1、12.4 同相输入和反相输入同相输入和反相输入放大电路的其他应用放大电路的其他应用2.4.1 求差电路求差电路2.4.2 仪用放大器仪用放大器2.4.3 求和电路求和电路2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路双输入电路。双输入电路。运算电路。运算电路。22.4.1 求差电路求差电路(差分电路）差分电路）1.电路分析电路分析同相同相+反相双输入反相双输入属于差分输入属于差分输入输入信号不以公输入信号不以公共端为参考地共端为参考地从结构上看，它是反相输入和同相输入相结从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。合的放大电路。32.4.1 求差电路求差电路(差分电路）差分电路）2.
2、输入信号分析输入信号分析当同相输入增加时当同相输入增加时输出增加输出增加当反相输入增加时当反相输入增加时输出减少输出减少当反相输入减少时当反相输入减少时问题：两个变化方向相同的输入，输出为多少？问题：两个变化方向相同的输入，输出为多少？因此：该电路只放大两个变化相反的输入。因此：该电路只放大两个变化相反的输入。输出增加输出增加42.4.1 求差电路求差电路(差分电路）差分电路）4on1ni1RvvRvv 3p2pi20RvRvv 得下图：得下图：pnvv 3.增益计算增益计算根据根据虚短虚短、虚断虚断由虚短得：由虚短得：由上面支路电流相等得：由上面支路电流相等得：由下面支路电流相等得：由下面支
3、路电流相等得：52.4.1 求差电路求差电路(差分电路）差分电路）4on1ni1RvvRvv 3p2pi20RvRvv i114i2323141ovRRvRRRRRRv )(当当,2314RRRR 则则)(i1i214ovvRRv 若继续有若继续有,14RR 则则i1i2ovvv pnvv 能用反相输入和同相输入叠加求出结果吗？能用反相输入和同相输入叠加求出结果吗？3.增益计算增益计算联立方程求解：联立方程求解：62.4.1 求差电路求差电路(差分电路）差分电路）p14o)1 (vRRvi2323p)(vRRRvi232314o)(1 (vRRRRRvi114i232314)(1 (vRRvR
4、RRRRi114ovRRvooovvv4.用叠加原理求增益用叠加原理求增益仅有同相输入时仅有同相输入时 vi1=0仅有反相输入时仅有反相输入时vi2=072.4.1 求差电路求差电路从放大器角度看从放大器角度看14i1i2odRRvvvAv 时，时，2314RRRR )(i1i214ovvRRv 增益为增益为（该电路也称为差分电路或减法电路）（该电路也称为差分电路或减法电路）82.4.1 求差电路求差电路5.5.求输入电阻：求输入电阻：i2i1122ivvRRi时，时，12RRi2i1221121()2vvi Ri Ri R 输入电压为：输入电压为：根据虚短和虚断的概念有根据虚短和虚断的概念有
5、 vpvn， ii021ii 当R4=R3，输入电阻有限受反相端影响？受反相端影响？92.4.1 求差电路求差电路一种高输入电阻的差分电路一种高输入电阻的差分电路21111R(1)Roivv222221211221R(1)RooiRRvvvRR 2222222222R(1)()RoiRvvRR222ooovvv121RR222212(2)oiiRvvvR输入加同相放大改善输入电阻？Ri=？应用叠加法！应用叠加法！Ri由于由于vi1端口阻抗大可视为与端口阻抗大可视为与vi2端口的端口的串联，故输入电阻很大。串联，故输入电阻很大。102.4.2 仪用放大器仪用放大器电路分析：电路分析：和前一电路比
6、较？和前一电路比较？增加了一增加了一A2112.4.2 仪用放大器仪用放大器电路分析：电路分析：nA1和和A2是两个是两个什么电路？什么电路？两个同相放大器两个同相放大器nA1和和A2的输出对的输出对A3来说是什么信号？来说是什么信号？对对A3是差分输入信号是差分输入信号nA3电路以前见过没有？电路以前见过没有？刚讲过的求差电路刚讲过的求差电路n给该电路一个总结：给该电路一个总结：n好处是什么：好处是什么：输入电阻大，增益大输入电阻大，增益大A3的求差电路输入采用两个的求差电路输入采用两个同相输入电路同相输入电路122.4.2 仪用放大器仪用放大器)21(123421ORRRRA vvvv11
