康華光模電第六版第二章

1、 2華中科技大學 張林 電子技術(shù)電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分基礎(chǔ)模擬部分 1 1 緒論緒論 2 2 運算放大器運算放大器 3 3 二極管及其基本電路二極管及其基本電路 4 4 場效應(yīng)三極管及其放大電路場效應(yīng)三極管及其放大電路 5 5 雙極結(jié)型三極管及其放大電路雙極結(jié)型三極管及其放大電路 6 6 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng) 7 7 模擬集成電路模擬集成電路 8 8 反饋放大電路反饋放大電路 9 9 功率放大電路功率放大電路 10 10 信號處理與信號產(chǎn)生電路信號處理與信號產(chǎn)生電路 11 11 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 華中科技大學 張林3 2 2 運算放大器運算放大器 2.1 2.1 集成電路集成電路運算放大器運

2、算放大器 2.2 2.2 理想理想運算放大器運算放大器 2.3 2.3 基本基本線性運放電路線性運放電路 2.4 2.4 同相同相輸入和反相輸入放大輸入和反相輸入放大 電路的其他應(yīng)用電路的其他應(yīng)用 4華中科技大學 張林 2.1 集成電路集成電路運算放大器運算放大器 1. 集成電路運算放大器的內(nèi)部組成單元集成電路運算放大器的內(nèi)部組成單元 圖圖2.1.1 集成運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖集成運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 本章不討論集成運放的內(nèi)部電路，僅從其電路模型和外特性本章不討論集成運放的內(nèi)部電路，僅從其電路模型和外特性 出發(fā)，討論運放構(gòu)成的放大電路和典型的線性應(yīng)用電路。出發(fā)，討論運放構(gòu)成的放大電路和典

3、型的線性應(yīng)用電路。 5華中科技大學 張林 2.1 集成電路運算放大器集成電路運算放大器 符號符號 圖圖2.1.2 運算放大器的代表符號運算放大器的代表符號 （a）國家標準規(guī)定的符號）國家標準規(guī)定的符號 （b）國內(nèi)外常用符號）國內(nèi)外常用符號 (a) (b) 1. 集成電路運算放大器的內(nèi)部組成單元集成電路運算放大器的內(nèi)部組成單元 6華中科技大學 張林 2.1 集成電路運算放大器集成電路運算放大器 通常：通常： 開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益 Avo的的 105 （很高）（很高） 輸入電阻輸入電阻 ri 106 （很大）（很大） 輸出電阻輸出電阻 ro 100 （很?。ê苄。?vOAvo(vPvN) （

4、 V vO V ） ） 注意輸入輸出的相位關(guān)注意輸入輸出的相位關(guān) 系系 放大：在輸入信號控制下，放大：在輸入信號控制下， 放大電路將供電電源能量轉(zhuǎn)放大電路將供電電源能量轉(zhuǎn) 換成為輸出信號能量。換成為輸出信號能量。 7華中科技大學 張林 2.1 集成電路運算放大器集成電路運算放大器 當當Avo(vPvN) V 時 時 vO V 當當Avo(vPvN) V- -時時 vO V- - 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 vO f (vPvN) 8華中科技大學 張林 2.1 集成電路運算放大器集成電路運算放大器 線性范圍內(nèi)線性范圍內(nèi) vOAvo(vPvN) Avo斜率斜率 當當Avo(vPvN) V 時 時 v

5、O V 當當Avo(vPvN) V- -時時 vO V- - 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 vO f (vPvN) 9華中科技大學 張林 2.2 理想運算放大器理想運算放大器 1. vo o的飽和極限值等于運放的的飽和極限值等于運放的 電源電壓電源電壓V 和 和V 2. 運放的開環(huán)電壓增益很高運放的開環(huán)電壓增益很高 若（若（vpvn）0 則則 vo= +Vom=V 若（ 若（vpvn）0 則則 vo= Vom=V 3. 若若V vo R3時，時， （1）試證明）試證明Vs( R3R1/R2 ) Im 解（解（1）根據(jù)虛短和虛斷有）根據(jù)虛短和虛斷有 Ii =0 Vp = Vn =0 例例2.3.3直

