第八章集成運(yùn)算放大器81教材

1、集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 差動(dòng)輸入差動(dòng)輸入 中間放大中間放大推挽輸出推挽輸出 偏置電路偏置電路-+輸入端輸入端輸出端輸出端圖圖: : 運(yùn)放組成方框圖運(yùn)放組成方框圖圖圖: 741型集成運(yùn)放原理電路型集成運(yùn)放原理電路(a)含電源引腳的符號(hào)含電源引腳的符號(hào) （b）一般符號(hào)）一般符號(hào) 圖圖8.1 集成運(yùn)放的符號(hào)集成運(yùn)放的符號(hào) 實(shí)際模型實(shí)際模型 圖圖8.2 集成運(yùn)放的模型集成運(yùn)放的模型 7.3 反饋放大器的類型和極性及其判斷反饋放大器的類型和極性及其判斷 7.3.1 直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋1）直流反饋直流反饋:反饋信號(hào)中反饋信號(hào)中只有直流只有直流成分。成分。2）交流反饋交流反饋：反饋信

2、號(hào)中：反饋信號(hào)中只有交流只有交流成分。成分。3）交流反饋和直流反饋同時(shí)存在交流反饋和直流反饋同時(shí)存在:反饋信號(hào)中反饋信號(hào)中既有既有 交流成分又有直流成分交流成分又有直流成分。4) 4) 高頻負(fù)反饋高頻負(fù)反饋5 5）低頻負(fù)反饋）低頻負(fù)反饋6 6）某一特定頻率信號(hào)負(fù)反饋）某一特定頻率信號(hào)負(fù)反饋 圖圖7.5 7.5 直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋音頻放大器中的負(fù)反饋元件音頻放大器中的負(fù)反饋元件n1. .電壓取樣電壓取樣( (又叫電壓反饋又叫電壓反饋) )n 特征特征：輸出節(jié)點(diǎn)有反饋電阻接到輸入端輸出節(jié)點(diǎn)有反饋電阻接到輸入端 。 7.3.2 交流反饋類型交流反饋類型2.電流取樣電流取樣(又叫電流

3、反饋又叫電流反饋)特征特征: : 反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器在輸出口串聯(lián)在輸出口串聯(lián)。oi 2）若輸出級(jí)是若輸出級(jí)是CC放大器放大器， 是輸出電流，則是輸出電流，則取取 為采樣電流。為采樣電流。 3）對(duì)）對(duì)FET,類似。類似。ci由于在實(shí)際中，不能將反饋網(wǎng)絡(luò)與輸出端直接串由于在實(shí)際中，不能將反饋網(wǎng)絡(luò)與輸出端直接串聯(lián)，聯(lián)，解決辦法解決辦法： 1 1）若輸出級(jí)為若輸出級(jí)為CECE放大器放大器，集電極電流是，集電極電流是輸出電流，則輸出電流，則取取 為采樣電流為采樣電流。eiei圖圖7.7電壓取樣與電流取樣電路電壓取樣與電流取樣電路(a)電壓取樣電路電壓取樣電路(b)(b)電流取樣電路

4、電流取樣電路3.電流求和反饋電流求和反饋（又叫串聯(lián)反饋）（又叫串聯(lián)反饋） 特征特征：輸入節(jié)點(diǎn)有反饋網(wǎng)絡(luò)接到輸出級(jí)。：輸入節(jié)點(diǎn)有反饋網(wǎng)絡(luò)接到輸出級(jí)。fi4. 電壓求和反饋電壓求和反饋（又叫并聯(lián)反饋）（又叫并聯(lián)反饋）特征特征：反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入端與基本放大器串聯(lián)。：反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入端與基本放大器串聯(lián)。1）若輸入級(jí)為若輸入級(jí)為CE CE ，反饋電壓加在發(fā)射極，則反饋電壓加在發(fā)射極，則fsbevvv 2）若輸入級(jí)是）若輸入級(jí)是CS，可將反饋電壓加在可將反饋電壓加在S極極3）若輸入級(jí)是單端輸入的）若輸入級(jí)是單端輸入的差放，將反饋電壓加在差差放，將反饋電壓加在差放的另一輸入端放的另一輸入端fsgsvvvfsid