7、2Rvvv113421/()/(2)RvRvvRR121234121122(1)()RRRRvvvvvRR44234123312()(1)()oRRRvvvvvRRR 计算电路的增益：计算电路的增益：12RRii由由虚断引起的虚断引起的132.4.2 仪用放大器仪用放大器)21(123421ORRRRA vvvv2311R1+)R /2vv （2341212(1)()RvvvvR44234123312()(1)()oRRRvvvvvRRR 另一求法：另一求法：对称电路，将对称电路，将R1从从中断开成两个中断开成两个R1/2,中点为参考点中点为参考点2421R1+)R /2vv （得：得：14仪
8、用放大器的特点：仪用放大器的特点：差动输入差动输入双同相输入，输入电阻大。双同相输入，输入电阻大。两级放大，电压增益大。两级放大，电压增益大。15162.4.3 求和电路求和电路1ni1Rvv - -3onRvv - 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和n n点点的的KCLKCL得：得：2i231i13ovvvRRRR - -321RRR 若若0pn vv2ni2Rvv - - 则有则有2i1iovvv - -（该电路也称为加法电路）（该电路也称为加法电路）也可以用叠加原理也可以用叠加原理最好不要用于做题只用于验证最好不要用于做题只用于验证结果是反向的，如何改成同向的。结果是反向的，如何改成同向的。
9、17 减法电路减法电路 O1vS111fvRR 第一级反相比例第一级反相比例第二级反相加法第二级反相加法 OvS222fvRR O122fvRR （1）利用反相信号求和以实现减法运算）利用反相信号求和以实现减法运算 Ov即即S111f22fvRRRR S222fvRR 当当 时时22f11f RRRR ，得得2S1SOvvv （减法运算）（减法运算）（2）利用差分式电路以实现减法运算）利用差分式电路以实现减法运算反一次为负反两次为正反一次为负反两次为正182.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路1. 积分电路积分电路式中，负号表示式中，负号表示vO与与vI在相位上是相反的。在相位上是相
10、反的。根据根据“虚短虚短”，得，得根据根据“虚断虚断”，得，得0N v0I i因此因此RiiI12v 电容器被充电，其充电电流为电容器被充电，其充电电流为2i设电容器设电容器C的初始电压为零，则的初始电压为零，则 tRCtiCd1d1I2ONvvv tRCd1IOvv（积分运算）（积分运算）第第3次课次课192.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路当当vI I为阶跃电压时，有为阶跃电压时，有vO与与 t 成线性关系成线性关系 tRCd1IOvvtRCVI tV I1. 积分电路积分电路202.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路以电容充放电特性分析：以电容充放电特性分析：当阶跃
11、输入刚加载上当阶跃输入刚加载上的零时刻。的零时刻。电容两端的电容两端的电压不能突电压不能突变。故输出变。故输出为零为零由于是反相放大，由于是反相放大，故充电曲线是向下故充电曲线是向下变化。变化。212.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路以电容充放电特性分析：以电容充放电特性分析：vIvo22比较类似电路比较类似电路恒流充电，充电为直线。恒流充电，充电为直线。充电为指数曲线。充电为指数曲线。23积分电路的特点：是一种控制电量随时间缓升缓降的电路，直线升降，必须用放大器。 比较RC电路也是一种缓升降电路，指数升降，不一定用放大器。24IT211( )TcvtV dtRC 初初 始始 值值
