也子我不 第12章集成运算放大器 12.3理想集成运算 放大器的分析方法 1231理想运算放大器 123.2反相输入运算电路的分析方法 123.3同相输入运算电路的分析方法 1234差分输入运算电路的分析方法 123.5非线性电路的分析方法 同同国
12.3 理想集成运算 放大器的分析方法 12.3.1 理想运算放大器 12.3.2 反相输入运算电路的分析方法 12.3.3 同相输入运算电路的分析方法 12.3.4 差分输入运算电路的分析方法 12.3.5 非线性电路的分析方法
也子我不 第12章集成运算放大器 12.31理想运算放大器 在分析运算放大器的电 路时,一般把运算放大器看 成理想元件。 理想化的主要条件: 开环差模电压增益 开环差模输入电阻r1= 开环共模输入电阻r=∞ 开环输出电阻 共模抑制比 CMR CO 回国
理想化的主要条件： 开环差模电压增益 开环差模输入电阻 开环输出电阻 共模抑制比 Aud = rid = 0 ro = KCMR = 在分析运算放大器的电 路时，一般把运算放大器看 成理想元件。 12.3.1 理想运算放大器 + – + – u+ u– uo 开环共模输入电阻 ric =
也子我不 第12 集成运算放大器 运算放大器输出电压与输入电压之间的关系曲 线称为传输特性。 9 un正饱和区 O+ 线性工作区 A 0 0 .=a+-“-Ad很大 当L很小时,运放工作 负饱和区 在线性区。 实际运放电、U0为负、正饱和电压。 压传输特性 回国
运算放大器输出电压与输入电压之间的关系曲 线称为传输特性。 实际运放电 压传输特性 uo ui = u+ − u− o UO+ UO- 线性工作区 正饱和区 负饱和区 ( ) uO = Audui = Aud u+ − u− + – + – + u+ u– uo Aud 很大 UO- 、UO+为负、正饱和电压。 当 ui 很小时，运放工作 在线性区
也子我不 第12章集成运算放大器 正饱和区 O+ = 0 n=u+-u 理想运放A= 当 u,>u 时 U o+ 负饱和区 u, <u u=U 理想运放传输特性 为了让运放工作在线性区,必须加负反馈, 限制其闭环电压放大倍数
理想运放传输特性 uo ui = u+ − u− o UO+ UO- 正饱和区 负饱和区 ( ) uO = Audui = Aud u+ − u− + – + – u+ u– uo 理想运放 Aud = u+ u− u+ u− uO =UO+ uO =UO− 当 时， 为了让运放工作在线性区，必须加负反馈， 限制其闭环电压放大倍数
也子我不 第12 集成运算放大器 工作在线性区的理想运放 o 1.u=u(虚短) 由于A=00,而L是有限值,0= 故从式lo=Aa(4-u.可知(u+--)=0 相当于两输入端之间短路,但又未真正短路,故 称“虚短”。 2.i=i=0(虚断) 运放开环输入电阻而=0 相当于两输入端之间断路,但又未真正断路,故 称“虚断”。 注意:工作在饱和区的理想运放0≠Aa(+-u) 当u1>时, 44<uL时,uo所U
注意：工作在饱和区的理想运放 ( ) uO Aud u+ − u− 当u+ u− 时，uO =UO+ u+ u− 时，uO =UO− (u+ − u− )= 0 工作在线性区的理想运放 相当于两输入端之间短路, 但又未真正短路，故 称 “虚短” 。 相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故 称 “虚断” 。 2. i+= i– = 0 1. u+= u– ,而uo是有限值, 运放开环输入电阻 rid = 由于 故从式 ,可知 Aud = ( ) uO = Aud u+ − u− + – + – + u+ u– uo （虚短） （虚断） i– i+
也子我不 第12 集成运算放大器 123.2反相输入运算电路的分析方法 1.反相比例运算电路 0虚断 R 十 F R U=u1=0虛地lo=-i1R L u 0 R R RR R 平衡电阻R'=R1∥R若R1=R,则lo=-1 输入电阻:r R 回国