6、流毫伏表電路直流毫伏表電路 （2）R1R2150k ，R31k ， 輸入信號電壓輸入信號電壓Vs100mV時，通過時，通過 毫伏表的電流毫伏表的電流Im(max)？ 所以所以 I2 = Is = Vs / R1 R2和和R3相當于并聯(lián)，所以相當于并聯(lián)，所以 I2R2 = R3 (I2 - Im ) 得得 1 s 3 32 m R V R RR I)( 當當R2 R3時，時，Vs( R3R1/R2 ) Im （2）代入數(shù)據(jù)計算即可）代入數(shù)據(jù)計算即可 （指針偏轉(zhuǎn)角度與（指針偏轉(zhuǎn)角度與Im是線性關(guān)系）是線性關(guān)系） 華中科技大學 張林20 2.4 同相輸入和反相輸入同相輸入和反相輸入 放大電路的其他放

7、大電路的其他應(yīng)用應(yīng)用 2.4.1 求差電路求差電路 2.4.2 儀用放大器儀用放大器 2.4.3 求和電路求和電路 2.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路 21華中科技大學 張林 2.4.1 求差電路求差電路 從結(jié)構(gòu)上看，它是反相從結(jié)構(gòu)上看，它是反相 輸入和同相輸入相結(jié)合的放輸入和同相輸入相結(jié)合的放 大電路。大電路。 4 on 1 ni1 R vv R vv 3 p 2 pi2 0 R v R vv i1 1 4 i2 32 3 1 41 o v R R v RR R R RR v )( 當當, 2 3 1 4 R R R R 則則 )( i1i2 1 4 o vv R R v 若繼

8、續(xù)有若繼續(xù)有, 14 RR 則則 i1i2o vvv 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷和和N N、P P 點的點的KCLKCL得：得： pn vv 22華中科技大學 張林 2.4.1 求差電路求差電路 從放大器角度看從放大器角度看 1 4 i1i2 o d R R vv v Av 時時 2 3 1 4 R R R R )( i1i2 1 4 o vv R R v 增益為增益為 （該電路也稱為差分電路或減法電路）（該電路也稱為差分電路或減法電路） 當當 23華中科技大學 張林 2.4.1 求差電路求差電路 差模輸入電阻差模輸入電阻 時時 2 3 1 4 R R R R 當當 i1i2id vvv )(

9、 -)( 41ido32idid RRiRRi vv 2idp Ri v 4idon Ri vv np vv 21 id id id RR i R v 此時有此時有 4132id iiiii 輸入電阻較小輸入電阻較小 24華中科技大學 張林 2.4.1 求差電路求差電路 一種高輸入電阻的差分電路一種高輸入電阻的差分電路 如何提高輸入電阻？如何提高輸入電阻？ + - - i2 i3 P N R2 R3 R1 R4 vo i1 i4 vp vn vi2 vi1 vi1 A1 vi2 A2 A3 25華中科技大學 張林 2.4.2 儀用放大器儀用放大器 ) 2 1( 1 2 3 4 21 O R R

10、 R R A vv v v 26華中科技大學 張林 2.4.3 求和電路求和電路 1 ni1 - R vv 3 on - R vv 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷和和N N點點 的的KCLKCL得：得： 2i 2 3 1 i 1 3 o -v R R v R R v 321 RRR 若若 0 pn vv 2 ni2 - R vv 則有則有 2i1 io -vvv 輸出再接一級反相電路輸出再接一級反相電路 2i1 io vvv 可得可得 （該電路也稱為加法電路）（該電路也稱為加法電路） 27華中科技大學 張林 2.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路 1. 1. 積分電路積分電路 式中，負號表示式中，負號表示vo與與vi在相位上是相反的。在相位上是相反的。 根據(jù)根據(jù)“虛短虛短”，得，得 根據(jù)根據(jù)“虛斷虛斷”，得，得 0 pn vv 0 i i 因此因此 R v ii i 12 電容器被充電，其充電電流為電容器被充電，其充電電流為 2 i 設(shè)電容器設(shè)電容器C的初始電壓為零，則的初始電壓為零，則 t RC ti C d 1 d 1 i 2on v vv tv RC vd 1 io （積分運算）（積分運算） 28華中科技大學 張林 2.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路 當當vi為階躍電壓時，有為階躍電壓時，有 vo與與 t 成線性關(guān)