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 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 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 图所示为μA741集成运算放大器的芯片实物外形图 1 μA741 2 8 7 6 5 4 3 2 3 7 4 1 5 6 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 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 开环输出电阻ro 0 共模抑制比KCMRR ∞ 差模输入电阻rid ∞ 开环电压放大倍数Auo ∞ 为简化分析过程，同时又能满足实际工程的需要，常把集成运放理想化，集成运放的理想化的条件为： 2.2 理想运算放大器 输入-输出关系 根据集成运放的实际特性和理想特性，可画出相应的电压传输特性。 理想特性 集成运放的电压传输特性 u0(V) ui(mV) 0 ＋U0M －U0M 实际特性 电压传输特性给出了集成运放开环时输出电压与输入电压之间的关系。 可以看出，当集成运放工作在线性区（+U0M ～－U0M)时，其实际特性与理想特性非常接近；由于集成运放的电压放大倍数相当高，即使输入电压很小，也足以让运放工作在饱和状态—使输出电压保持稳定。 输出、输入电压的关系： vo＝Avo(vp－vn) （1）虚断：由ri=∞，得ip＝in＝0，即两个输入端的电流恒为零。电流为零相当于断路，但实际上两个输入端并未真正断开，因此称为虚断； （2）虚短：由Auo=∞，得up＝un，即理想运放两个输入端的电位相等。两点等电位相当于短路，实际上两个输入端并未真正短接，因此称为虚短。 　　根据集成运放的理想化条件，可以导出两个结论，作为集成运放在线性区工作的重要分析依据： 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 图2.2.1 运放的简化电路模型 1、反相比例运算 2.3.1 反相放大电路 $