引出虚地vn≈0
2.3.2 反相放大电路
2. 几项技术指标的近似计算
（1）电压增益Av
i2
R2
根据虚短和虚断的概念有 vn≈ vp＝ 0 ， ii＝0
vi
i1
R1
ii
vn＋ii －
vo
所以 i1＝i2
vp
＋
即 vi vn vn vo
R1
R2
Av

vo vi

R2 R1
（可作为公式直接使用）
vi dt R
vo


1 RC
vidt
式中，负号表示vo与vi在相位上是相反的。
（积分运算）
2.4.4 积分电路和微分电路
1. 积分电路
i2 C －＋
vc
当vi为阶跃电压时，有
vo


1 RC
vidt
Vi t RC
Vi t

vI
i1 vN
－ R1
R
ii
＋
vO
vo与 t 成线性关系
2. 运放的开环电压增益很高
若（vp－vn）＞0 则 vo= +Vom=V＋ 若（vp－vn）＜0 则 vo= –Vom=V－
3. 若V－< vo <V＋ 则 （vp－vn）0
4. 输入电阻ri的阻值很高 使 ip≈ 0、in≈ 0
5. 输出电阻很小， ro ≈ 0
理想：
ri≈∞ ro≈0 Avo→∞ vo＝Avo(vp－vn)