12.3.2 反相输入运算电路的分析方法 1. 反相比例运算电路 i − = i + = 0 虚断 1 F i =i u- = u+ = 0 虚地 O FRf u = −i 1 I 1 I 1 R u R u u i = − = − f O f O F R u R u u i = − − = − I 1 f o u R R u = − 平衡电阻 1 f R = R // R 输入电阻: ri 1 1 I i R i u r = = 若 R1 = Rf 则 uO = −uI iF R1 Rf i1 uI R + – – + + – + u uo + u-
也子我不 第12 集成运算放大器 例124有一电阻式压力传感器,其输出阻抗为50092, 测量范围是(0-10)Mpa,其灵敏度是+1m0.Mpa, 现在要用一个输入0V~5V的标准表来显示这个传感器 测量的压力变化,需要一个放大器把传感器输出的信 号放大到标准表输入需要的状态,设计放大器并确定 各元件参数。 解:采用反相比例构成放大器, 放大器的最高输入电压为: (10 Mpa/0.1Mpa)x ImV=100mV 放大器的最高输出电压(标准表的最高输入)为5V。 放大倍数:5/0.1=50 第一级放大后再接一级反相器,使相位符合要求
例12.4 有一电阻式压力传感器，其输出阻抗为500， 测量范围是（0~10）Mpa,其灵敏度是+1mV/ 0.1Mpa, 现在要用一个输入0V~5V的标准表来显示这个传感器 测量的压力变化，需要一个放大器把传感器输出的信 号放大到标准表输入需要的状态，设计放大器并确定 各元件参数。 解：采用反相比例构成放大器， 放大器的最高输入电压为： （10 Mpa/ 0.1Mpa） 1mV=100mV 放大器的最高输出电压（标准表的最高输入）为5V。 放大倍数：5/ 0.1 =50 第一级放大后再接一级反相器，使相位符合要求
也子我不 第12 集成运算放大器 R R R 12 R 12 R (1)取R1=10k为信号源内阻的20倍 (2)R1=50R1=500kg2 (3)R=R1∥R=9.8k (4)运放采用LM741,10V对称电源供电。 (5)Ra2=R2=50k (6)R2=R12∥R=25k2 回国
（1）取 R1 =10kΩ 为信号源内阻的20倍。 （2） Rf = 50R1 = 500kΩ （3） R = R1 // Rf = 9.8kΩ （4） 运放采用LM741，10V对称电源供电。 （5） Rf2 = R12 = 50kΩ （6）R2 = R12 // Rf2 = 25kΩ R1 Rf R – + + – + R12 Rf2 R2 – + + + – +
也子我不 第12章集成运算放大器 2.反相加法运算电路 RI L1 R -+412 I2 u ri R2 u ux Ri u R =-Rr( 12 R 若Rr=R1=R2则ao=-(u1+u1 平衡电阻R=R1∥R2∥R 回国
2. 反相加法运算电路 iF = i1 + i2 2 I2 1 I1 f O R u R u R u − = + ( ) 2 I2 1 I1 O f R u R u u = −R + 若 Rf = R1= R2 则 uO = − (uI1+ uI2) R' = R1 // R2 平衡电阻 // Rf iF R1 Rf i1 uI1 R uI2 + – – + + + – + u uo + u- i2
也子我不 第12 集成运算放大器 3.反相积分电路 当u1为阶跃电压时,则 ut 0 RC R L 0 R l1 R dt OM uo R, Ce u, dt u随时间线性 R1C称为积分时间常数。 下降,最后达 到负饱和值。 同国
3. 反相积分电路 1 I 1 R u i = t u i C d d O = F = − = − u t R C u d 1 o I 1 f R1 Cf 称为积分时间常数。 −UOM 当uI为阶跃电压时，则 uo 0 t uI 0 t 1 f I o R C u t u = − U uo随时间线性 下降，最后达 到负饱和值。 iF R1 Cf i1 uI R + – – + + – + u uo + u-