中国矿业大学：《模拟电路》课程电子教案（PPT课件，第五版）第二章 运算放大器

2运算放大器 21集成电路运算放大器 22理想运算放大器 23基本线性运放电路 24同相输入和反相输入放大电 路的其他应用 HO配E

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

21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 P U ° 输入级 中间级 输出级 差分放大 o电压放大 Uo2 功率放大 Uo A Uor=AU (UP-UN AUlAn( P 图2.1.1集成运算放大器的内部结构框图 HO配E

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

21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2.1.2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 HO配E

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2.1.2 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.运算放大器的电路模型 通常: 开环电压增益 的≥105(很 供电 电源 输入电阻 r1≥10°(很大 Auo(Up-U v2 输出电阻 r。≤100s(很小) 图2.13运算放大器的电路模型 =A00(vp-0N) <U< 注意输入输出的相位关系 HO配E

2. 运算放大器的电路模型 图2.1.3 运算放大器的电路模型 通常： ▪ 开环电压增益 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.运算放大器的电路模型 当A0(Up-N)≥V时 供电 电源 当Ao(vp-0)≤V时 A(UP-UN 电压传输特性 vo/V o= f(Up-v 正饱和 +V。m=H 线性范围内 Vo=A 线性区 vo P N 斜率 (Up-UN)/mV 0( HO配E 负饱和 end

2. 运算放大器的电路模型 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 end

22理想运算放大器 1.n的饱和极限值等于运放 V 的电源电压V和V Ip=0 2运放的开环电压增益很高 若(vp-N)>0 +v o 若(vp-vN)<0 图221运放的简化电路模型 3若v<vosV 则(vp-v)→0 理想:r≈∞ 0 4输入电限的阻值很高 →00 使l0、l0 5输出电阻很小,rn≈0 HO配E

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－ 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 ) 图2.2.1 运放的简化电路模型

23基本线性运放电路 231同相放大电路 232反相放大电路 HO配E

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

231同相放大电路 1.基本电路 Ayo(Up-Un) U Uid R R Un U R (a)电路图 (b)小信号电路 模型 图23.1同相放大电路 HO配E

2.3.1 同相放大电路 （a）电路图 （b）小信号电路 模型 图2.3.1 同相放大电路 1. 基本电路

231同相放大电路 2.负反馈的基本概念 开环 闭环 Vi O 反馈:将放大电路输出量, 通过某种方式送回到输入回路 R 的过程。 瞬时电位变化极性—某时刻电位的斜率 电路有o=A(vp-n) 引入反馈后n≠0,v(v)不变(v-→↓ 使输出减小了,增益An=v/下降了,这时的反馈称为负反馈。 HO配E

2.3.1 同相放大电路 2. 负反馈的基本概念 ▪ 开环 ▪ 闭环 ▪ 反馈：将放大电路输出量， 通过某种方式送回到输入回路 的过程。 ▪ 瞬时电位变化极性——某时刻电位的斜率 电路有 vo ＝ Avo (vp－vn ) 引入反馈后 vn  0，vp (vi )不变→ (vp－ vn )↓ → vo↓ 使输出减小了，增益Av ＝vo /vi下降了，这时的反馈称为负反馈

231同相放大电路 3.虚假短路 (+) 图中输出通过负反馈的作用, 使Un自动地跟踪U ① 即 ⑦,≈0 id=u ≈0 这种现象称为虚假短路,简称 R 由于运放的输入电阻r很大,所以,运放两输入端之间的 i=-n=(vp-on)/r≈0,这种现象称为虚断。 由运放引入负反馈而得到的应矩和虚断两个重要概念,是分 析由运放组成的各种线性应用电路的利器,必须熟练掌握。 HO配E

2.3.1 同相放大电路 3. 虚假短路 ▪ 图中输出通过负反馈的作用， 使vn自动地跟踪vp， 即vp ≈vn，或vid＝vp－vn ≈0。 这种现象称为虚假短路，简称 虚短 ▪ 由于运放的输入电阻ri很大，所以，运放两输入端之间的 ip ＝-in ＝ (vp－vn ) / ri ≈0，这种现象称为虚断。 由运放引入负反馈而得到的虚短和虚断两个重要概念，是分 析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握