玉学)仁壁器」 第六章集成运算放大器及其应用电路 61集成运放应用电路的组成原理 62集成运放性能参数及对应用电路的影响 63高精度和高速宽带集成运放 64集成电压比较器
6.2 集成运放性能参数及对应用电路的影响 6.4 集成电压比较器 6.3 高精度和高速宽带集成运放 6.1 集成运放应用电路的组成原理 第六章 集成运算放大器及其应用电路
玉学)仁壁器」 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。 口线性应用电路 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"O 工作,故运放处于线性状态。 Z1或Z用线性器件(R、O,则可构成加、减、积分、微 分等运算电路。 Z1或Z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。 区圆
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 - + A Z1 Zf vo vs1 vs2 i 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。 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。 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 工作，故运放处于线性状态
玉学)仁壁器」 口非线性应用电路 v 组成特点:运放开环工作。m 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 因 理 R A 想丿Ra>0 推论则「v→ 运 CMR→>0 放 因R2a→>∞ BW→) 失调和漂移→>0 则「i→>0
❑ 非线性应用电路 - + A vI vo 组成特点：运放开环工作。 VREF 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 理 想 运 放 Avd → Rid → Rod → 0 KCMR → BW → 失调和漂移→0 推论 Rid → 0 d + − − = o → Av v 因 v v 则 − → + v v 因 则 i →0
玉学)仁壁省效 说明 利→”]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(ν-ν)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。 1→>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。 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。 区园
− → + v v 说明： i →0 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。 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。 相当于运放两输入端“虚断路”。 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
玉学)仁壁器」 口集成运放基本应用电路 间反相放大器 Ro 川类型:电压并联负反馈 因v→v+则v≈0 反相输入端“虚地” 因p→>0则i1≈i 由图 输出电压表达式:、。B 因 0 输入电阻R≈R 因深度电压负反馈,输出电阻R→>0 区园
❑ 集成运放基本应用电路 ▪ 反相放大器 - + R1 A Rf + - vs vo i f i 类型：电压并联负反馈 1 − → + 因 v v 则 v− 0 反相输入端“虚地” 因 i 。 →0 则 1 f i i 1 s 1 s 1 R v R v v i − = − f o f f R v R v v i o − − = 由图 − 输出电压表达式： s v R R v 1 f o = − 输入电阻 Ri R1 输出电阻 Ro → 0 因 v− 0 因深度电压负反馈
玉学)仁壁器」 同相放大器 类型:电压串联负反馈 因v→ 则 R 注:同相放大器不存在“虚地” 因i→>0 则i≈ 0- 由图h=R R 输出电压表达式: R R (1+)”,=(1+) R R 因i>0 输入电阻R1→>∞ 因深度电压负反馈,输出电阻R→>0 区园
▪ 同相放大器 - + R1 A Rf + - vs vo i f i 类型：电压串联负反馈 1 − → + 因 v v 则 s v v − 注：同相放大器不存在“虚地” 。因 i →0 1 s 1 1 0 R v R v i − − = − f s o f f R v v R v v i o − − = − 由图 输出电压表达式： = + = + + v R R v R R v s (1 ) (1 ) 1 f 1 f o 输入电阻 Ri → 因深度电压负反馈， 输出电阻 Ro → 0 因 i →0 则 1 f i i
玉学)仁壁器」 同相跟随器 因v-->v+ 由图得 由于A≈1R→>∞R。→>0 所以,同相跟随器性能优于射随器。 口归纳与推广 当R1、R1为线性电抗元件时,在复频域内: 反相放大器v(s) S 1(S (S)拉氏反变换 同相放大器v(S)=xz(s)v:(S) >得v() 注:拉氏反变换时S t dt S
▪ 同相跟随器 - + A + - vs vo 由图得 o s v = v v − − → + 因 v v 由于 Avf 1 Ri → Ro → 0 所以，同相跟随器性能优于射随器。 ❑ 归纳与推广 当R1 、Rf为线性电抗元件时，在复频域内： ( ) ( ) ( ) ( ) s 1 f o v s Z s Z s 反相放大器 v s = − ] ( ) ( ) ( ) ( ) [1 s 1 f o v s Z s Z s 同相放大器 v s = + 拉氏反变换 (t) o 得 v 注：拉氏反变换时 dt d s = = t 1 d s
玉学)仁壁器」 6.1.2运算电路 利口加、减运算电路 Ro v 反相加法器 因v→>V+则v≈0 因i→>0则i1+i2≈i R R 即 整理得vo R R2 Ro 说明:线性电路除可以采用“虚短、虚断”概念外,还可 采 A,冬顺理进行分标B R v+V R v 则
❑ 加、减运算电路 ▪ 反相加法器 6.1.2 运算电路 - + R2 A Rf + - vs2 vo i f i2 R1 i1 + - vs1 − → + 因 v v 则 v− 0 因 i →0 则 1 2 f i + i i f o 2 s2 1 s1 R v R v R v 即 + − 整理得 2 2 f 1 1 f o s s v R R v R R v = − − 说明：线性电路除可以采用“虚短、虚断”概念外，还可 采 用叠加原理进行分析。 令vs2=0 则 1 1 f o1 s v R R v = − 令vs1=0 则 2 2 f o2 s v R R v = − o o1 o2 例如 v = v + v
玉学)仁壁器」 同相加法器 利用叠加原理: R R R,v R R+R2 r,+r2 则 R RI R RsR R v R,v R trr+ r 减法器 R 令以2=0, R 令vs1=0,V2=(1+ R RR+ r R3 则vn=1a+va2=(1+ R、R r R2+R Revs
▪ 同相加法器 -+ A R 2 R f +- vs1 R v o 1 +- vs2 R 3 利用叠加原理： 1 2 1 s 2 1 2 2 s 1 R R R v R R R v v + + + + = 则 = + + v RR v ( 1 ) 3f o (1 )( ) 1 2 1 s 2 1 2 2 s 1 3f R R R v R R R v RR + + + = + ▪ 减法器 R f -+ A R 3 vs1 v R o 2 vs2 R 1 令 vs2=0 ， 则 1 1f o1 s v RR v = − 令 vs1=0 ， 2 3 3 2 1f o 2 ( 1 ) R R R v RR v s + = + o o 1 o 2 v = v + v 1 1f s v RR − 2 3 3 2 1f ( 1 ) R R R v RR s + = +
玉学)壁孳器 口积分和微分电路 有源积分器 判方法一:利用运算法则 C d(-V) R dt R 则 A RC judt 方法二:利用拉氏变换 v(S)= v(s) /(SC) R"(J) SRC VS(S) 拉氏反变换得 RC
❑ 积分和微分电路 t ( ) s o d d v C R v − ▪ 有源积分器 - + A R C + - vs vo 方法一：利用运算法则 则 = − t o vs dt RC v 1 o 方法二：利用拉氏变换 ( ) Z ( ) ( ) ( ) s 1 f o v s s Z s v s = − ( ) 1 s v s sRC ( ) = − 1/( ) s v s R sC = − 拉氏反变换得 = − t o vs dt RC v 1 o
