第二章運(yùn)算放大器

1、 2-12-1概述概述 2-22-2基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 魯東大學(xué)魯東大學(xué)魯東大學(xué)魯東大學(xué)重點(diǎn)：重點(diǎn)： 1 1虛短、虛斷、虛地的概念和運(yùn)用虛短、虛斷、虛地的概念和運(yùn)用 2 2基本運(yùn)算電路中的加法、減法、積分電路基本運(yùn)算電路中的加法、減法、積分電路 難點(diǎn)：難點(diǎn)： 1 1積分電路的分析與實(shí)現(xiàn)積分電路的分析與實(shí)現(xiàn) 傳感器接傳感器接收器收器隔離、濾波隔離、濾波放大、阻抗放大、阻抗變換變換運(yùn)算、轉(zhuǎn)換運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較、比較功率放大功率放大第二章第二章第九章第九章第八章第八章信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生第十章第十章 直流電源直流電源魯東大學(xué)魯東大學(xué)第四、五、六章第四、五、六章我們本應(yīng)知道（

2、熟悉）可是現(xiàn)在還不熟悉的我們本應(yīng)知道（熟悉）可是現(xiàn)在還不熟悉的幾個概念：幾個概念：1 1、同相輸入端、反相輸入端、同相輸入端、反相輸入端到了第四章（三極管），這個問題就迎刃而解了！到了第四章（三極管），這個問題就迎刃而解了！2 2、差分輸入（差模輸入電壓）、差分輸入（差模輸入電壓）到了第六章（集成運(yùn)算放大器原理），到了第六章（集成運(yùn)算放大器原理），這個概念也就明白了！這個概念也就明白了！3 3、反饋、負(fù)反饋、深度負(fù)反饋、反饋、負(fù)反饋、深度負(fù)反饋在第八章（反饋），讓你有機(jī)會詳細(xì)了解！在第八章（反饋），讓你有機(jī)會詳細(xì)了解！魯東大學(xué)魯東大學(xué) Ao、 ri 、fH 均均為無窮大為無窮大; ro、失調(diào)電

3、壓及其溫漂、失調(diào)電流及其溫漂均為、失調(diào)電壓及其溫漂、失調(diào)電流及其溫漂均為0魯東大學(xué)魯東大學(xué)虛短和虛斷的概念！虛短和虛斷的概念！uid = = ui+ + - - ui- -：差模輸入電壓；：差模輸入電壓；Auo：集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益；：集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益；Ri ：集成運(yùn)放的輸入電阻；集成運(yùn)放的輸入電阻；Ro：集成運(yùn)放的輸出電阻。：集成運(yùn)放的輸出電阻。Ri Ro0Auo Ii+= = Ii- -0理想化理想化條件理想化條件“虛斷路虛斷路”魯東大學(xué)魯東大學(xué)虛短和虛斷的理解虛短和虛斷的理解線性放大區(qū)：線性放大區(qū)：uo = = Auo(ui+ + - - ui- -) = Auouid“虛短路虛

4、短路”：Auo uid 0限幅區(qū)：限幅區(qū)：uo = = UCC 或或 UEE。虛短虛短魯東大學(xué)魯東大學(xué)虛短和虛斷的理解虛短和虛斷的理解 理想運(yùn)放（深度負(fù)反饋），有：理想運(yùn)放（深度負(fù)反饋），有： 運(yùn)算電路：運(yùn)算關(guān)系，運(yùn)算電路：運(yùn)算關(guān)系，u uO Of f( (u uI I) ) 魯東大學(xué)魯東大學(xué)iNiP0虛短虛短/虛地虛地 及及 uNuP虛斷虛斷是否曾經(jīng)有過疑問是否曾經(jīng)有過疑問-uiduid既然一直幾乎為既然一直幾乎為0 0，那輸出怎么，那輸出怎么會與輸入有關(guān)系呢？或者說放大作用是如何體現(xiàn)的呢？會與輸入有關(guān)系呢？或者說放大作用是如何體現(xiàn)的呢？ 00PNPN=uuiiRuiiRIFN=：在節(jié)點(diǎn)OI

5、IO0uK uuuK=因此，有規(guī)律：因?yàn)閺姆聪喽溯斎?，與反相，對應(yīng)的稱為反相比例運(yùn)算電路一、反相比例運(yùn)算電路一、反相比例運(yùn)算電路魯東大學(xué)魯東大學(xué)0F0I0ffRuiuuRR-= = -而即虛地虛地IMM2131232MI1MO423 44OM2340= () uuuiiiRRRRuuRuuiiiiRuuiiR-= -= -=+ =-+且232434OI13R RR RR RuuR R+= -魯東大學(xué)魯東大學(xué)i1虛地：虛地：uN =0虛斷：虛斷：i1=i2也是一個反相比例電路也是一個反相比例電路二、同相比例運(yùn)算電路二、同相比例運(yùn)算電路IfONfOIPN)1()1(uRRuuRRuuuu+=+=運(yùn)

