哈尔滨工程大学模拟电子技术基础第四章

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（a）理想运放
（b）实际运放
图4.1.1 运放的电路符号
反相输入端的负号“－”表示输出信号与该端输入信号反相位； 同相输入端的正号“＋”表示输出信号与该端输入信号同相位； 符号“ ∞ ”表示理想运放的开环电压放大倍数为无穷大； 符号“A”表示实际运放的开环电压放大倍数为有限值。
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三、组成方框图 集成运放电路由四部分组成，包括输入级、中间 级、输出级和偏置电路，如图4.1.2所示。
U0 = Ad ⋅Uid = Ad (U+ −U−) 0 0
所以
U0 U id = U + − U − = A0 d
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因理想运放的开环电压放大倍数 A 限值，由上式可知 U id = U + − U − = 0
0d
=∞
，而 U 为有
0
U+ = U− 所以 A 考虑实际情况， 0d 只是趋于无穷大，两个输入端电 U 位只能是近似相等，这就是“虚短”的重要概念， ≈ U 即 。
+
−
结论2 两个输入端均不取电流 结论 因为输入电压为零，又因为理想运放的输入电阻为 I =I =0 无穷大，所以两个输入端的输入电流也均为零， 即 。 考虑实际情况，输入电阻只是趋于无穷大，两输入 电流只能是近似相等，并近似为零，这就是“虚断”的 I ≈I ≈0 重要概念，即 。
+ −
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+
−
应当特别指出： 应当特别指出 （1）为了使集成运放工作在线性区，通常在集成运放输出端 至反相端之间接上反馈网络，构成深度负反馈闭环系统，以减 小运放的净输入信号，保护输出电压 不超过线性范围。 U0 （2）“虚短”和“虚断”是非常重要的概念，对于运放工作 在线性区的应用电路，“虚短”和“虚断”是分析其输入信号 和输出信号关系的两个基本出发点。 三、理想运放工作在非线性区时的结论 在电路中，若集成运放处于开环状态，甚至接入正反馈时， 则表明集成运放工作在非线性区。 对于理想运放，由于差模增益无穷大，只要同相输入端与 反相输入端之间由无穷小的差值电压，输出电压就将达到正的 最大值或负的最大值，其电压传输特性如图4.2.1所示。
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图4.2.1 传输特性
理想运放工作在非线性区的两个特点是： （1）输出电压U 只有高、低两种电平（U 或U ），而 U 与 U 也不一定相等。 当 ； U + > U − 时，则 U o = U oH U+ < U− 当 时，则 U o = U oL ； 当 U + = U − 时，则高、低电平发生转换； （2）由于理想运放的差模输入电阻无穷大，故输入电 流为零，即 I + = I − = 0
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（二）因为硅片上不宜制造高阻值电阻，所以在集 成运放中常用有源元件（晶体管或场效应管）取代 电阻。 （三）因为硅片上不能制作大电容，所以集成运放 均采用直接耦合方式。 （四）二极管多由集电极与基极短接的三极管构成 （五）电源电压较低，目的为了减小功耗便于安全 工作 二、集成运放的符号 【为了分析方便，用图4.1.1所示符号表示“集成 运放”，两个输入端和一个输出端。】
图4.1.2 集成运放结构方块图
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（一）输入级（又称前置级） 它往往是一个双端输入的高性能差动放大电路。一般 要求其输入电阻高，差模放大倍数大，抑制共模信号的能 力强，静态电流小。 （二）中间级 中间级是整个放大电路的主放大器，其作用是使集成 运放具有较强的放大能力，多采用共射（或共源）放大电 路。 （三）输出级 输出级应具有输出电压线性范围宽、输出电阻小（即 带负载能力强）、非线性失真小等特点。集成运放的输出 级多采用互补对称输出电路。 （四）偏置电路 偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点。
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四、集成运放的主要参数 （一）输入失调电压 U IO （二）输入偏置电流 I IB （三）输入失调电流 I IO （四）温度漂移 （五）最大差模输入电压 U id max 五、集成运放使用中的一些实际问题 根据系统对电路的要求来确定集成运放的类型。 一般应该选择通用型。可靠性是另一个需要注意的问 题。 必须指出，并不是愈选高档的型号质量就愈好。
第四章 集成运算放大器
4.1 集成运算放大电路概述 集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它 以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、 场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所 组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。 集成放大电路最初用于各种模拟信号的运算（如比例、 求和、求差、积分和微分等）上，故被称为集成运算放大电 集成运算放大电 路，简称集成运放 集成运放。 集成运放 一、特点： （一）各元件参数的对称性好，受环境温度和干扰等影响后 的变化也相同。
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4.2 理想运放及其基本输入方式 一、理想运放模型 二、理想运放工作在线性区的结论 所谓工作在线性区是指集成运放内部电路中全部 三极管均工作在放大状态。 结论1 结论 两个输入端等电位。
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理想运放工作在线性区时，它的输出电压U 与差模输 入电压 U id = U + − U − 之间满足以下关系
o
oH
oL
+
−
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四、三种基本输入方式
(一)反相输入
图4.2.2 反相输入方式
R ' 的作用是使运放处于平衡状态，减小失调及温
度漂移。 R ' 的大小由下式决定
'பைடு நூலகம்
R = R1 / / RF
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(二)同相输入
(三)差动输入
图4.2.3 同相输入方式
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图4.2.4 差动输入方式