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'(天津大学模电课件)2运算放大器 在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为集成电路。简单来说，集成电路是把元器件和连接导线全部制作在一小块硅片上而成的电路。集成电路按其功能来分，有数字集成电路和模拟集成电路。模拟集成电路种类繁多，有运算放大器、宽频带放大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁相环、模数和数模转换器、稳压电源和音像设备中常用的其他模拟集成电路等。§引言 模拟集成电路的特点：电阻值不能很大，精度较差，阻值一般在几十欧至几十千欧。需要大电阻时，通常用恒流源替代；电容利用PN结结电容，一般不超过几十pF。需要大电容时，通常在集成电路外部连接。不能制电感，级与级之间用直接耦合；二极管用三极管的发射结代。比如由NPN型三极管短路其中一个PN结构成。 ▷表示信号从左(输入端)向右(输出端)传输的方向。vNvPvOvNvPvO集成运算放大器的符号vN或v–：反相输入端，信号从此端输入(vP=0)，输出信号和输入信号反相。vP或v+：同相输入端，信号从此端输入(vN=0)，输出信号和输入信号同相。vO：输出端。图2.1.2运算放大器的代表符号（a）国家标准规定的符号（b）国内外常用符号 2.运算放大器的电路模型图2.1.3运算放大器的电路模型通常：开环电压增益Avo的105（很高）输入电阻ri106Ω（很大）输出电阻ro100Ω（很小）vO＝Avo(vP－vN)（V－＜vO＜V＋）注意输入输出的相位关系 2.运算放大器的电路模型当Avo(vP－vN)V＋时vO＝V＋当Avo(vP－vN)V-时vO＝V-电压传输特性vO＝f(vP－vN)线性范围内vO＝Avo(vP－vN)Avo——斜率电路模型中的输出电压不可能超越正负电源的电压值 输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即集成运放的工作区域线性区域：Aod为差模开环放大倍数非线性区域：输出电压只有两种可能的情况：+UOM或-UOMUOM为输出电压的饱和电压。uOuP-uN+UOM-UOM 例2.2.1电路如图2.1.3所示，运放的开环电压增益Avo=2×105,输入电阻ri=0.6MΩ，电源电压V+=+12V,V-=-12V。(1)试求当vo=±Vom=±12V时输入电压的最小幅值vP-vN=?输入电流ii=?(2)画出传输特性曲线vo=f(vP-vN)。说明运放的两个区域。图2.1.3运算放大器的电路模型 例2.2.1电路如图2.1.3所示，运放的开环电压增益Avo=2×105,输入电阻ri=0.6MΩ，电源电压V+=+12V,V-=-12V。(1)试求当vo=±Vom=±12V时输入电压的最小幅值vP-vN=?输入电流ii=?图2.1.3运算放大器的电路模型解：由当vo=±Vom=±12V时 例2.2.1电路如图2.1.3所示，运放的开环电压增益Avo=2×105,输入电阻ri=0.6MΩ，电源电压V+=+12V,V-=-12V。(2)画出传输特性曲线vo=f(vP-vN)。说明运放的两个区域。解：取a点（+60μV,+12V），b点（-60μV,-12V），连接a、b两点得ab线段，其斜率Avo=2×105,∣vP-vN∣<60μV时，电路工作在线性区；∣vP-vN∣>60μV，则运放进入非线性区。运放的电压传输特性如图所示。