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运算放大器部分 第一节：理想运算放大电路 一、运算放大器的理想性能运算放大器的内部线路图、外部符号图 特别提示： 运算放大器的内部是用很多三极管组成的差动放大器，结构复杂。在学习魔鬼电路的起步阶段，要避免研究它的内部结构。只需象记住三极管的特性一样，记住运算放大器非常有限的几个外部电气特性就可以了。 理想运算放大器的外部电气特性 1、 同相端与输出端电压的变化相位相同 当运算放大器同相输入端的电压高于反向输入端电压的时候，输出端会向正电压方向变化。 2、 反向端与输出端电压的变化相位相反 当运算放大器反相输入端的电压高于同相输入端电压的时候，输出端会向负电压反向变化。 3、 输出端电压可以达到接近等于电源电压正极或负极的位置 4、 开环电压放大倍数无穷大 运算放大器的同相输入端只要高于反相输入端的电压，无论电压有多小，输出端电压就会向正极方向发生无穷大的变化。 反过来，运算放大器的同相输入端只要低于反相输入端的电压，无论电压有多小，输出端电压就会向负极方向发生无穷大的变化。 运算放大器的反相输入端只要高于同相输入端的电压，无论电压有多小，输出端电压就会向负极方向发生无穷大的变化。 反过来，运算放大器的反相输入端只要低于同相输入端的电压，无论电压有多小，输出端电压就会向正极方向发生无穷大的变化。 5、 运行速度无穷大 6、 输入失调电压等于零 当运算放大器同相输入端和反相输入端的电压差等于零的时候，输出电压会稳定在电源正负压之间的某一点。 7、 输入偏置电流等于零 8、 输入失调电流等于零 9、 电源共模抑制比无穷大 10、输入共模抑制比无穷大 11、输出负载能力无穷大 12、输入开环阻抗无穷大 13、输出阻抗等于零 二、同向比较器a、同向过零比较器电路运行原理 如图所示： 根据开环电压放大倍数无穷大的性能特点： 如果在运算放大器同相输入端加入一个很小的交流信号，每当交流信号越过零电压进入正半周的时候，输出端电压就会到达电源电压的正极。相反，每当交流信号越过零电压进入负半周的时候，输出端电压就会达到电源电压的负极。这个电路被称为同向过零比较器。 三、反向过零比较器电路运行原理 如图所示： 根据开环电压放大倍数无穷大的性能特点： 运算放大器的反相输入端是要高于同相输入端的电压，无论电压有多小，输出端电压就会向负极方向发生无穷大的变化。如图C所示 如果在运算放大器反相输入端加入一个很小的交流信号，每当交流信号越国林电压就如正半周的时候，输出端电压就会大大电源电压的负极。相反，每当交流信号越过零电压进入负半周的时候，输出端电压就会达到电源电压的正极。这个电路被称为反向过零比较器。 四、回差比较器 五、反向放大器 a、静态工作点 b、动态运行原理反向放大器电路结构如图所示： a、反向放大器电路运行原理 反相比例运算放大器电路结构中，运算放大器的同相输入端接地。 当反向输入端信号电压为零的时候，输出端的电压如果大于OV，就会通过R1和R2串联回路；使得反向输入端的电压大于OV，从而使输出端的电压向负极变化。如果输出端电压小于OV，就会通过R1和R2串联回路；使得反向输入端的电压小于OV，从而使输出端的电压向正极变化。 所以，只有当输出电压等于的0V时候，反向输入端的电压才会等于同相输入端的电压；等于0V。才会既不具备使输出端电压为正；也不具备使输出端电压为负的条件。 电路结构性能会使输出端的电压总是稳定在 UL=O 的状态。 当反向输入信号电压为正1V的时候，反向输入端的正极电压会使输出端的电压向负极变化，R1和R2组成的反馈回路也会使反向输入端的电压随之向负极变化。 如果输出端的电压没有达到-10V，反向输入端的电压就仍然高于OV，输出端的电压就会继续向负极变化。 如果输出端的电压超过-10V，反向输入端的电压就会低于OV，输出端的电压就会反过来向正极变化。 只有当输出电压等于的-10V时候，反向输入端的电压才会等于同相输入端的电压，才会既不具备使输出电压继续向正极方向变化；也不具备使输出电压继续向负极方向变化的条件。 所以，电路结构性能会使输出端的电压稳定在-10V的状态。 电压放大倍数Av=-R2/R1 当反向输入信号电压为-1V的时候，根据同样的原理，电路结构性能会使输出端的电压稳定在+10V的状态。 电压放大倍数Av=R2/R1 由此可见：反向比例运算放大器的电压放大倍数Av=R2/R1 d、输入阻抗