2022-2023学年高二物理竞赛：集成运算放大器及其应用电路 课件

集成运算放大器及其应用电路 集成运放性能参数及对应用电路的影响 集成电压比较器 高精度和高速宽带集成运放 集成运放应用电路的组成原理 集成运算放大器及其应用电路 　理想运算放大器 　理想运放的技术指标 开环差模电压增益 Aod = ∞； 输出电阻 ro = 0； 共模抑制比 KCMR = ∞； 差模输入电阻 rid = ∞； UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0； 输入偏置电流 IIB = 0； - 3 dB 带宽 fH = ∞ ，等等。 　理想运放工作在线性区时的特点 　　输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即 + Aod 理想运放工作在线性区特点： 1. 理想运放的差模输入电压等于零 即 ——“虚短” 2. 理想运放的输入电流等于零 由于 rid = ∞，两个输入端均没有电流，即 ——“虚断” 传输特性 +UOPP uO u+-u- O -UOPP 理想特性 说明： 相当于运放两输入端“虚短路”。 虚短路不能理解为两输入端短接，只是(v–-v+)的值小到了可以忽略不计的程度。实际上，运放正是利用这个极其微小的差值进行电压放大的。 同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是输入电流小到了可以忽略不计的程度。 相当于运放两输入端“虚断路”。 实际运放低频工作时特性接近理想化，因此可利用“虚短、虚断”运算法则分析运放应用电路。此时，电路输出只与外部反馈网络参数有关，而不涉及运放内部电路。 　理想运放工作在非线性区时的特点 传输特性 +UOPP uO u+-u- O -UOPP 理想特性 理想运放工作在非线性区特点： 当 u+ > u- 时，uO = + UOPP 当 u+ < u- 时, uO = - UOPP 　　1. uO 的值只有两种可能 　　在非线性区内，(u+ - u-)可能很大，即 u+ ≠u-。 “虚地”不存在 2. 理想运放的输入电流等于零 ——“虚断” 　　实际运放 Aod ≠∞ ，当 u+ 与 u- 差值比较小时，仍有 Aod (u+ - u- )UOPP，运放工作在线性区。 　　例如：F007 的 Uopp = ± 14 V，Aod  2 × 105 ，线性区内输入电压范围 uO u+-u- O 实际特性 非线性区 非线性区 线性区 但线性区范围很小。 6.1 集成运放应用电路的组成原理 根据集成运放自身所处的工作状态，运放应用电路分：线性应用电路和非线性应用电路两大类。 线性应用电路 - + A Z1 Zf vo vs1 vs2 i Z1或Zf采用非线性器件（如三极管），则可构成对数、反对数、乘法、除法等运算电路。 Z1或Zf采用线性器件(R、C)，则可构成加、减、积分、微分等运算电路。 组成：集成运放外加深度负反馈。 因负反馈作用，使运放小信号工作，故运放处于线性状态。 非线性应用电路 - + A vo vI VREF 组成特点：运放开环工作。 由于开环工作时运放增益很大，因此较小的输入电压，即可使运放输出进入非线区工作。例如电压比较器。 6.1.1 集成运放理想化条件下两条重要法则 理想运放 失调和漂移0 推论 因 则 因 则 集成运放基本应用电路 反相放大器 - + A R1 Rf +- vs vo if i1 类型：电压并联负反馈 因 则 反相输入端“虚地”。 因 则 由图 输出电压表达式： 输入电阻 输出电阻 因 因深度电压负反馈 ， $