Avo=2×105(+60μV,+12V)(-60μV,-12V) 2.2理想运算放大器1.vo的饱和极限值等于运放的电源电压V＋和V－2.运放的开环电压增益很高若（vP－vN）＞0则vO=+Vom=V＋若（vP－vN）＜0则vO=–Vom=V－3.若V－>R3时，（1）试证明Vs＝(R3R1/R2)Im解（1）根据虚断有I1=0所以I2=Is=Vs/R1例2.3.3直流毫伏表电路（2）R1＝R2＝150k，R3＝1k，输入信号电压Vs＝100mV时，通过毫伏表的最大电流Im(max)＝？又根据虚短有Vp=Vn=0R2和R3相当于并联，所以–I2R2=R3(I2-Im)所以当R2>>R3时，Vs＝(R3R1/R2)Im（2）代入数据计算即可 2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用2.4.1求差电路2.4.2仪用放大器2.4.3求和电路2.4.4积分电路和微分电路 2.4.1求差电路从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。当则若继续有则根据虚短、虚断和N、P点的KCL得： 2.4.1求差电路从放大器角度看时，增益为（该电路也称为差分电路或减法电路） 2.4.1求差电路一种高输入电阻的差分电路 2.4.2仪用放大器 2.4.3求和电路根据虚短、虚断和N点的KCL得：若则有（该电路也称为加法电路） 2.4.3求和电路的进一步讨论Vi3-+ARfR"VoIf↓R3I3→Id→Vi2R2I2→Vi1I1→R18.1.1求和电路虚短、虚断特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系；称为支路增益，一般>11.反相求和电路 2.4.4积分电路和微分电路1.积分电路式中，负号表示vO与vI在相位上是相反的。根据“虚短”，得根据“虚断”，得因此（积分运算）即 2.4.4积分电路和微分电路1.积分电路根据“虚短”，得根据“虚断”，得因此即又即 2.4.4积分电路和微分电路当vI为阶跃电压时，有vO与t成线性关系1.积分电路 积分电路的用途将方波变为三角波 积分电路的用途将三角波变为正弦波 积分电路的用途tuOO可见，输出电压的相位比输入电压的相位领先90。因此，此时积分电路的作用是移相。tuIOUm图7.2.17 2.4.4积分电路和微分电路2.微分电路根据“虚短”，得根据“虚断”，得因此即 uit0t0uo若输入：则：高频信号将产生较大的噪声。 Auo越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。 一、定义及血清型51 肠道感染病毒主要包括肠道病毒和急性胃肠炎病毒肠道病毒(小RNA病毒科)轮状病毒肠道腺病毒呼肠病毒科杯状病毒星状病毒52 腺病毒起源20世纪50年代初期，一位科学家对手术切除的人扁桃体增殖腺小块进行细胞培养时意外发现在培养的腺样组织内潜伏着一种未知的病毒，这种病毒可引起培养的单层细胞发生病变。由于这种病毒被首先发现于腺样组织中，1956年国际病毒命名委员会将这类病毒命名为腺病毒，1962年正式命名为腺病毒科53 腺病毒血清型目前，已经发现有100多种类型的腺病毒可以感染人、哺乳动物和禽类，其中能感染人类的腺病毒（人腺病毒）就有50多型，把人腺病毒的41个血清型分为A-F6个组：A-E组：各型病毒均能在人的组织细胞(如肾细胞)常规培养中增殖，称为普通腺病毒；F组（40和41型）：是从粪便中发现，用常规细胞培养不能增殖的腺病毒，仅在选择性细胞上生长，称为肠道腺病毒。