最新2.3基本线性运放电路P

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运放基本应用电路

运放基本应用电路运放基本应用电路运算放大器是具有两个输入端，一个输出端的高增益、高输入阻抗的电压放大器。

若在它的输出端和输入端之间加上反馈网络就可以组成具有各种功能的电路。

当反馈网络为线性电路时可实现乘、除等模拟运算等功能。

运算放大器可进行直流放大，也可进行交流放大。

R f使用运算放大器时，调零和相位补偿是必须注意的两个问题，此外应注意同相端和反相端到地的直流电阻等，以减少输入端直流偏流 U I 引起的误差。

U O 1．反相比例放大器电路如图1所示。

当开环增益为 ∞（大于104以上）时，反相放大器的闭环增益为： 1R R U U A f I O uf -== （1）图1 反相比例放大器由上式可知，选用不同的电阻比值R f / R 1，A uf 可以大于1，也可以小于1。

若R 1 = R f ，则放大器的输出电压等于输入电压的负值，因此也称为反相器。

放大器的输入电阻为：R i ≈R 1直流平衡电阻为：R P = R f // R 1 。

其中，反馈电阻R f 不能取得太大，否则会产生较大的噪声及漂移，其值一般取几十千欧到几百千欧之间。

R 1的值应远大于信号源的 O 内阻。

2．同相比例放大器、同相跟随器同相放大器具有输入电阻很高，输出电阻很低的特点，广泛用于前置放大器。

电路原理图如图2所示。

当开环增益为 ∞（大于104以上图2 同相比例放大器）时，同相放大器的闭环增益为：1111R R R R R U U A f f I O uf +=+== （2）由上式可知，R 1为有限值，A uf 恒大于1。

同相放大器的输入电阻为：R i = r ic其中： r ic 是运放同相端对地的共模输入电阻，一般为108Ω；放大器同相端的直流平衡电阻为：R P = R f // R 1。

若R 1 ∞（开路），或R f = 0，则A u f 为1，于是同相放大器变为同相跟随器。

此时由于放大器几乎不从信号源吸取电流，因此 U可视作电压源，是比较理想的阻抗变换器。

运算放大器

b、vn=vf=R1vo/(R1+R2)作用在反相输入端“－”，vf表示反馈电压。
2-15
2.3.1 同相放大电路
2、负反馈基本概念
vp (+) +
+
_
vi_ vn (+) R2
R1
(+) vp 1
Avo(vp-vn)
(+)
vo
+
++
4 v_id
+
_
_
(+) vo
25
vi_ 3 vn
R2
iR=vn/R1
2.3.2 反相放大电路
例2.3.2 将反相放大电路中的电阻R2用T型网络代
替，如下图所示。（2）该电路作为话筒的前置放大
电路，若选R1＝51KΩ， R1＝ R2 ＝390KΩ，当vo＝－
100vi时，求R4。
R2 v4 R3
M
i2 i4 R4 i3
vi R1 in _
n
i1 ip
vo
p+
解:(2)当R1=51KΩ， R1= R2 =390KΩ，Av＝－100，有
Rs 100kΩ + vs_
+ v_o
RL
1kΩ
信号源
负载
（a）
vn _
Rs vp + + 100kΩ vs_
信号源
（b）
+ v_o
RL
1kΩ
负载
（a）
vo
RL RS RL
vs
1 100 1 vs
0.01vs
（b）
v o
v n
v p
v s

模电康华光第六版

2.4.1 求差电路 2.4.2 仪用放大器 2.4.3 求和电路 2.4.4 积分电路和微分电路
第十九页，共28页。
2.4.1 求差电路
从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。
vi2＋
R2 P
R3
i2 vp ip ＋ i3
vi2－vi1
vo
根据虚短、虚断和N、P点
vn in －
的KCL得：
2.1 集成电路运算放大器
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
第七页，共28页。
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－
▪ 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
第五页，共28页。
2.1 集成电路运算放大器
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)
第六页，共28页。
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)