6、算關(guān)系的分析方法：節(jié)點(diǎn)電流法運(yùn)算關(guān)系的分析方法：節(jié)點(diǎn)電流法 列出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（如同相輸入端、反相輸入端）的電流方程，列出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（如同相輸入端、反相輸入端）的電流方程，利用集成運(yùn)放工作在線性區(qū)所具有的利用集成運(yùn)放工作在線性區(qū)所具有的“ 虛短虛短 ”和和“ 虛斷虛斷 ”的的特點(diǎn)，求解輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系式特點(diǎn)，求解輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系式。IOuu=電壓跟隨器：魯東大學(xué)魯東大學(xué)iI虛短：虛短：uN = uP （注意這里的（注意這里的uN ）虛斷：虛斷：iI=0 思考：為什么跟隨器的兩個電阻可以省略？思考：為什么跟隨器的兩個電阻可以省略？稱為稱為“同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路”規(guī)律：規(guī)律：

7、1 1、利用虛短、虛斷；、利用虛短、虛斷； 2 2、找出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；、找出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)； 3 3、列出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電流方程；、列出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電流方程； 4 4、最終的目的是找出輸入、最終的目的是找出輸入輸出電壓的關(guān)系。輸出電壓的關(guān)系。三、加減運(yùn)算電路三、加減運(yùn)算電路電壓。信號同時作用時的輸出結(jié)果相加，即得到所有后將所有作用時的輸出電壓，然首先求解每個信號單獨(dú)方法二：利用疊加原理)(03I32I211IffFO3I32I211I321FPNRuRuRuRRiuRuRuRuiiiiuu+-=-=+=+=方法一：節(jié)點(diǎn)電流法I33fI22fI11fOuRRuRRuRRu-=魯東大學(xué)魯東大學(xué)321FPN0iii

8、iuu+=虛斷：虛短：P意義清楚運(yùn)算麻煩。單獨(dú)作用：1I4321432f1O1I)1 ( uRRRRRRRRRuu+=4321P3I32I21I1PPP43213I32I21I14P3PI32PI21PI14321 )()1111(RRRRRRuRuRuRuuRRRRRuRuRuRuRuuRuuRuuiiii=+=+=+=-+-+-=+ff3I32I211IPfPfO)( )1 (RRRuRuRuRRRRuRRu+=+=)(3I32I211IfORuRuRuRu+=魯東大學(xué)魯東大學(xué)11111111 -, -fOSfOSRvvRRRvv= =第一級(A1)：反相比例運(yùn)算電路若則123123222

9、2121222222212,fffOIIIffffOOSSSfOSSRRRuuuuRRRRRRRvvvvvRRRRRRvvv= -= -=-= =-第二級(A2)是反相求和電路，原公式：這里應(yīng)改寫為：若則魯東大學(xué)魯東大學(xué)11 -OSvv=)(2I21I14I43I3fORuRuRuRuRu-+=設(shè) R1 R2 Rf R3 R4 R521()fOIIRuuuR=-魯東大學(xué)魯東大學(xué)-2-1-fIfOIfuuRuuRRuuuuRR+=+-=差分式減法運(yùn)算電路差分式減法運(yùn)算電路加減法運(yùn)算電路加減法運(yùn)算電路例1: 數(shù)據(jù)放大器的輸出表達(dá)式，并分析數(shù)據(jù)放大器的輸出表達(dá)式，并分析R1的作用。的作用。分析：分析

10、：如果把如果把vo1和和vo2作為作為A3的輸入信號，的輸入信號， A3是差分式減法電路是差分式減法電路 vs1和和vs2分別加在分別加在R1的兩端，考慮電流。的兩端，考慮電流。 儀表用放大器原理圖儀表用放大器原理圖2OS2S112 (1)()RvvvR=+-42121412122112112121-22-OOOOOOOSSOOSSRvvvvvRvvvvRRRRRvvvvR=+=由差分減法電路結(jié)論：（）而 ： 所以： （） 顯然調(diào)節(jié)R1可以改變放大器的增益。數(shù)據(jù)放大器，如AD624等。 還有如AD8370數(shù)字控制增益可變型儀器放大器211( )( ) |( )tttty ty tx t dt=+高 等 數(shù) 學(xué) 中 的 積 分 公 式 ：dtRuCdtiCuuRuiiCRC-=-=-=ICOI11)(11O IO21tudtuRCutt+-=dtuRCu-=IO1魯東大學(xué)魯東大學(xué)仍然要利用虛短和虛斷仍然要利用虛短和虛斷2111( )( )|