54 流行性腺病毒胃肠炎广泛分布于世界各地，在小儿，发病情况仅次于轮状病毒性肠炎。最小发病年龄为1月，绝大多数发生于3岁以下的婴幼儿。Ad-40主要感染1岁左右婴儿，Ad-41则感染稍大的幼儿，全年均可发病，但腺病毒性胃肠炎一般呈散发性。55 肠道腺病毒通过消化道传播，主要原因是因为树突状细胞缺乏腺病毒受体，不能感染附近淋巴结。流行性56 腺病毒胃肠炎的潜伏期约10天，主要表现为腹泻，量少或多，呈水样便或稀便，少数可排出粘液，病程4-8天，常伴呕吐。部分患者有呼吸道症状，少数患者发热，病程多自限，排毒时间约1周。某些患者失水较严重，个别重度失水者可死亡。流行性57 各型腺病毒所致腹泻持续时间不等，以肠腺病毒胃肠炎腹泻时间最长，大多患者有呕吐，持续1-2天，少数有发热。非肠型腺病毒腹泻患者发热较多。约20％腺病毒肠炎患者有呼吸道症状。流行性58 二、生物学性状59 双链DNA病毒，二十面体立体对称，无包膜。引起婴儿病毒性腹泻。腺病毒电镜图腺病毒模式图60 培养特性：人类腺病毒无敏感动物，也不能在鸡胚中生长。但能在来源于人的多种细胞培养中增殖，引起明显CPE：细胞肿胀变圆、集聚成葡萄串状，并可在感染的细胞核内形成嗜碱性包涵体。生物学性状61 抵抗力腺病毒外膜无类脂质包膜，故能耐乙醚和氯仿等脂溶剂；并能耐受蛋白酶及胆汁的作用。但不耐热在室温中可存活10d以上，56℃30min灭活。生物学性状62 腺病毒的复制----严格按照日程表复制的病毒突出小结和六邻体都必须插入细胞表面的受体分子，病毒才能被细胞摄入，被内体包裹。在内体的酸性环境中降解，进入细胞质，将DNA释放到细胞核内。腺病毒利用自身的DNA聚合酶进行复制，先对一条亲代链进行互补复制，取代第二条亲代链，然后DNA聚合酶再对第二条亲代链进行复制，因此，病毒DNA的两条链都是连续的。63 三、致病性与免疫性64 对宿主防御的逃逸因为腺病毒复制缓慢，感染细胞容易受到宿主防御系统的攻击，因此腺病毒有1/4的基因组用来对付宿主的防御系统。通过释放两种E1B蛋白来抑制细胞的凋亡，使受感染的细胞能支持到病毒完成复制。致病性和免疫性65 感染后期病毒复制组装完成时，腺病毒产生病毒死亡蛋白给细胞致命一击彻底释放病毒。腺病毒制造VARNA来免遭干扰素的破坏，通过结合PKR，使之失活，使病毒蛋白质合成。66 阻止MHC-I类分子在病毒感染细胞上表达以阻止CTL的攻击。腺病毒合成RID蛋白结合病毒感染细胞的死亡受体以逃避天然杀伤细胞的攻击。病毒利用自身的聚合酶进行基因组复制，增加了抗原漂移的机会。67 腺病毒对呼吸道、胃肠道、尿道和膀胱、眼、肝脏等均可感染，人腺病毒约1/3的已知血清型通常与人类疾病相关，但一种血清型可引起不同的临床疾患；相反，不同血清型也可引起同一种疾患。68 呼吸道感染呼吸道感染的典型症状是咳嗽、鼻塞和咽炎，同时伴有发热、寒战、头痛和肌肉痛等，包括以下4种不同的综合征：1．急性发热性咽喉炎由C组病毒引起，出现咳嗽，鼻塞、发热和咽喉部溃疡等症状，这些表现难以与其他病毒引起的轻型呼吸道感染鉴别2．咽结膜热多由B组腺病毒3和7型所致，愈后尚好，一般无后遗症。3．急性呼吸道疾病多由腺病毒4、7型引起，也可见于3型4、肺炎腺病毒肺炎约占儿童期肺炎的10%，多由腺病毒3、7型引起；在青年人腺病毒肺炎的病死率为8%～10%69 眼部感染腺病毒致轻型眼部感染是呼吸道感染和咽喉炎的并发症。滤泡性结膜炎可由许多型腺病毒引起，类似于衣原体性结膜炎，而且为自限性。由腺病毒8、19和37型引起的角结膜炎为重型感染，具高传染性，以急性结膜炎开始，扩至耳前淋巴结，随后发生角膜炎。