12、25RfR=Rf/R对称电阻减少运对称电阻减少运放输入端的直流放输入端的直流漂移。漂移。避免输入为零，避免输入为零，而输出不为零时，而输出不为零时，产生积分作用。产生积分作用。26应用举例：应用举例：tui0tuo01、输入方波，输出、输入方波，输出是三角波。（波形转是三角波。（波形转换）换）272.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路2. 微分电路微分电路tRCddIOvv voiR 1idviCdt1ii将矩形波变换为尖顶脉冲波。将矩形波变换为尖顶脉冲波。28当当vI I为方波电压时为方波电压时: :vIv0输出为反相尖脉冲输出为反相尖脉冲29sinivt若输入：若输入：则：则：s
13、in(90 )RCtcosovRCt tvi0tvo0由：由：sin(90 )ovRCt上式表明：上式表明：vo滞后滞后90，输出幅度随频输出幅度随频率增加而增加。率增加而增加。微分电路对高频噪声特微分电路对高频噪声特别敏感。别敏感。30指数和对数运算电路指数和对数运算电路( 略）略）)exp(TDSDVvIi 1RviID)exp(1TDSIVvRIv )exp(TDSDVvIi RivDo)exp(TISoVvRIv)ln(RIvVvSIToend指数指数对数对数31不是很好的放大器开环运放：增益很大，万倍以上，传输特性很陡峭，只能放大很小的信号，而且增益不能调整，稳定性差，32加上闭环后
14、，用输入经过放大后产生的输出引回部分到输入端，使得放大器的净输入减少，从而使输出减少，即使增益减少，使得放大电路可以放大较大的信号。根据推出的虚短虚断概念，这种加了反馈的放大器，求得的增益由外接电阻的比值确定，而电阻阻值的调整很容易，因而增益调整很容易，可以设计放大器放大不同范围的信号；33反馈放大电路可以用于各种信号的放大。增益由电阻比值决定，与放大器开环增益无关，增益稳定性大大提高，输出稳定性大大提高。34vi=Vid=vp-vnvo差分输入的传输特性差分输入的传输特性同相放大电路的传输特性同相放大电路的传输特性vi=vp反相放大电路的传输特性反相放大电路的传输特性vi=vn35同相放大器
15、输入电阻大，输出电阻小，是一种很理想的电压电压放大器。同相放大器可以做阻抗转换器，能将大输出阻抗的器件转换成小输出阻抗的系统。特别是将反馈电阻短路时，构成一种常用的电压跟随器，电压增益等于1，专门作为阻抗转换器，常常用于放大电路的最后一级起电流推动的功率驱动作用。36反相放大器输入电阻决定于外接的输入电阻，输入电阻阻值有限，不容易做的很大，但可以做的很小，故更适合于电流电压放大。或者用于需要反相的场合。同反向放大电路是两个最常用的单端输入的放大电路。后面的加法、减法和差分电路均为它们的组合放大电路37同相：输入增加，输出增加，输入输出变化方向相同 反相：输入增加，输出减少，输入输出变化方向相反
16、 差分输入：两输入之差增加，输出增加，差值愈大，输出愈大，两输入之差与输出的变化方向相同同相放大器是在反相端电位固定时，单独调整同相端的输入，同样可以用差分输入的概念理解 反相放大器是在同相端电位固定时，单独调整反相端的输入，同样可以用差分输入的概念理解38p从反馈通路上列出具有的节点电流方程，同支路同电流等式。p建立输入输出关系，整理出输出输入比值即为增益。p虚短虚断后（注意不是真的短路，电流不能流过，真的开路，还是有微小电流流过）。运放电路解题特点运放电路解题特点391( )Z s2( )Zs21( )( )( )( )( )ZsVo sA sVi sZs 不同形式构不同形式构成不同运算成不同运算应用拉氏变换应用拉氏变换:归纳与推广归纳与推广402222121112122211( )( )1( )()11( )( )1/RZ ssCRCVo sA ssRCVi sZ sRCsRCRRsCsCPID调节器例子： Ov1RIv2C2R1C比例比例运算运算微分微分运算运算积分积分运算运算VIvOtOv OtPID调节器是调节器是自动控制自动控制系统中常用的运算电路系统中常用的运算电路
