2022-2023学年高二物理竞赛课件：运算放大器

运算放大器 运算放大器 集成电路运算放大器 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 华中科技大学 张林 ‹#› 绪论 运算放大器 二极管及其基本电路 场效应三极管及其放大电路 双极结型三极管及其放大电路 频率响应 模拟集成电路 反馈放大电路 功率放大电路 信号处理与信号产生电路 直流稳压电源 ‹#› 华中科技大学 张林 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.1 集成运算放大器的内部结构框图 本章不讨论集成运放的内部电路，仅从其电路模型和外特性出发，讨论运放构成的放大电路和典型的线性应用电路。 ‹#› 华中科技大学 张林 集成电路运算放大器 符号 图.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 1. 集成电路运算放大器的内部组成单元 ‹#› 华中科技大学 张林 集成电路运算放大器 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 放大：在输入信号控制下，放大电路将供电电源能量转换成为输出信号能量。 ‹#› 华中科技大学 张林 集成电路运算放大器 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) ‹#› 华中科技大学 张林 集成电路运算放大器 线性范围内 vO＝Avo(vP－vN) Avo——斜率 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) ‹#› 华中科技大学 张林 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) ‹#› 华中科技大学 张林 .1 同相放大电路 （a）电路图 1. 基本电路 （b）小信号电路模型 ‹#› 华中科技大学 张林 .1 同相放大电路 2. 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） ‹#› 华中科技大学 张林 .1 同相放大电路 （2）输入电阻Ri 输入电阻定义 根据虚短和虚断有 vi＝vp，ii ＝ ip≈0 所以 （3）输出电阻Ro Ro→0 2. 几项技术指标的近似计算 ‹#› 华中科技大学 张林 － ＋ ＋ － (a) (b) 0 (vp－vn)/mV －Vom＝V－ ＋Vom＝V＋ vo/V b a ip � EMBED Equation.3 ��� iR in ＋ → R2 vn= vi － R1 vid=0 vi ＋ － － ＋ vp Avo(vp－vn) vo － ＋ → vid － ＋ － － ＋ ＋ R2 vn R1 vi vp vo ip � EMBED Equation.3 ��� iR in ＋ → R2 vn= vi － R1 vid=0 vi ＋ － －