电子电工学——模拟电子技术第二章运算放大器

要求
正确理解理想运放的概念以及“虚短”和“虚断” 的含义；熟练掌握比例、求和、求差及微分、积分基本运算电路的工作原理、分析方法和输入、输出关系；了解集成运放在其他方面的应用。
2.1 集成电路运算放大器
集成电路运算放大器（简称集成运放）是模拟集成电路中应用极为广泛的一种器件。它不仅用于信号的运算、处理、变换、测量和信号产生电路，也可用于开关电路。利用它组成的电子线路已广泛应用于自动控制、测量技术、仪器仪表等领域。
0
2.3.2 反相放大电路
1电压增益Av
ii 0 i1 i2
vn
vp
0 vi R1
vo R2
Av
vo vi
R2 R1
2 输入电阻Ri
Ri
vi i1
vi vi R1
R1
3 输出电阻Ro
Ro
vo io
ro
R1
ri R2
0
2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用
非线性区
实际特性
当 Avo( vP vN ) Vom 时
O
(vP-vN)/mV vo Vom
理想特性
非线性区
Uom=V-
线性区
当 Avo( vP vN ) Vom 时 vo Vom
2.2 理想运算放大器
1. +Vom=V+，-Vom=V2. Avo
若vP>vN，则vo=+Vom=V+；若vP<vN，则vo=-Vom=V-，在线性区：vP-vN=0 “虚短” 3. ri ，iP=iN=0 “虚断” 4. ro0
国家标准符号
国内外常用符号
2.运算放大器的电路模型
电压放大电路模型

康华光《电子技术基础-模拟部分》（第5版）笔记和课后习题（含考研真题）..

目　录第1章　绪　论1.1　复习笔记1.2　课后习题详解1.3　名校考研真题详解第2章　运算放大器2.1　复习笔记2.2　课后习题详解2.3　名校考研真题详解第3章　二极管及其基本电路3.1　复习笔记3.2　课后习题详解3.3　名校考研真题详解第4章　双极结型三极管及放大电路基础4.1　复习笔记4.2　课后习题详解4.3　名校考研真题详解第5章　场效应管放大电路5.1　复习笔记5.2　课后习题详解5.3　名校考研真题详解第6章　模拟集成电路6.1　复习笔记6.2　课后习题详解6.3　名校考研真题详解第7章　反馈放大电路7.1　复习笔记7.2　课后习题详解7.3　名校考研真题详解第8章　功率放大电路8.1　复习笔记8.2　课后习题详解8.3　名校考研真题详解第9章　信号处理与信号产生电路9.1　复习笔记9.2　课后习题详解9.3　名校考研真题详解第10章　直流稳压电源10.1　复习笔记10.2　课后习题详解10.3　名校考研真题详解第11章　电子电路的计算机辅助分析与设计第1章　绪　论1.1　复习笔记一、电子系统与信号电子系统指若干相互连接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。

信号是信息的载体，按照时间和幅值的连续性及离散性可把信号分成4类：①时间连续、数值连续信号，即模拟信号；②时间离散、数值连续信号；③时间连续、数值离散信号；④时间离散、数值离散信号，即数字信号。

二、信号的频谱任意满足狄利克雷条件的周期函数都可展开成傅里叶级数(含有直流分量、基波、高次谐波)，从这种周期函数中可以取出所需要的频率信号，过滤掉不需要的频率信号，也可以过滤掉某些频率信号，保留其它频率信号。

幅度频谱：各频率分量的振幅随频率变化的分布。

相位频谱：各频率分量的相位随频率变化的分布。

三、放大电路模型信号放大电路是最基本的模拟信号处理电路，所谓放大作用，其放大的对象是变化量，本质是实现信号的能量控制。

放大电路有以下4种类型：1．电压放大电路电路的电压增益为考虑信号源内阻的电压增益为2．电流放大电路电路的电流增益为考虑信号源内阻的电压增益为3．互阻放大电路电路的互阻增益为4．互导放大电路电路的互导增益为四、放大电路的主要性能指标1输入电阻：输入电压与输入电流的比值，即对输入为电压信号的放大电路，R i越大越好；对输入为电流信号的放大电路，R i越小越好。

