运放基本作用

（2）单电源供电方式
单电源供电是将运放的 -VEE管脚连接到地上。此时为了保 证运放内部单元电路具有合适的静态工作点，在运放输入端一 定要加入一直流电位，如图3.2.1所示。此时运放的输出是在 某一直流电位基础上随输入信号变化。对于图3.2.1交流放大 器，静态时，运算放大器的输出电压近似为 VCC/2 ，为了隔离 掉输出中的直流成分接入电容C3。
Rf RP
Au=1+
RF Rf
_ + +
uo
此电路是同相比 例运算的特殊情况， 输入电阻大，输出 电阻小。在电路中 作用与分离元件的 射极输出器相同， 但是电压跟随性能 好。
当RF=0时,
Au=1
uo=ui
4.2
基本运算电路
R1 i F
Rf uo
一. 加法运算电路 1. 反相求和运算：
u u 0
3．集成运放的自激振荡问题
运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器，在接成深 度负反馈条件下，很容易产生自激振荡。为使放大器能稳定的 工作，就需外加一定的频率补偿网络，以消除自激振荡。图 3.2.3是相位补偿的使用电路。
另外，防止通过电源内阻造成低频振荡或高频振荡的措施是在 集成运放的正、负供电电源的输入端对地一定要分别加入一电 解电容 （ 10mF ） 和一高频滤波电容 （ 0.01mF~0.1mF ）。 如图 3.2.3所示。
4.1 比例运算电路 （1）反相比例运算电路 Rf iF
虚地点
反馈方式： 电压并联负反馈 因为有负反馈， 利用虚短和虚断
ui
i1
R1
RP
_ + ii+ +
ii-
uo
u+ =0 u－=u+=0（虚地）
由于电路存在虚地所以共模输 入电压ViC=0 该电路的电压放大倍数不宜过 大。反馈电阻RF一般小于1MΩ， Rf过大会影响阻值的精度；但Rf也 不能太小，过小会从信号源或前级 吸取较大的电流。
集成运算放大器可分为如下几类：
1．通用型运算放大器
通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主 要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使 用。例 μA741 （单运放）、 LM358 （双运放）、 LM324 （四运放）及 以场效应管为输入级的 LF356都属于此种。它们是目前应用最为广 泛的集成运算放大器。
ui uF uo R1 R f Rf
电压放大倍数 Rf uo Au ui R1
i1=iF （虚断）
平衡电阻:RP=R1//RF
(使输入端对地的静态电阻相等)
二. 同相比例运算放大器 iF R f
i1
反馈方式： 电压串联负反馈
因为有负反馈， 利用虚短和虚断
ui
R1
RP
_ + +
例： ui sint
iF
,求uo。
R
ui
i1 C
u
i
R2
－+ +

uo
0
t
u
0
o
du i u o RC dt uo RCcost RCsin( t 90 )
t 90°
作用下积分器 的输出波形。
(a) 阶跃输入信号 (b)方波输入信号
积分器的输入和输出波形图
应用举例：输入方波，输出是三角波。
ui
0
t
uo
0
t
2. 微分电路：
iF i1 C R
u-= u+= 0
du i i1 C dt i1 i F
ui
－ +
+
uo
U Owenku.baidu.com i F R
R2
du i u o RC dt
1.1.1 集成运算放大器的使用要点
1．集成运放的电源供给方式 集成运放有两个电源接线端+VCC和-VEE，但有不 同的电源供给方式。对于不同的电源供给方式， 对输入信号的要求是不同的。 （1）对称双电源供电方式 运算放大器多采用这种方式供电。相对于公共 端（地）的正电源（ +E ）与负电源（ -E ）分别接 于运放的 +VCC 和 -VEE 管脚上。在这种方式下，可把 信号源直接接到运放的输入脚上，而输出电压的 振幅可达正负对称电源电压。
Rf
2. 同相求和运算：
R1 Rf ui
R1
_
RP
u u
R2
i1
u+ +
+