5、vvv反饋極性反饋極性-正反饋和負(fù)反饋正反饋和負(fù)反饋負(fù)反饋負(fù)反饋：若反饋信號(hào)：若反饋信號(hào)削弱了凈輸入信號(hào)削弱了凈輸入信號(hào)則為則為負(fù)反饋負(fù)反饋。正反饋正反饋：若反饋信號(hào)：若反饋信號(hào)增大了凈輸入信號(hào)增大了凈輸入信號(hào)則為則為正反饋正反饋。常用的判斷方法：常用的判斷方法：瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法假設(shè)輸入信號(hào)某一瞬時(shí)的極性假設(shè)輸入信號(hào)某一瞬時(shí)的極性沿反饋環(huán)路逐級(jí)分析電路中其沿反饋環(huán)路逐級(jí)分析電路中其他有關(guān)各點(diǎn)信號(hào)的瞬時(shí)極性他有關(guān)各點(diǎn)信號(hào)的瞬時(shí)極性判斷反饋到輸入回路中判斷反饋到輸入回路中反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性 計(jì)算凈輸入信號(hào)計(jì)算凈輸入信號(hào)負(fù)反饋負(fù)反饋正反饋正反饋減小減小增大增大+-fv(a)(b

6、)(c)(d)(e)(f)7.4 四種基本反饋放大器的結(jié)構(gòu)四種基本反饋放大器的結(jié)構(gòu)放大器可以分成四種：放大器可以分成四種：電壓放大器電壓放大器互阻放大器互阻放大器跨導(dǎo)放大器跨導(dǎo)放大器電流放大器電流放大器 (a) 電壓放大器電壓放大器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）A與與B在入端串聯(lián)可在入端串聯(lián)可 增大輸入電阻增大輸入電阻 2） A與與B在出端并聯(lián)可在出端并聯(lián)可 降低輸出電阻降低輸出電阻(b) 電流放大器電流放大器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）A與與B在入端并聯(lián)可在入端并聯(lián)可 降低輸入電阻降低輸入電阻 2） A與與B在出端串聯(lián)可在出端串聯(lián)可 增大輸出電阻增大輸出電阻(c) 跨導(dǎo)放大器跨導(dǎo)放大器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）A與與B在入端串

7、聯(lián)可在入端串聯(lián)可 增大輸入電阻增大輸入電阻 2） A與與B在出端串聯(lián)可在出端串聯(lián)可 增大輸出電阻增大輸出電阻 (d) 互阻放大器互阻放大器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）A與與B在入端并聯(lián)可在入端并聯(lián)可 降低輸入電阻降低輸入電阻 2） A與與B在出端并聯(lián)可在出端并聯(lián)可 降低輸出電阻降低輸出電阻 (a) 電壓放大器電壓放大器0IVVh0VIIh0IVIhVIVhVhIhIVhIhV12112212211222221111222121221211110(b) 電流放大器電流放大器022120122102112011111212VIVIIVgVVgIIgVIg(c) 跨導(dǎo)放大器跨導(dǎo)放大器 (d) 互阻放大器互阻放

8、大器 7.5 電壓放大器（電壓取樣電壓求和放大器）電壓放大器（電壓取樣電壓求和放大器）ifR7.5.1 理想模型理想模型圖圖7.6 電壓取樣電壓取樣電壓求和負(fù)反饋電壓求和負(fù)反饋放大器：放大器：(a)理想結(jié)構(gòu)理想結(jié)構(gòu) (b)等效電路等效電路ofR閉環(huán)增益為：閉環(huán)增益為：ifR和和 ofR由圖（由圖（a）可得：）可得：即即 （7.18） 由式（由式（7.18）可知，電壓求和負(fù)反饋增大輸入電阻，）可知，電壓求和負(fù)反饋增大輸入電阻，增大的倍數(shù)為反饋深度增大的倍數(shù)為反饋深度 )1 (VVBA分別是反饋放大器的輸入和輸出電阻。分別是反饋放大器的輸入和輸出電阻。輸出電阻可以通過(guò)外施電壓源求得：輸出電阻可以通

9、過(guò)外施電壓源求得： ofR= VVoBAR 1由式（由式（7.19）可知，電壓取樣負(fù)反饋減小輸出電阻，）可知，電壓取樣負(fù)反饋減小輸出電阻， 減小的倍數(shù)為反饋深度的倒數(shù)減小的倍數(shù)為反饋深度的倒數(shù) VVBA11(7.19)tvfioivttttofVBVVRVAVVIVR )( 圖圖7.7(a) 實(shí)際的電壓取樣電壓求和放大器方框圖實(shí)際的電壓取樣電壓求和放大器方框圖 7.5.2 實(shí)際模型實(shí)際模型0IVVh0VIIh0IVIhVIVh121122122112222211110反饋網(wǎng)絡(luò)用反饋網(wǎng)絡(luò)用h參數(shù)表示的方框圖參數(shù)表示的方框圖圖圖7.7 (c) 圖圖(b)中反饋網(wǎng)絡(luò)忽略了中反饋網(wǎng)絡(luò)忽略了h21的方框