基本运放电路

基本运放电路
基本运放电路通常包括反馈电路和放大器电路。

下面是几种常见的基本运放电路：
反向放大器电路：反向放大器电路是最常见的运放电路之一，它通常用于放大输入信号。

该电路的输出信号与输入信号的极性相反。

电路的反馈电阻连接到运放的输出端，而输入信号连接到运放的反向输入端。

这种电路的放大倍数等于反馈电阻和输入电阻的比值。

非反向放大器电路：非反向放大器电路也是一种常见的运放电路，通常用于放大输入信号。

该电路的输出信号与输入信号的极性相同。

电路的反馈电阻连接到运放的非反向输入端，而输入信号连接到运放的反向输入端。

这种电路的放大倍数等于1加上反馈电阻和输入电阻的比值。

比较器电路：比较器电路用于比较两个输入信号的大小。

如果非反向输入端的电压高于反向输入端的电压，输出信号将是正的。

否则，输出信号将是负的。

滤波器电路：滤波器电路用于滤除输入信号中的特定频率分量。

有两种基本类型的滤波器：低通滤波器和高通滤波器。

低通滤波器允许低频信号通过，但阻止高频信号通过。

高通滤波器则是相反的，允许高
频信号通过，但阻止低频信号通过。

这些是基本的运放电路，它们可以组合使用以创建更复杂的电路。

基本线性运放电路

积分和微分运算电路
在实用电路中，为了防止低频信号增益过大，常在电容上并联一个电阻加以限制。如图所示。
39
积分和微分运算电路
2、微分运算电路
第二章运算放大器
⑴基本微分运算电路 ①构成原理将积分电路中的电阻和电容的位置互换，并选取比较小的时间常数RC，就得到了微分电路。
40
积分和微分运算电路
第二章运算放大器
例1、电路如图所示，C1=C2=C，试求出uO与ui的运算关系式。
48
积分和微分运算电路
解：对于节点N：
第二章运算放大器
⑵同相求和运算电路同相求和运算电路如图所示：
第二章运算放大器
i1 + i2 + i3 = i4 uI1 uP uI 2 uP uI 3 uP uP + + = R1 R2 R3 R4 1 1 1 1 uI1 uI 2 uI 3 ( + + + )u P = + + R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3
19
加减运算电路
2、加减运算电路
第二章运算放大器
⑴单运放加减运算电路电路如图所示：
20
加减运算电路
第二章运算放大器
我们可以用叠加定理先让反相输入端的各信号作用：
uI1 uI 2 u O1 = R f ( + ) R1 R2
21
加减运算电路
再让同相输入端的各信号作用，若R1// R2// Rf= R3// R4// R5，则：
∵ iP = i N = 0 ∴ iR = iF u I u N u N uO 即 = R Rf ∵ uP = uN = 0 uO uI ∴ = R Rf

模电知识点

导航2学习指导2.1集成电路运算放大器集成运算放大器的内部组成单元运算放大器的电路模型2.2理想运算放大器2.3基本线性运放电路同相放大器反相放大器2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用求差电路仪用放大器求和放大器积分电路和微分电路归纳与推广2.1 集成电路运算放大器1、集成运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器是一种电子器件，它是采用一定制造工艺将大量半导体三极管、电阻、电容等元件及它们之间的连线制作在同一小块单晶硅的芯片上，并具有一定功能的电子电路。

它的种类很多，电路也不一致，但在电路结构上有共同之处。

图1表示集成电路运算放大器的内部结构框图。

输入级由差分放大电路组成，利用它的电路对称性可提高整个电路的性能；中间放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成；输出级的电压增益为1，但能为负载提供一定的功率，电路由正负双电源供电。

