《电子技术基础（模拟部分）》（第二版）康华光编运算放大器课件

### 电子技术基础（模拟部分）：运算放大器核心知识点解析 #### 一、集成电路运算放大器概述 在《电子技术基础（模拟部分）》这本教材中，康华光教授详细介绍了运算放大器的相关知识。运算放大器是一种重要的集成电路元件，在模拟电子技术领域有着广泛的应用。下面我们将对教材中的几个关键章节进行深入解析。 #### 二、集成电路运算放大器的内部组成及电路模型 ##### 2.1 集成电路运算放大器的内部组成单元 - **内部结构**：如图2.1.1所示，集成运算放大器通常包括输入级、中间级和输出级等多个组成部分。这些部分共同构成了运算放大器的核心功能区域。 - **代表符号**：图2.1.2给出了运算放大器的两种常见符号表示方法，分别是国家标准规定的符号和国内外常用的符号。 ##### 2.2 理想运算放大器 - **理想状态下的特点**： - 输出电压的饱和极限值等于电源电压\( V_+ \)和\( V_- \)。 - 开环电压增益非常高，如果\( v_P - v_N > 0 \)，则\( v_O = +V_{om} = V_+ \)；反之，则\( v_O = -V_{om} = V_- \)。 - 在线性范围内，\( v_O = A_{vo}(v_P - v_N) \)，其中\( A_{vo} \)为开环电压增益。 - 输入电阻\( r_i \)极高，接近无穷大，使得\( i_P \approx 0 \)和\( i_N \approx 0 \)。 - 输出电阻\( r_o \)非常低，接近于零。 - **简化电路模型**：图2.2.1展示了理想运算放大器的简化电路模型，其中包含了无限大的开环增益、无限大的输入电阻以及接近零的输出电阻。 #### 三、运算放大器的基本线性应用电路 ##### 2.3 基本线性运放电路 这部分内容涵盖了同相放大电路和反相放大电路的详细介绍。 ##### 2.3.1 同相放大电路 - **基本电路结构**：如图2.3.1所示，同相放大电路的输入信号与输出信号相位相同。 - **虚短和虚断**： - 虚短是指在理想状态下，由于负反馈的作用，运算放大器的两个输入端的电位几乎相等，即\( v_P \approx v_N \)。 - 虚断是指由于输入电阻极大，使得流入运算放大器输入端的电流几乎为零，即\( i_P \approx i_N \approx 0 \)。 - **技术指标近似计算**： - 电压增益\( A_v \)的计算公式为\( A_v = 1 + \frac{R_2}{R_1} \)。 - 输入电阻\( R_i \)接近无穷大。 - 输出电阻\( R_o \)接近零。 ##### 2.3.2 反相放大电路 - **基本电路结构**：如图2.3.5所示，反相放大电路的输入信号与输出信号相位相反。 - **虚短和虚断**：同样适用虚短和虚断的概念。 - **技术指标近似计算**： - 电压增益\( A_v \)的计算公式为\( A_v = -\frac{R_2}{R_1} \)。 - 输入电阻\( R_i \)接近\( R_1 \)。 #### 四、电压跟随器 电压跟随器是一种特殊的放大器电路，其主要特点是输出电压与输入电压相同，即\( v_O \approx v_I \)。在实际应用中，电压跟随器可以作为缓冲器来使用，用于隔离信号源和负载，从而避免负载电阻的变化对信号源的影响。例如，当没有电压跟随器时，负载上的电压可能会因为负载电阻的影响而发生变化；但使用了电压跟随器之后，即使负载电阻发生变化，输出电压仍然保持稳定，接近于输入电压。 ### 总结 通过上述内容的学习，我们可以了解到运算放大器作为一种重要的模拟电路元件，在各种电子设备中扮演着关键角色。理解其工作原理、内部结构及常见的应用电路对于学习模拟电子技术至关重要。康华光教授编著的《电子技术基础（模拟部分）》提供了丰富的理论知识和实践指导，对于初学者来说是一本不可多得的好书。