同相比例运算电路.ppt

计算机电路基础
上海第二工业大学计算机与信息学院
第四章集成运算放大器及信号处理电路
第4章集成运算放大器及信号处理电路
集成运算放大器的基本概念
集成运算放大器的线性应用
滤波的概念和基本滤波电路
电压比较电路
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运算放大器的指标

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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。

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
()

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()所示的关系式。而且,因理想运放的Aod=∞,所以由式()可得

即()

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()

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,。
1)理想集成运放输出电压uO的值只有两种可能
运放输出分别等于运放的正向最大输出电压+UOPP,或等于其负向最大输出电压-UOPP,。
当u+>u-时, uO=+UOPP
当u+<u-时, uO=-UOPP
()
在非线性区内,运放的差模输入电压(u+-u-)的值可能很大,即u+≠u-。
也就是说,此时,“虚短”现象不复存在。
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()

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。。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。