电路有两个输入端P和N，一个输出端O，三端的电压分别用v p、v N和v O表示。

P、N两端分别称为同相输入端和反相输入端，即当P端加入电压信号v p时，在O端得到的输出电压v O与v p同相；而当在N端加入电压信号v N时，在O 端得到的输出电压v O与v N反相。

运算放大器的代表符号如图2所示。

图1图22、运算放大器的电路模型将运算放大器看作一个简化的具有端口特性的标准器件，可以用一个包含输入端口、输出端口和供电电源的电路模型来代表，如图1所示。

开环电压增益A VO的值很高，通常可达106甚至更高，输入电阻r i值较大，通常为106Ω或更高。

输出电阻r O值较小，通常为100Ω或更低。

运算放大器的电压传输特性如图2所示。

特性的ab段几乎是一条垂直线，这是因为它的斜率A VO的值很大的缘故，所跨越的范围称为线性区。

上下两条水平线分别表示正、负饱和极限值，为非线性区，又称限幅区。

图1图22.2 理想运算放大器由于运放的开环增益很大，输入电阻很大，输出电阻很小，这就启发人们去建立一个近似理想运放的模型，这个模型可归纳如下：1. v o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（v P－v N）＞0 则v O= +V om=V＋若（v P－v N）＜0 则v O= –V om=V－3. 若V－< v O <V＋则（v P－v N） 04. 输入电阻r i的阻值很高，使i P≈0、i N≈05. 输出电阻很小，r o≈0将上述近似理想的运放的性能参数理想化，便可得到如图所示的理想运放的电路模型，其中有：r i≈∞，r o≈0，A v o→∞，v o＝A v o(v p－v N)2.3基本线性运放电路2.3.1同相放大器1．基本电路电路如图1所示，输入信号v i加在同相输入端上，所以称为同相放大器。

