2022-2023学年高二物理竞赛课件：运算放大器

运算放大器 集成电路运算放大器 运算放大器 理想运算放大器 基本线性运放电路 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用 2.1 集成电路运算放大器 1. 集成电路运算放大器的内部组成单元 图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图 2.1 集成电路运算放大器 1. 集成电路运算放大器的内部组成单元 图2.1.2 运算放大器的代表符号 （a）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号 2. 运算放大器的电路模型 图2.1.3 运算放大器的电路模型 通常： 开环电压增益 Avo的105 （很高） 输入电阻 ri  106Ω （很大） 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 2. 运算放大器的电路模型 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 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－ 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) 图2.2.1 运放的简化电路模型 2.3 基本线性运放电路 2.3.1 同相放大电路 2.3.2 反相放大电路 2.3.1 同相放大电路 （a）电路图 （b）小信号电路模型 图2.3.1 同相放大电路 1. 基本电路 2.3.1 同相放大电路 2. 负反馈的基本概念 开环 闭环 反馈：将放大电路输出量，通过某种方式送回到输入回路的过程。 瞬时电位变化极性——某时刻电位的斜率 电路有 vo ＝ Avo (vp－vn) 引入反馈后 vn 0，vp(vi)不变 → (vp－vn)↓ → vo↓ 使输出减小了，增益Av＝vo/vi下降了，这时的反馈称为负反馈。 2.3.1 同相放大电路 3. 虚假短路 图中输出通过负反馈的作用，使vn自动地跟踪vp， 即vp≈vn，或vid＝vp－vn≈0。这种现象称为虚假短路，简称虚短 由于运放的输入电阻ri很大，所以，运放两输入端之间的 ip＝-in ＝ (vp－vn) / ri ≈0，这种现象称为虚断。 由运放引入负反馈而得到的虚短和虚断两个重要概念，是分析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握。 2.3.1 同相放大电路 4. 几项技术指标的近似计算 （1）电压增益Av 根据虚短和虚断的概念有 vp≈vn， ip＝-in＝0 所以 （可作为公式直接使用） $