胃肠炎许多腺病毒在肠道细胞中复制，随粪便排出，但大多血清型与胃肠道疾病无关。而40型和41型腺病毒可引起婴幼儿与年少（4岁以下）儿童的胃肠炎，致腹痛、腹泻。C组腺病毒能引起某些婴幼儿肠套叠。70 其它疾病腺病毒11、12型能引起儿童急性出血性膀胱炎，尿中出现病毒。37型可引起女性宫颈炎和男性尿道炎，常由性传播感染。在免疫功能低下者可引起偶发或严重的病毒感染，尤其在器官移植病人中发生严重呼吸道感染和病毒性肝炎，多由1、5和7型腺病毒引起。艾滋病患者可感染多种血清型腺病毒，并能出现抗原性介于中间的杂合型毒株，而且常为致死性腺病毒感染。主要原因是腺病毒的E1A蛋白可反式激活HIV的转录，加速HIV的复制。临床发现37%的艾滋病患者病毒性腹泻是由腺病毒所致。71 免疫性腺病毒感染后，产生特异性抗体，对同型病毒的感染有保护作用，免疫力持久。致病性和免疫性72 四、肠道腺病毒诊断73 传统方法病原分离培养后,应用亚属特异的免疫荧光测定法、放射免疫测定、ELISA、DNA杂交等进行腺病毒亚属的鉴定。再应用型特异性血清进行中和试验。缺点：不仅费时费力,结果也不够理想74 病毒分离：标本（患者咽喉、眼分泌物、粪便等）敏感细胞CPE分离株为抗原，用抗病毒诊断血清作CF试验，确定是否为腺病毒；用已知腺病毒型特异性免疫血清做NT试验可定型。亦可用直接或间接免疫荧光方法，检测临床诊断疑为腺病毒肺炎的婴幼儿鼻咽部脱落细胞中的腺病毒抗原。微生物学检查法75 血清学诊断采取患者早期和恢复期双份血清做CF试验、HI试验及NT试验。恢复期血清抗体滴度比早期增长4倍以上有诊断意义。其中CF试验最为常用。微生物学检查法76 ELISA方法检测ADV抗原、抗体操作简单、快速、特异性强，有助于临床对疾病的早期明确诊断，结果判定用简单的分光光度计，客观准确，3～4h即可出结果，可大批检测，阳性率远优于病毒分离，亦优于血清学技术，适用于流行病学调查。IgM产生早于IgG，有利于早期诊断，IgG产生稍晚，虽不能早期诊断，但相当一部分在7一14天内检测单份血IgG阳性再结合临床也可诊断。77 胸部X线及CT影像表现肺内表现以多肺叶受累的肺实变为主要特征，其中团簇状影尤为突出，此类团簇状影有较明显的特征性，常密度较高、边缘模糊、强化均匀。肺外表现以胸膜增厚和少量胸腔积液为主，少数患者出现纵隔气肿或气胸。小气道改变多见。78 分子生物学Alland和Saitoh-Inagawa在六邻体基因的β-管状物形成P1区设计了一对引物，应用PCR结合RFLP,即将腺病毒的特定序列用PCR扩增后,其产物再用限制性内切酶进行酶切图谱分析优点：法分辨率高、重复性好、简单快速79 浙江萧山医院目前检测方法腺病毒抗原检测试剂盒（胶体金法）阳性率3.7%（12/322）平均年龄：8月龄，最大15月龄，最小4月龄。北京万泰PCR-荧光探针（EV71、肠道病毒通用引物、柯萨奇病毒）阳性率12.5%（1/8）湖南圣湘80 五、防治原则81 腺病毒感染主要在冬春季流行，通过呼吸道和接触传播，其预防措施和预防其他呼吸道传染病相似，主要是勤洗手，勤消毒，避免接触患者及其呼吸道飞沫；平常多饮水，多吃蔬菜和水果，注意锻炼身体；室内多通风，保持清洁；冬春流行季节尽量少去人员密集的公共场所，外出时戴口罩，以防感染。防治原则预防82 正在使用和试用的疫苗有甲醛灭活疫苗和减毒活疫苗。但因腺病毒对新生地鼠有致癌作用，人们对于疫苗的作用难免有疑虑。最近有人研制腺病毒衣壳亚单位疫苗，可解决疫苗的安全性问题。目前尚无特效治疗方法防治原则疫苗83'