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vo = f (vi) v ∵ 虚短， id = 0
i1
∴ vi = vid + vn = vn = vf
i2
vf 反馈电路
∵ 虚断，ip = in = 0
反相输入端不虚地
∴ i1= i2 + in = i2
i1vRn 1v R1f, i2 v o R 2 v n v o R 2 v f R 1 v o R 2 总目录章目录返回上一页下一页
vo
(1
R R
2 1
)v
i
vi R3
+
+
+ RL vo
(115V6300？) (
5)
计算出 vo ≥Vom时，
vo = ±Vom
vo
–
+Vom
-vimax
O
vi +vimax
2.3.1 同相放大电路
电子技术
DianZi
3) 输出电阻Ro
iP
∵ 运放输出电阻ro = 0
∴ Ro = 0
ii
vid
in
voRoR LRLvoo
v Ro越小，RL变化时 o i1
vf
ro
i2
反馈电路
变化越小，即越稳定，带负
载的能力越强。
Ro
从输出端看进去的等效电阻
例：Ro = 100，RL =
相输入端。
② 理想情况下Av只与
外部电阻 R1、R2 有关，与
运放参数无关。
ii
③ Av≥1，不小于1。
电子技术
DianZi
i2
反馈电路
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2.3.1 同相放大电路
(2) 反相输入端不存在
iP
虚地
vN = vP = vi ≠ 0
ii vid in
(3) 输入电阻高
Ri = vi/iN = vi/0 =∞
念。
4. 熟悉用集成运放组成的求差电路、仪用放大器、求
和电路、积分电路和微分电路的工作原理、输出与输入的
关系和应用。
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iP vP +
vo
vP – vn = vid = vo/Avo≈0
同相、反相输入端间近似短路。
vid
2) 虚假断路(虚断)
iP = in = vid/ri≈0/∞=0
vN
iN
ri
-
ro v+oo
-
同相、反相输入端间近似断路。
3) 虚假接地(虚地)
若 vP = 0，则 vn ≈vP = 0。
如同相输入端接地，反相输入端也近似接地。
2.3基本线性运放电路P
2 运算放大器
电子技术
DianZi
本章要求
1.了解集成运算放大器的基本组成。熟悉其电路模型、
主要参数、电压传输特性。掌握其符号。
2. 掌握理想运算放大器的条件。 3. 熟悉用集成运放组成的同相、反相放大电路等基本
线性运放电路的工作原理，掌握用理想运算放大器的条件
分析线性运放电路，输出与输入的关系。了解负反馈的概
vf 反馈电路
② 稳定输出信号
vo↑→ vf (vn)↑→ vid↓
vo↓
自动调节
③ 降低放大倍数
未加负反馈 Avo = vo/vid 加入负反馈 Av = vo/vi = vo/( vid + vf ) ＜ Avo
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2.3.1 同相放大电路
电子技术
DianZi
3. 虚短、虚断、虚地 1) 虚假短路(虚短)
虚短和虚断两个重要概念，是分析运放线性应用电路
的重要依据，必须熟练掌握。
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2.3.1 同相放大电路
4. 几项技术指标的近似计算
电子技术
DianZi
1) 电压增益Av
iP
(v1i)=输f出(v、n)输=入f (电vf压) 关系ii vid in
vn = vf = f (vo)
(4) 输出电阻低
i1 vf
Ro = 0
电子技术
DianZi
i2
反馈电路
ii
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2.3.1 同相放大电路
例1：R1=30k，R2=60
电子技术
DianZi
R2
k，RL=20k，Vom=12V，
分别求vi=2V，-5V时的vo。
R1
–
解：1. vi = 2V
vo
(1
R R
100k ~ 200k，vo = ?
ii
输出电阻反映了放大电
voo
路带负载的能力，越小越好。
Ro
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2.3.1 同相放大电路
4) 特点
iP
(1A )v 电压v v 增o i 益1R R 1 21ii vid in
① Av 为正，vo 与vi
v 极性相同。因为 i 加在同 i1 vf
2.3.1 同相放大电路
(2) 电压增益Av
iP
vo(1R R12)vi ii vid in
A vv v o i1R R 1 21
+表示vo与vi同相
i1
vf
电压增益(电压放大倍数)反映了放大电路对输入电压的放大能力。
电子技术
DianZi
i2
反馈电路
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2.3.1 同相放大电路
2.3.1 同相放大电路
v Rn 1voR 2vn vnR1R 1R2vo
iP
ii vid in
电子技术
DianZi
vivnR 1R 1R 2vo i1
vo
R
1
R
R1
2
v
i
i2
vf 反馈电路
(1
v R
R
2 1
)
i
vi
输出电压与输入电压成
正比，同相比例运算(放大)。
总目录章目录返回上一页下一页
2 1)vi Nhomakorabea(1
60 30
)
2
vi R3
+
+
+ RL vo
Ro=0，放大
–
倍数与负载无关
6V
ii
总目录章目录返回上一页下一页
2.3.1 同相放大电路
电子技术
DianZi
例1：R1=30k，R2=60
R2
k，RL=20k，Vom=12V， R1
分别求vi=2V，-5V时的vo。
–
2. vi = -5V
2) 输入电阻Ri
iP
电子技术
DianZi
∵ 虚断，ii = ip = 0
Riviiiv0i
ii
vid in
ii
vi
Ri
i1 vf
i2
反馈电路
Ri反映了放大电路向 Ri
信号源索取的电流的大小。从输入端看进去的等效电阻
viRiRiRSvS
Ri反映了放大电路从
信号源分得的电压的大小。
ii
Ri
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2.3.1 同相放大电路
假设 vi (+) vP (+)
vO (+) vn(+) vf (+)
v 净输入电压 id = vi - vf
vid
电子技术
DianZi
(2) 负反馈的作用
v ① 减小净输入电压 id以 v 扩大输入电压 i 的线性范围。