电子线路线性部分第六章

即 vs1 ? vs2 ? ? vo
R1 R2
Rf
整理得
vo
?
?
Rf R1
vs1
?
Rf R2
vs 2
说明：线性电路除可以采用“虚短、虚断”概念外，还可
采
例如
用令叠vs2加=0原理进则行分vo析1 ?。?
Rf R1
vs1
令vs1=0
则
vo2
??
Rf R2
vs2
vo ? vo1 ? vo 2
? 同相加法器
?vS大范围 变化时， vO 变化很小。
由图 由于 则
vB2
?
vBE2
? vBE1
?
VT
ln
iC2 iC1
?
2.3VT
lg
iC2 iC1
（很小）
iC1 ? vs / R1
iC2 ? (VCC ? vB2 ) / R2 ? VCC / R2
vB2
?
? 2.3VT
lg
iC1 iC2
?
? 2 .3VT
lg(
实际运放低频工作时特性接近理想化，因此可利用“ 虚 短、虚断”运算法则分析运放应用电路。此时，电路输出 只与外部反馈网络参数有关，而不涉及运放内部电路。
? 集成运放基本应用电路
? 反相放大器
if Rf
类型：电压并联负反馈
因 v? ? v? 则 v? ? 0
反相输入端“虚地”
因 i。? 0
则 i1 ? if
利用叠加原理：
Rf
v?
?
R2 vs1 R1 ? R2
?
R1vs2 R1 ? R2
则
vo
?
(1 ?
Rf R3
)v?
? (1 ? Rf )( R2vs1 ? R1vs2 ) R3 R1 ? R2 R1 ? R2
R3
R1
vs1+- +
R2
vs-2
A
+
vo
? 减法器
Rf
令vs2=0，
vo1
?
?
Rf R1
vs1
-
R1
A
vo
注：同相放大器不存在“虚地”
。因 i ? 0
则 i1 ? if
+ vs -
+
由图
i1 ?
0 ? v? R1
?
?
vs R1
if
?
v? ? vo Rf
?
vs ? vo Rf
输出电压表达式：
vo
?
(1 ?
Rf R1
)vs
?
(1 ?
Rf R1
)v?
因 i? 0
输入电阻 Ri ? ?
因深度电压负反馈 ， 输出电阻 Ro ? 0
?
vo Avd
?
0
则 v? ? v?
因 Rid ? ?
则 i? 0
说明：
v? ? v? 相当于运放两输入端“ 虚短路”。
虚短路不能理解为两输入端短接，只是 (v–-v+)的 值小到了可以忽略不计的程度。实际上，运放正 是利用这个极其微小的差值进行电压放大的。
i ? 0 相当于运放两输入端“ 虚断路”。 同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是 输入电流小到了可以忽略不计的程度。
vs (s)
?
?
1
R /( sC )
vs
(s)
?
? sRCvs (s)
C
vs+-
A
+
vo
拉氏反变换得
? 波形变换
vo
?
? RC
dvs dt
vs
输入方波 0
t
积分输出三角波
vo
0
t
微分输出尖脉冲
vo
0
t
? 对数、反对数变换器
? 对数变换器
R
vs+-
-
A
vo
+
利用运算法得：
vs R
?
vBE
ISe VT
? 同相跟随器
因 v? ? v?
由图得 vo ? v? ? vs
-
A
vo
由于 Avf ? 1 Ri ? ? Ro ? 0
++
所以，同相跟随器性能优于射随器。 vs -
? 归纳与推广
当R1 、Rf为线性电抗元件时，在复频域内：
反相放大器
vo (s)
?
?
Zf (s) Z1 (s)
vs (s)
拉氏反变换
同相放大器
vo (s)
?
[1 ?
Zf Z1
(s) (s)
]vs
(
s)
注：拉氏反变换时 s ? d
dt
1 s
?
?dt
得 vo (t)
6.1.2 运算电路
? 加、减运算电路
? 反相加法器
因 v? ? v? 则 v? ? 0
i1
vs1+vs2+-
R1 i2
R2
if Rf
A
+
vo
因 i? 0
则 i1 ? i2 ? if
dt
? 则
vo
?
?
1 RC
t
ovs dt
C
R
vs+-
-
A
vo
+
方法二：利用拉氏变换
vo (s) ?
?
Zf Z1
(s) (s)
vs
(s
)
?
?
1
/( sC R
)
vs
(
s)
?
?
1 sRC vs (s)
? 拉氏反变换得
vo
?
?
1 RC
t
ovs dt
? 有源微分器
R
利用拉氏变换：
vo (s)
?
?
Zf (s) Z1(s)
组成： 集成运放外加深度负反馈。
因负反馈作用，使运放小信号 vs1 Z1 i -
vo
A
工作，故运放处于线性状态。
vs2
+
Z1或Zf采用线性器件(R、C)，则可构成加、减、积分、微 分等运算电路。
Z1或Zf采用非线性器件（如三极管），则可构成对数、反 对数、乘法、除法等运算电路。
Fra Baidu bibliotek
? 非线性应用电路 vI
R1 vs1
-
令vs1=0，
vo2
?
(1 ?
Rf ) R3 ?vs2 R1 R2 ? R3
R2 vs2
R3
A +
vo
则
vo
?
vo1
?
vo 2
?
(1 ?
Rf ) R1
R3 ?vs2 R2 ? R3
?
Rf R1
vs1
? 积分和微分电路
? 有源积分器
方法一：利用运算法则
vs ? C d (? vo )
R
第六章 集成运算放大器及其应用电路
6.1 集成运放应用电路的组成原理 6.2 集成运放性能参数及对应用电路的影响 6.3 高精度和高速宽带集成运放 6.4 集成电压比较器
6.1 集成运放应用电路的组成原理
根据集成运放自身所处的工作状态，运放应用电路分： 线性应用电路和非线性应用电路两大类。
? 线性应用电路 Zf
组成特点： 运放开环工作。 VREF
-
vo
A
+
由于开环工作时运放增益很大，因此较小的输入电压， 即可使运放输出进入非线区工作。例如电压比较器。
6.1.1 集成运放理想化条件下两条重要法则
Avd ? ?
理
Rid ? ?
想
Rod ? 0
运
KCMR ? ?
放 BW ? ?
推论
失调和漂移? 0
因
v?
? v?
由于
整理得
vo
?
?VT
ln
vs ISR
vBE ? ? vo
缺点： vs必须大于0。 vo受温度影响大、动态范围小。
? 改进型对数变换器
iC1
T1 iC2
T2
R5
R1
vs+-
-
+
A1
vB2
（T1、T2特性相同） to
R2
VCC
+ -
A2
R4 R3 RL
+ v-o
?利用R4补 偿VT ，改善 温度特性。
R2 R1VCC
i1
vs+-
R1
A
+
vo
由图
i1 ?
vs ? v? R1
?
vs R1
if
?
v? ? vo Rf
?
?
vo Rf
输出电压表达式：
vo
?
?
Rf R1
vs
因 v? ? 0
输入电阻 Ri ? R1
因深度电压负反馈 ， 输出电阻 Ro ? 0
? 同相放大器
if Rf
类型：电压串联负反馈
i1
因 v? ? v? 则 v? ? vs