10、圖的方框圖 根據(jù)根據(jù)h參數(shù)的定義參數(shù)的定義， 是反饋網(wǎng)絡(luò)端是反饋網(wǎng)絡(luò)端2短路時(shí)，短路時(shí)， 11h由端口由端口1視入的電阻，即視入的電阻，即 22h是反饋網(wǎng)絡(luò)端口是反饋網(wǎng)絡(luò)端口1開路時(shí)，由端口開路時(shí)，由端口2視入的電導(dǎo)，即視入的電導(dǎo)，即 當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)端口當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)端口2短路時(shí)或端口短路時(shí)或端口1開路時(shí)，反饋就消失了。開路時(shí)，反饋就消失了。0IVIh 12222021111 VIVh 從反饋網(wǎng)絡(luò)一個(gè)端口視入的電阻或電導(dǎo)是在另一個(gè)端從反饋網(wǎng)絡(luò)一個(gè)端口視入的電阻或電導(dǎo)是在另一個(gè)端口短路或開路條件獲得的，是短路還是開路以消除反饋口短路或開路條件獲得的，是短路還是開路以消除反饋為原則。即為原則。即如果反饋網(wǎng)

11、絡(luò)與如果反饋網(wǎng)絡(luò)與A電路在某端口電路在某端口并聯(lián)并聯(lián)，則，則短短路路該端口該端口；如果反饋網(wǎng)絡(luò)與如果反饋網(wǎng)絡(luò)與A電路在某端口電路在某端口串聯(lián)串聯(lián)，則，則開開路路該端口該端口?！安⒙?lián)短路，串聯(lián)開路并聯(lián)短路，串聯(lián)開路”下面我們求反饋系數(shù)。下面我們求反饋系數(shù)。 由圖由圖7.7（c）可知，反饋系數(shù)為）可知，反饋系數(shù)為 綜上所述，為了將實(shí)際模型轉(zhuǎn)化成理想模型，我們要綜上所述，為了將實(shí)際模型轉(zhuǎn)化成理想模型，我們要計(jì)算三個(gè)參數(shù)：計(jì)算三個(gè)參數(shù)： 反饋網(wǎng)絡(luò)的電阻反饋網(wǎng)絡(luò)的電阻h11；電導(dǎo)電導(dǎo)h22；反饋系數(shù)反饋系數(shù)Bv。遵循遵循“并聯(lián)短路，串聯(lián)開路并聯(lián)短路，串聯(lián)開路”的規(guī)則。的規(guī)則。 圖圖7.8給出了這三個(gè)參數(shù)

12、的求解示意圖。給出了這三個(gè)參數(shù)的求解示意圖。 01IofVVVB例例 目的目的：求射極跟隨器的小信號(hào)電壓增益，求射極跟隨器的小信號(hào)電壓增益，輸入電阻和輸出電阻。電路如圖（輸入電阻和輸出電阻。電路如圖（a）所示。）所示。 (a) 射極跟隨器射極跟隨器 （b）射極跟隨器的小信號(hào)等效電路）射極跟隨器的小信號(hào)等效電路（c）A電路電路 （d）B電路電路例例 目的目的：求電壓取樣電壓求和放大器的性能參數(shù)。求電壓取樣電壓求和放大器的性能參數(shù)。 下圖是集成運(yùn)放同相放大器。已知運(yùn)放的開環(huán)電壓下圖是集成運(yùn)放同相放大器。已知運(yùn)放的開環(huán)電壓增益為增益為Avo，差模輸入電阻為，差模輸入電阻為Rid，輸出電阻為，輸出電阻為ro。求求A電路的增益電路的增益Av，反饋系數(shù)，反饋系數(shù)Bv，閉環(huán)增益，閉環(huán)增益Avf=Vo/Vs，輸，輸入電阻入電阻Rin和輸出電阻和輸出電阻Rout的表達(dá)式。的表達(dá)式。 試計(jì)算以上參數(shù)的數(shù)值。試計(jì)算以上參數(shù)的數(shù)值。若若ababbaA A電路電路B B電路電路看輸出看輸出:并并短路短路ab看輸入看輸入: :串串開路開路看輸入看輸入: :串串開路開路例例:例例 目的目的： 設(shè)計(jì)一個(gè)反饋放大器以放大麥克風(fēng)的輸出信號(hào)。設(shè)計(jì)一個(gè)反饋放大器以放大麥克風(fēng)的輸出信號(hào)。 已知麥克風(fēng)的輸出信號(hào)是已知麥克風(fēng)的輸出