1、反相比例运算电路.ppt

4.1运算放大器的基本概念 在分析集成运放的各种应用电路时，常常将其中的集成运放看成是一个理想运算放大器。所谓理想运放就是将集成运算放大器的各项技术指标理想化，即具有如下参数： 开环差模电压增益Aod＝∞； 差模输入电阻rid＝∞； 输出电阻ro＝0； 共模抑制比KCMR＝∞； -3dB带宽fH＝∞； 输入失调电压UIO、失调电流IIO、输入偏置电流IIB以及他们的温漂均为零等等。 4.1.2集成运算放大器在线性状态下的工作 当工作在线性区时，集成运放的输出电压与两个输入端的电压之间存在着线性放大关系，即 （4.1.1） 式中uo是集成运放的输出端电压； u+和u-分别是其同相输入端和反相输入端的电压； Aod是其开环差模电压增益。 1）理想集成运放的差模输入电压等于零 由于集成运放工作在线性区，故输出、输入之间符合式(4.1.1)所示的关系式。而且，因理想运放的Aod＝∞，所以由式(4.1.1)可得 即 (4.1.2) 上式表示运放同相输入端与反相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。但是该两点实际上并未真正被短路，只是表面上似乎短路了，因而是虚假的短路，所以将这种现象称为“虚短”。 2）理想集成运放的输入电流等于零 由于理想集成运放的差模输入电阻rid＝∞，因此在其两个输入端均没有电流， 即 (4.1.3) 此时，运放的同相输入端和反相输入端的电流都等于零，如同该两点被断开了一样，这种现象称为“虚断”。 “虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论。这两个重要结论常常作为今后分析许多运放应用电路的出发点，因此必须牢牢记住并掌握。 3、运算放大器在非线性状态下的工作 如果运放的工作信号超出了线性放大的范围，则输出电压不会再随着输入电压的增长线性增长，而将进入饱和状态，集成运放的传输特性如图4.1.3所示。 1）理想集成运放输出电压uO的值只有两种可能 2）理想集成运放的输入电流等于零 在非线性区，虽然运放两个输入端的电压不等，即u＋≠u－，但因为理想运放的rid＝∞，故仍可认为此时的输入电流等于零， 即 (4.1.5) 实际的集成运放的Aod≠∞，因此当u+与u-的差值比较小，且能够满足关系Aod(u+－u-)﹤|UOPP|时，运放应该仍然工作在线性范围内。实际运放的传输特性如图4.1.3中细线所示。但因集成运放的Aod值通常很高，所以线性放大的范围是很小的。 例如： 集成运放F007 的UOPP＝±12V，Aod≈6×105，则在线性区内，差模输入电压的范围只有： ＝ ＝ ＝±20uV 如上所述，理想运放工作在线性区或非线性区时，各有不同的特点。因此，在分析各种应用电路的工作原理时，首先必须判断其中的集成运放究竟工作在哪个区域。 输入电压uI经电阻R1加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻R2接地，输出电压uO经RF接回到反相输入端。通常选择R2的阻值为 (4.2.1) 输入电压（虚短），可得 (4.2.2) 由于i-＝0，则由图可见 (4.2.3) 即 上式中u-＝0，由此可求得反相比例 运算电路的电压放大倍数为 (4.2.4) 下面分析反相比例运算电路的输入电阻。因为反相输入端是“虚地”，显而易见，电路的输入电阻为 对反相比例运算电路，可以归纳得出以下几点结论：