运放基础知识ppt课件

U1 U2 R1 R2
Un Rn
( 1 R1
1 R2

1 Rn
)UP

1 Rs K Rs Rf
Uo
设 : R1

R2

Rn; K

R n
Uo

K (1
Rf Rs
)(U1 R1
U2 R2

Un Rn
)

1 (1 n
Rf Rs
) (U1 U2
Up

R2
R3
R3
U
2
图07.02 减法电路
Uo2 Uo1
Uo2

Uo2 (1 Rf
R1
(1 Rf ) R1 R2
) R3 U R2 R3
R23RR3RU1f 1U23 1
3.总输出电压为：
Uo2
Uo1
Uo2

(1
Rf R1
)
R3 R2
R3
U2

Rf R1

(U i1 R1

U i2 R2
) Rf

(
Rf R1
U i1

Rf R2
Ui2 )
图07.01 反相求和运算电路
当R1 R2 Rf时，输出等于两输入反相之和。 Uo (Ui1 Ui2 ) 10
（二） 同相加法电路
•在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路， 就构成了同相输入求和电路，如图所示。
If
Rf
3.构成要求
R1 Ui
I1
∞ Uo
Rp=R1//Rf （R +=R -）
Rp 2.分析
(1)、∵I+=0 ∴U+＝0V (2)、U-=U+=0V(虚地) (3)、I1=Ui /R1 (4)、∵I-=0，∴If =I1= Ui /R1
(5)、
Uo
U Rf
If


Rf R1
Ui
AUf
Uo Ui
1、集成运算放大器的转移特性:
uo 正饱和
u-
∞
uo u+
线性工作范围 u- - u+
0
•输入差模电压的线性工作范围很小（一般仅 十几毫伏），所以常将特性理想化
负饱和
2、运放线性工作的保障: •两输入端的电压必须非常接近，才能保障运放工作在线性范围内，否 则，运放将进入饱和状态。 •运放应用电路中，负反馈是判断是否线性应用的主要电路标志。
2
线性应用运放电路的一般分析方法
•求输出电压的方法可分步骤进行： 1、利用i+=0，由电路求出同相输入端电压u+ ； 2、利用u+=u-，确定反相输入端电压u-=u+ ；
3、利用已知电压u-，由A电路求出电流i1 ； 4、利用i-=0，求出电流 if =i1 ； 5、由电路F的特性和u-确定输出电压：uo=u--F(if ) ；
当 Rf =0 ; R1 = 时：上式中的电压增益为：
AUf
Uo Ui
1
即：Uo Ui
•是一个理想的电压跟随器。
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（一）、 反相加法电路 Rp
•在反相比例电路的基础上加一输入支路，构成反相加法电路。 •两输入电压产生的电流都流向Rf 。所以输出是两输入信号的比例和。
Uo (Ii1 Ii2 )Rf
Un)
结论：(1).同相加法器的输出电压与输入电压U1 Un之和成正比。 (2).缺点：调节某一支路的Rn会影响比例放大倍数 。 (3).优点：输入阻抗高。
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二、 减法电路
P
•减法器为同、反相放大器的组合，利用叠加原理求解：
1.只考虑U1作用时：
Uo1

Rf R1
U1
2.只考虑U2作用时：同相端输入电压 为：
6*、检验输出电压是否在线性范围内。
3
一、理想运放模型： •理想运放具有如下性能：
1、开环电压增益——AUd ; 2、输入电阻——Rid ; 3、输出电阻——Ro=0; 4、频带宽度——BW ;
5、共模抑制比——CMRR ;
6、失调、漂移和内部噪声为零 ;
运放的主要特点 对功能电路非常重要
第一节 理想运放模型及闭环分析
•由前面介绍可知：集成运放原理及内部结构，而应用时常采用闭环应用——线性 应用，集成运放可用理想模型来代替。
运放模型分类
1.按精度分类： 2.按功能分类：
理想模型： 非理想模型： 运放宏模型： 直流模型： 交流小信号模型： 大信号模型：
噪声模型：
1
集成运算放大器的线性应用
•根据以上特点推出理想运放线性应用时的重要特性
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二、线性应用情况下理想运算放大器具有如下特征：
1、u+=u-(虚短)
两输入端电压近似相等；
Ui=U+=U-= Uo / AU
2、 i+=i-=0 (虚断)
同相和反向输入端电流近似为零；
Ui= Uo / AU 0 ; Ui= Ii Ri 0 ; Ii 0 ;
图07.02 同相加法电路
•因 运 放 具 有 虚 断 的 特性； •对 运 放 同 相 输 入 端 的电位可用叠加原理。
求得：
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UP
U

Rs Rs Rf
Uo;
因: I1 I2 In
U1 U P U2 U P Un U P 0
R1
R2
Rn


Rf R1
Ui
结论：(1).闭环增益AUf只取决于Rf和R1 ； (2).负号表示Ui与Uo反相；
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（二）、同相比例运算电路
1.电路
If
I1 R1
R2 Ui
Rf
∞ Uo
3.构成要求
R2=R1//Rf （R +=R -）
2.分析
(4)、∵I-=0，∴If =I1
U U (1)、∵I+=0 ∴
I-
3、输出端呈电压源特性：
UI+
U+
∞
Uo + AU(U+-U- ) -
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第二节 基本运算电路
一、比例运算电路
二、加、减法运算电路
反相比例运算
反相加法运算
同相比例运算 三、积分微分电路
同相加法运算 减法运算
四、对数指数电路
基本反相积分
对数电路
基本反相微分
指数电路
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（一）、反相比例运算电路
1.电路
U1
若取电阻 : R1 R2; R3 Rf ;
上式可简化为： U o

Rf R1
(U2
U1)
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三、 积分电路
•积分运算电路的分析方法与加法电路类似，反相积
分运算电路如图所示：
1.利用运放虚地的概念：
图12.05 积分运算电路
i(t)= ui (t)/R i(t)= if (t)
2.电容两端的电压：

i
(2)、 U U Ui
(3)、
I1
U R1
Ui R1
( 5)、 AUf
Uo Ui
1 Rf R1
Uo

(1
Rf R1
)U i
结论：闭环增益AUf只取决于Rf和R1 ；
而与运放本身无关。
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同相比例运算电路（特例）
电路：
Rf =0
R1 =
R2 Ui
∞ Uo