第4讲理想运算放大器I、运算放大器（OpAmp）及其外特性II、理想运算放大器（idealOpAmp）及其外特性III、负反馈理想运算放大器电路分析PrinciplesofElectricCircuitsLecture4TsinghuaUniversity2004I、运算放大器（OperationalAmplifier）及其外特性运算放大器：•有源电路元件•40～50年代是模拟计算机的基本组成部分.•60年代以来集成度越来越高，稳定性越来越好.可用于直流或低频交流信号的运算和放大.Prescott内核P4LM324OpAmp108个晶体管102个晶体管,120mm2核心面积125mm2PrinciplesofElectricCircuitsLecture4TsinghuaUniversity200411.电路符号a_a:反相输入invertinginput，u-+_Aob:非反相输入noninvertinginput，uud++b+O:输出output,uu-+VCC+o+uVCC:工作电压workingvoltageu+o___:接地groundººA：开环电压增益open-loopvoltagegain，105~108au-__Aoud+OpAmp是有源器件，必须由直+uu++o流电源供电。bPrinciplesofElectricCircuitsLecture4TsinghuaUniversity2004运算放大器消耗的功率：W级与运算放大器连接的电阻值：kΩ级运算放大器的输入和输出电阻：MΩ级和Ω级PrinciplesofElectricCircuitsLecture4TsinghuaUniversity20042+__2.运算放大器的外特性Aud++令u=u-uu-+d+-++uu+o分三个区域：___uo近似特性Usat①线性工作区：实际特性|u|<U,则u=Au-Uddsodds②正向饱和区：U0dsudud>Uds,则uo=Usat③反向饱和区：-Usatud<-Uds,则uo=-Usat5Uds通常很小，比如Usat=13V,A=10，则Uds=0.13mV本讲讨论OpAmp运行于线性区PrinciplesofElectricCircuitsLecture4TsinghuaUniversity20043.电路模型低频_+_Au-抽象观点udR++ou-++R++iuA(u+-u-)u+o____u+Ri：运算放大器两输入端间的输入电阻（很大）。Ro：运算放大器的输出电阻（很小）。PrinciplesofElectricCircuitsLecture4TsinghuaUniversity20043u-RoRi+A(u+-u-)_u+工程观点OpAmp输入电阻很大Æ∞输出电阻很小Æ0u-+A(u+-u-)_u+PrinciplesofElectricCircuitsLecture4TsinghuaUniversity2004uo_A实际特性+++u+10u_+duou2__uo=A(u2−u1)问题：（1）u1、u2的取值范围太小ÅÆuo和ui差别太大。（2）不同OpAmp的A差别很大ÅÆ设计好的放大器只能针对某个OpAmp使用。（3）OpAmp的A随温度变化较大ÅÆ设计好的放大器只能在某个温度下使用。PrinciplesofElectricCircuitsLecture4TsinghuaUniversity20044解决方法：将输出的一部分引到输入（反馈feedback）iRiRffR1R1+_A++12++++uu1-Au1+i_uoui_uo____列几个方程？u−uu−ui1=1oR1RfuARo=−fui()Rf+R1+AR1−Au1=uoPrinciplesofElectricCircuitsLecture4TsinghuaUniversity2004RfuoARfR1=−_Aui()Rf+R1+AR112++++工程观点uiuo__A充分大uRo=−fuR问题：i1（1）u1、u2的取值范围太小ÅÆuo和ui差别太大。V（2）不同OpAmp的A差别很大ÅÆ设计好的放大器只能针对某个OpAmp使用。（3）OpAmp的A随温度变化较大ÅÆV设计好的放大器只能在某个温度下使用。VPrincip