康華光模電第六版第二章

1、 2華中科技大學(xué) 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(yùn)算放大器運(yùn)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(chǎng)效應(yīng)三極管及其放大電路場(chǎng)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(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路信號(hào)處理與信號(hào)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(xué) 張林3 2 2 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 2.1 2.1 集成電路集成電路運(yùn)算放大器運(yùn)

2、算放大器 2.2 2.2 理想理想運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 2.3 2.3 基本基本線性運(yùn)放電路線性運(yùn)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(xué) 張林 2.1 集成電路集成電路運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 1. 集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元 圖圖2.1.1 集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 本章不討論集成運(yùn)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(yùn)放的內(nèi)部電路，僅從其電路模型和外特性 出發(fā)，討論運(yùn)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(yùn)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(xué) 張林 2.1 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 符號(hào)符號(hào) 圖圖2.1.2 運(yùn)算放大器的代表符號(hào)運(yùn)算放大器的代表符號(hào) （a）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號(hào)）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號(hào) （b）國(guó)內(nèi)外常用符號(hào)）國(guó)內(nèi)外常用符號(hào) (a) (b) 1. 集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元 6華中科技大學(xué) 張林 2.1 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)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(hào)控制下，放大：在輸入信號(hào)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(hào)能量。換成為輸出信號(hào)能量。 7華中科技大學(xué) 張林 2.1 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 當(dāng)當(dāng)Avo(vPvN) V 時(shí) 時(shí) vO V 當(dāng)當(dāng)Avo(vPvN) V- -時(shí)時(shí) vO V- - 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 vO f (vPvN) 8華中科技大學(xué) 張林 2.1 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 線性范圍內(nèi)線性范圍內(nèi) vOAvo(vPvN) Avo斜率斜率 當(dāng)當(dāng)Avo(vPvN) V 時(shí) 時(shí) v

5、O V 當(dāng)當(dāng)Avo(vPvN) V- -時(shí)時(shí) vO V- - 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 vO f (vPvN) 9華中科技大學(xué) 張林 2.2 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器 1. vo o的飽和極限值等于運(yùn)放的的飽和極限值等于運(yùn)放的 電源電壓電源電壓V 和 和V 2. 運(yùn)放的開環(huán)電壓增益很高運(yùn)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(shí)，時(shí)， （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(hào)電壓輸入信號(hào)電壓Vs100mV時(shí)，通過時(shí)，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(dāng)于并聯(lián)，所以相當(dāng)于并聯(lián)，所以 I2R2 = R3 (I2 - Im ) 得得 1 s 3 32 m R V R RR I)( 當(dāng)當(dāng)R2 R3時(shí)，時(shí)，Vs( R3R1/R2 ) Im （2）代入數(shù)據(jù)計(jì)算即可）代入數(shù)據(jù)計(jì)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(xué) 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(xué) 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(dāng)當(dāng), 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(diǎn)的點(diǎn)的KCLKCL得：得： pn vv 22華中科技大學(xué) 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(shí)時(shí) 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(dāng)當(dāng) 23華中科技大學(xué) 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(shí)時(shí) 2 3 1 4 R R R R 當(dāng)當(dāng) i1i2id vvv )(

9、 -)( 41ido32idid RRiRRi vv 2idp Ri v 4idon Ri vv np vv 21 id id id RR i R v 此時(shí)有此時(shí)有 4132id iiiii 輸入電阻較小輸入電阻較小 24華中科技大學(xué) 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(xué) 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(xué) 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(diǎn)點(diǎn) 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(jí)反相電路輸出再接一級(jí)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(xué) 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(fù)號(hào)表示式中，負(fù)號(hào)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(yùn)算）（積分運(yùn)算） 28華中科技大學(xué) 張林 2.4.4 積分電路和微分電路積分電路和微分電路 當(dāng)當(dāng)vi為階躍電壓時(shí)，有為階躍電壓時(shí)，有 vo與與 t 成線性關(guān)