(完整版)集成运算放大器及其基本应用电路

i11
ui2
R12
i12
iF
R2
_ +
+
RP
u u 0
i11 i12 iF
uo
uo
(
R2 R11
ui1
R2 R12
ui2 )
调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影 响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。
二、同相求和运算
R1
RF
ui1
-
R21
+
+
uo
ui2
R22
R1 // RF R21 // R22
R1
RP
_
+ +
电位为0，虚地
3. 反馈方式
电压并联负反馈 输出电阻很小！
4. 共模电压
u u 0 2
输入电阻小、共模电压 为 0 以及“虚地”是反 相输入的特点。
反相比例电路的特点：
1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比 要求低。
2. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认 为是0，因此带负载能力强。
理想运放的条件
Ao
ri
运放工作在线性区的特点
uo Ao( u u ) 虚短路
Ii 0 虚开路
u u
ro 0
放大倍数与负载无关。分析多 个运放级联组合的线性电路时 可以分别对每个运放进行。
一、反相比例运算电路
i2
R2
1. 放大倍数
虚开路
u u 0
i1 ui
R1
RP
_
+ +
uo i1= i2
(1)静态
vID=0 ； vO=0
零入零出
v0 v0H 正向饱和区
(2)放大区 （线性区）窄！
0
vP－v N
线性应用
VOL/AVD<VID<VOH/AVD
(3)限幅区
负向饱和区 v0L
线性区
VOH 正向饱和 vo= VOL 负向饱和
非线性应用
附:在分析信号运算电路时对运放的处理
由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高， 输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓 的理想运放。
3. 由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此 对输入电流有一定的要求。
二、同相比例运算电路
虚短路
R2
R1 ui
_
uo
+
+
RP
结构特点：负反馈引到反 相输入端，信号从同相端 输入。
u-= u+= ui 虚开路
虚开路
uo ui ui
R2
R1
uo
(1
R2 R1
)ui
Au
uo u1
1
R2 R1
反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高。
R2
_ +
+
R2
u u
uo u u ui1
uo
R2
R1
ui2 u u
R1
R2
解出：
uo
R2 R1
(ui 2
ui1)
R2
ui1 R1
ui2
_
uo
+
+
R1 R2
差动放大器放大了两个信号的差，但是它的
输入电阻不高（=2R1）, 这是由于反相输入 造成的。
三运放电路
ui1 +
A+
–
ui2
虚短路 虚开路
ui uo
R1
R2
Au
uo u1
R2 R1
i2
R2
i1 ui
R1
RP
_
+ +
2. 电路的输入电阻
uo
ri=R1
RP =R1 // R2
为保证一定的输入 电阻，当放大倍数 大时，需增大R2，
平衡电阻，使输入端对地 的静态电阻相等，保证静 态时输入级的对称性。
i2
R2
i1 ui
电流为0。 2. 节点电位法求u+。
三、单运放的加减运算电路
R1
R5
ui1
ui2
Leabharlann Baidu
R2
R3 ui3
_
uo
+
+
ui4
R4
R6 R1 // R2 // R5 R3 // R4 // R6
实际应用时可适当增加或减少输入端的个数， 以适应不同的需要。
单运放的加减运算电路的特例：差动放大器
ui1 R1
ui2 R1
第4章 集成运算放大器及其基本应用电路
4.1 基本概念
1．什么是集成运放 Operation Amplifier (OPA) • 多级、直接耦合、高增益集成电路。
＋：同相输入端 －：反相输入端
AVD( VP - VN ) vo=
-AVD( VN - VP )
vN
-
vP
+
v0
AVD : 开环差模增益 AVD > 0
A+ +
uo1
R
R1
a
RW b
R
R1
uo2
R2
–
uo
A+
+
R2
ui1 +
A+
–
ui2
A+ +
虚短路：
uo1
ua ui1 ub ui2
R 虚开路：
a
uo1 uo2 ua ub
RW
2R RW
RW
b
ui1 ui2
R
RW
uo2 uo2 uo1
实际应用时可适当增加或减少输入端的个数， 以适应不同的需要。
R1 RF
u+ 与 ui1 和 ui2
-
ui1
R21
+ +
ui2 R22
的关系如何？
uo 此电路如果以 u+ 为输入 ，
则输出为：
uo
(1
RF R1
)u
流入运放输入端的电流为0（虚开路）
u
R22 R21 R22
ui1
R21 R21 R22
ui 2
uo
(1
RF R1
)( R12 R11 R12
ui1
R11 R11 R12
ui2 )
注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能 单独调整。
R1 RF
-
ui1
R21
+ +
ui2 R22
R´
左图也是同相求和运算 电路，如何求同相输入 uo 端的电位？
提示： 1. 虚开路：流入同相端的
–抑制零点漂移;
–输入失调小;
–输入阻抗高。
4．OPA的组成
vN
差分 输入级
vP
中间
输出级 vo
放大级
直流偏置 集成运放的典型组成框图
(1) 差动输入级 （组合电路） (2) 中间级 （提供高增益，CE） (3) 输出级 （互补输出） (4) 附加电路 (直流偏置、相位补偿、调零电路等）
5. 传输特性（差放特性）
uo u u ui
此电路是电压并联负反馈，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。
一、反相求和运算
R11 ui1
ui2
R12
R2
_
uo
+
+
RP R11 // R12 // RF
RP
实际应用时可适当增加或减少输入端的个数， 以适应不同的需要。
R11 ui1
2. 理想运算放大器
(1) 高增益 (2) 失调小 (3) 恒压输出 (4) 频带宽
AV = ∞ Ri = ∞ RO= 0 BW = ∞
(5) 零输入零输出 VP=VN时 VO=0 (6) 没有温度漂移 KCMR = ∞ 3. 输入级的选择
(1) 直接耦合
(2) 零点漂移问题
(3) 差动输入级的优点:
同相比例电路的特点：
1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认 为是0，因此带负载能力强。
2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。
3. 共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比 要求高。
三、电压跟随器
_
+
ui
+
结构特点：输出电压全 部引到反相输入端，信 号从同相端输入。电压 跟随器是同相比例运算 uo 放大器的特例。