集成运放电路

集成运放电路组织教学(3分钟)1.检查出勤、填写日志；2.整顿纪律和胸卡佩戴情况；3.检查听课准备情况；复习旧课（5分钟）回顾、提问小信号放大器放大信号的本质原理，引入新课。新授（255分钟）集成运放电路集成运算典型应用电路原理一、简单介绍集成电路的发展。数字集成电路、模拟集成电路。二、集成运算放大器的概述1、组成及符号*集成运算放大器是一个高增益的多级直流放大器。*通常有输入级、中间级、输出级和偏置电路四个基本组成部分。如下图：*简单分析各部分的作用。输入端输入级中间级输出级输出端偏置电路集成运放电路*运放的图形符号：如右图两个输入端、一个输出端“+”为同相端；“—”为反相端。2、理想运放及其两条重要法则*理想运放的主要条件：①开环电压放大倍数②差模输入电阻③开环输出电阻④共模抑制比*两条重要法则1.运放两输入端的电流为零2.两输入端电压大小相等。-++UUU-+o集成运放电路Rp∞－+Δ+uouiRFR1i1if根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：f1ii，0uu而FoFof111RuRuuiRuRuuiii由此可得：iuRRu1Fo式中的负号表示输出电压与输入电压的相位相反。三、集成运放的基本放大电路1、反相输入运算放大①“虚地”概念②电压放大倍数集成运放电路Rp∞－+Δ+uouiRFR1i1if闭环电压放大倍数为：1FoRRuuAiuf当1FRR时，iuuo，即1ufA，该电路就成了反相器。图中电阻Rp称为平衡电阻，通常取F1p//RRR，以保证其输入端的电阻平衡，从而提高差动电路的对称性。集成运放电路图示电路既能提高输入电阻，也能满足一定放大倍数的要求。根据运放工作在线性区的虚短和虚断两条分析依据，可以推出图4-2所示电路的闭环电压放大倍数为：R2∞－+Δ+R1uoRf1Rf2Rf3uii1if1if2if3f3f2f1f21f1o1RRRRRRuuAiuf集成运放电路Rpui∞－+Δ+uoRFR1i1if根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：f1ii，iuuu而FoFof1110RuuRuuiRuRuiii由此可得：iuRRu1Fo1输出电压与输入电压的相位相同。2、同相输入运算放大器①“虚假短路”概念②电压放大倍数集成运放电路同反相输入比例运算电路一样，为了提高差动电路的对称性，平衡电阻F1p//RRR。闭环电压放大倍数为：1Fo1RRuuAiuf可见同相比例运算电路的闭环电压放大倍数必定大于或等于1。当0fR或1R时，iuuo，即1ufA，这时输出电压跟随输入电压作相同的变化，称为电压跟随器。ui∞－+Δ+uo电压跟随器集成运放电路例在图示电路中，已知R1=100kΩ，Rf=200kΩ，ui=1V，求输出电压uo，并说明输入级的作用。ui∞－+Δ+R2∞－+Δ+uoRfR1uo1解输入级为电压跟随器，由于是电压串联负反馈，因而具有极高的输入电阻，起到减轻信号源负担的作用。且V1o1iuu，作为第二级的输入。第二级为反相输入比例运算电路，因而其输出电压为：(V)21100200o11ouRRuf集成运放电路例在图示电路中，已知R1=100kΩ，Rf=200kΩ，R2=100kΩ，R3=200kΩ，ui=1V，求输出电压uo。R2∞－+Δ+uoRfR1uiR3解根据虚断，由图可得：ifuRRRuuRRRu323o11又根据虚短，有：uu所以：ifuRRRuRRR323o11ifuRRRRRu3231o1可见图4-6所示电路也是一种同相输入比例运算电路。代入数据得：(V)212001002001002001ou集成运放电路3、加法运算器1、加法运算电路根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：21fiii111Ruii，222Ruii，FofRui由此可得：)(22F11FoiiuRRuRRui2ui2Rp∞－+Δ+uoui1RFifR1i1R2若F21RRR，则：)(21oiiuuu可见输出电压与两个输入电压之间是一种反相输入加法运算关系。这一运算关系可推广到有更多个信号输入的情况。平衡电阻F21p////RRRR。集成运放电路R2∞－+Δ+uoRFR1ui1ui2R32、减法运算电路由叠加定理：ui1单独作用时为反相输入比例运算电路，其输出电压为：11FoiuRRuui2单独作用时为同相输入比例运算，其输出电压为：23231Fo1iuRRRRRuui1和ui2共同作用时，输出电压为：23231F11Fooo1iiuRRRRRuRRuuu集成运放电路Rp2RP1∞－+Δ+uoui1RF∞－+Δ+uo1RRR1R2ui2例：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。解：电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成。11F22Fo12F11Fo2o1)(iiiiuRRuRRuRRuRRuuu集成运放电路例试用两级运算放大器设计一个加减运算电路，实现以下运算关系：321o82010iiiuuuu解由题中给出的运算关系可知ui3与uo反相，而ui1和ui2与uo同相，故可用反相加法运算电路将ui1和ui2相加后，其和再与ui3反相相加，从而可使ui3反相一次，而ui1和ui2反相两次。根据以上分析，可画出实现加减运算的电路图，如图所示。ui2R3∞－+Δ+uo1ui1Rf1R1R2R6∞－+Δ+uoui3Rf2R4R5A1A2集成运放电路由图可得：22f211f1o1iiuRRuRRu34f222f111f15f2o15f234f2oiiiiuRRuRRuRRRRuRRuRRu根据题中的运算要求设置各电阻阻值间的比例关系：15f2RR，101f1RR，202f1RR，84f2RR若选取k100f2f1RR，则可求得其余各电阻的阻值分别为：k101R，k52R，k5.124R，k1005R平衡电阻R3、R6的值分别为：k5.2100//5//10////f1213RRRRk10100//100//5.12////f2546RRRR集成运放电路四.课堂小结（5分钟）集成运放的组成、特点；四种基本运放器的电路形式与工作原理。五.布置作业（2分钟）巩固教材上所学内容。