【正文】 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 1 / 85 基本要求 : 1 . 利用“虛短”和“虛斷”的概念，分析基本線性運算電路 重點： 1. 基本運算電路 2. 有源濾波器 3. 電壓比較器 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2 / 85 概述 1. 集成電路運算放大器的內(nèi)部組成單元 圖 集成運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 3 / 85 集成運算放大器 1. 集成運算放大器的內(nèi)部組成單元 圖 運算放大器的代表符號 （ a）國家標準規(guī)定的符號 （ b）國內(nèi)外常用符號 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 4 / 85 2. 運算放大器的電路模型 圖 運算放大器的電路模型 通常： ? 開環(huán)電壓增益 Avo的 ≥ 105 （很高） ? 輸入電阻 ri ≥ 106Ω （很大） ? 輸出電阻 ro ≤ 100Ω （很?。? vO＝ Avo(vP－ vN) （ V－ ＜ vO ＜ V＋ ） 注意輸入輸出的相位關(guān)系 集成運算放大器 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 5 / 85 2. 運算放大器的電路模型 當 Avo(vP－ vN) ≥ V＋ 時 vO＝ V＋ 當 Avo(vP－ vN) ≤ V時 vO＝ V 電壓傳輸特性 vO＝ f (vP－ vN) 線性范圍內(nèi) vO＝ Avo(vP－ vN) Avo——斜率 集成電路運算放大器 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 6 / 85 理想運算放大器 1. vO的飽和極限值等于運放的電源電壓 V＋ 和 V－ 2. 運放的開環(huán)電壓增益很高 3. 若 V－ vO V＋ 則 （ vP－ vN） ?0 4. 輸入電阻 ri的阻值很高 使 iP≈ 0、 iN≈ 0 5. 輸出電阻很小， ro ≈ 0 理想： ri≈∞ ro≈0 AVD→∞ vO＝ AVD(vP－ vN) 圖 運放的簡化電路模型 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 7 / 85 為了擴大運放的線性區(qū)，給運放電路引入深度 負反饋 ： －－虛短和虛斷 運放工作在線性區(qū)的分析方法： 虛假斷路 （ ii+=ii≈0） 因為虛短，同時運放的輸入電阻很大，所以輸入電流非常小 虛假短路 （ v+=v） Aod非常大，理想情況下趨于無窮；運放工作在線性區(qū)時， vo是有限的： 0NPNPood ????? vvvvvA上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 8 / 85 電路開環(huán)工作或引入正反饋！ +10V 10V +Vom Vom 0 vo vi 運放非線性工作區(qū)域： 1. 無虛短特性（ VP=VN)； 2. 虛斷特性仍滿足（因輸入電阻近似無窮大） 運放工作在非線性區(qū)的條件： 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 9 / 85 1. 同相放大電路 （ a）電路圖 （ b）小信號電路模型 圖 同相放大電路 （ 1） 基本電路 運算電路 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 10 / 85 1. 同相放大電路 （ 2） 虛假短路 ? 圖中輸出通過負反饋的作用，使 vn自動地跟蹤 vp， 即 vp≈ vn， 或 vid＝ vp－ vn≈ 0。這種現(xiàn)象稱為虛假短路，簡稱虛短 。 ? 由于運放的輸入電阻 ri很大，所以，運放兩輸入端之間的 ip＝ in ＝ (vp－ vn) / ri ≈0，這種現(xiàn)象稱為 虛斷。 由運放引入負反饋而得到的 虛短 和 虛斷 兩個重要概念，是分析由運放組成的各種線性應(yīng)用電路的利器，必須熟練掌握。 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 11 / 85 1. 同相放大電路 （ 3） 幾項技術(shù)指標的近似計算 1） 電壓增益 Av 根據(jù)虛短和虛斷的概念有 vp≈ vn， ip＝ in＝ 0 o211npi vvvv ????? RRR所以 12io 1RRA ???vvv（可作為公式直接使用） （此電路又稱同相比例運算放大電路） i12o )1( vv ??? RR上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 12 / 85 1. 同相放大電路 （ 3） 幾項技術(shù)指標的近似計算 2）輸入電阻 Ri 輸入電阻定義 iii ivR ?根據(jù)虛短和虛斷有 vi＝ vp， ii ＝ ip≈ 0 所以 ???iii ivR3）輸出電阻 Ro Ro→ 0 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 13 / 85 1. 同相放大電路 （ 4） 電壓跟隨器 根據(jù)虛短和虛斷有 vo＝ vn≈ vp＝ vi 1io ??vvvA（可作為公式直接使用） ?同相放大電路特點： ?輸入電阻大 ，對 KCMR 的要求高 ， uIC = u i ?up = un = uI 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 14 / 85 ?電壓跟隨器的作用 無電壓跟隨器時： 負載上得到的電壓 sssLsLo11001vvvv???????RRR有電壓跟隨器時： ip≈0 ， vp＝ vs 根據(jù)虛短和虛斷有 vo＝ vn≈ vp＝ vs 1. 同相放大電路 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 15 / 85 2 反相放大電路（反相比例運算） （ a）電路圖 （ b）由虛短引出虛地 vn≈0 圖 反相放大電路 （ 1） 基本電路 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 16 / 85 （ 2） 幾項技術(shù)指標的近似計算 1） 電壓增益 Av 根據(jù)虛短和虛斷的概念有 vn≈ vp＝ 0 ， ii＝ 0 所以 i1＝ i2 12ioRRA ???vvv2on1niRRvvvv ???即 （可作為公式） 2 反相放大電路 為提高精度 ， 一般接入匹配電阻 213 // RRR ?輸出與輸入成比例且反相 輸入阻抗匹配－－同相 、 反相端對地電阻相等 ， 以抑制零漂 R3 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 17 / 85 （ 2） 幾項技術(shù)指標的近似計算 2）輸入電阻 Ri 11iiiii / RRiR ??? vvv3）輸出電阻 Ro Ro→ 0 2 反相放大電路 ?反相比例運算電路特點： 輸入電阻小，因虛地無共模電壓 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 18 / 85 當 R2 R3時， （ 1）試證明 VS＝ ( R3R1/R2 ) IM 解 :（ 1）根據(jù)虛斷有 II =0 所以 I2 = IS = VS / R1 例 （ 2） R1＝ R2＝ 150k?, R3＝ 1k?, 輸入信號電壓 VS＝ 100mV時，通過毫伏表的最大電流 IM(max)＝？ 又 根據(jù)虛短有 VP = VN =0 R2和 R3相當于并聯(lián)， 所以 1S332M )( RVRRRI ??當 R2 R3時， VS＝ ( R3R1/R2 ) IM （ 2）代入數(shù)據(jù)計算即可 所以 –I2R2 = R3 (I2 IM ) 2 反相放大電路 上頁 下頁 電子技術(shù)基礎(chǔ)精品課程 ——模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 19 / 85 3 求差電路 從結(jié)構(gòu)上看 ， 它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路 。 4on1ni1RvvRvv ???3p2pi2 0RvRvv ???i114i2323141o ))(( vRRvRRRRRRv ????當 4312 , RRRR ??則 )( i1i214o vvRRv ??若繼續(xù)有 ,14 RR ?則