+
+

uo
uo
Au= 1+
Rf R1
R3
i2
取R2//R3=R1//Rf 1+ Rf
uo = Au u+ =(
当R2 = R3 时, uo
-
R1
R2 R3 )( R + R ui1 + R + R ui2) 2 3 2 3
Rf vo (vi1 vi2 ) R1 Rf (vi2 vi1 ) R1
三. 积分和微分电路
1. 积分电路
ui 虚地 i R
iC
uc
C
1 uO uC iC dt ui C
i

R
- + +
1 ui dt RC

RP
uo
反相积分器：如果u i=直流电压U,输出将反相积分， 经过一定的时间后输出饱和。 ui
R1
RF uo
ui1 i1 R2 ui2 i2
虚地
ui i1 + i2= iF _ + ui1 RP ui2 + -u o + =
_ + +
R1
R2
Rf
RP
取RP= R1// R2//Rf

Rf Rf ui1 + ui2 ) uo =-( R1 R2 若R1 =R2 =R, Rf (ui1+ ui2 ) uo = R
若U+＜U-，则UO=-UOM。
b. i+＝i－＝0 （虚断） 注：不能使用虚短！
线性应用
两个重要的概念： 1. 集成运放两个输入端之间的电压通常接近于 零，即 vI＝ v＋－ v-≈0。若把它理想化，则有 vI ＝0，但又不是短路，故称为虚短。 2. 集成运放两输入端几乎不取用电流，即 iI ≈0，若把它理想化，则有iI ＝0，但不是断 开，故称为虚断。
第三讲 模拟集成电路
1.1 集成运算放大器
集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。在该 集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络，可实现不同 用途的电路，例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号 放大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开 方等）、信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。 集成运算放大器的种类非常多，可适用于不同的场合。
2．集成运放的调零问题 由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影 响，当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时， 输出往往不等于零。为了提高电路的运算精度，要求 对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿，这就是 运算放大器的调零。常用的调零方法有内部调零和外 部调零，而对于没有内部调零端子的集成运放，要采 用外部调零方法。下面以μA741 为例，图 3.2.2 给出 了常用调零电路。图 3.2.2(a)所示的是内部调零电路 ；图（b）是外部调零电路。
=
1 2
(1+
Rf
R1
)(ui1 + ui2)
二. 减法运算电路
1、利用加法器 vi2-vi1 = vi2+(-vi1)
反相器（-1）
vo (
Rf R vi1 f vi2 ) R1 R2 Rf Rf Rf Rf vo ( vi1 (vi2 )) vi2 vi1 R1 R2 R2 R1

uo
u-= u+= ui
i1=iF （虚断）
RP=Rf//R1 由于运算放大器在该电路中不是“虚 地”，其输入端存在着较大的共模信 号，共模输入电压为：ViC=Vi
uo ui ui R 2f R11 R2 f uo (1 )ui R11
Au=1+
Rf R1
三.电压跟随器
RF
ui
（二）减法器
2、差动减法器 叠加定理 Vi1作用
Rf v vi1 o R1
综合：
vo Rf R R' vi1 (1 f ) vi2 R1 R1 R 'R 2 R f R' 若 R1 R 2
Vi2作用
Rf R' vo (1 ) vi2 R1 R 'R 2
2．高阻型运算放大器
这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置 电流非常小，一般 rid ＞（ 109~1012 ） W ， IIB 为几 pA 到几十 pA 。实现 这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应 管组成运算放大器的差分输入级。用 FET 作输入级，不仅输入阻抗 高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输 入失调电压较大。常见的集成器件有 LF356 、 LF355 、 LF347 （四运 放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
4.运算放大器的应用
理想运算放大器 开环电压放大倍数 AV0=∞ 差摸输入电阻 Rid=∞ 输出电阻 R0=0
运算放大器的两个工作区域（状态）
线性区和非线性区

线性应用
条件：运放与外围电路构成负反馈。
非线性应用
条件：a.运放处于开环状态或与外围电路 构成正反馈。 b.输出端有稳压二极管稳压或通过 稳压二极管与反相输入端相连。 特点：a. 若U+＞U-，则UO=+UOM；
1 uo u i dt RC 1 t uo Udt RC 0 1 U om UTM RC RC Uom =0.05秒 TM U
=– U t RC
U
0
uo
0
积分时限 TM
t
t
-Uom
设Uom=15V,U=+3V,
R=10kW ,C=1mF
练习: 画出在
给定输入波形