第二章 運算放大器基礎1 -3學時課件

1、1補充：運算放大器的基礎知識補充：運算放大器的基礎知識 參考書參考書：基于運算放大器和模擬集成電路的電：基于運算放大器和模擬集成電路的電路設計路設計【美美】塞爾吉歐塞爾吉歐. .佛朗哥著；劉樹棠佛朗哥著；劉樹棠 朱茂林朱茂林 榮玫譯；第榮玫譯；第3 3版版第二章第二章 信號放大電路信號放大電路主講：馬藝聞主講：馬藝聞2一、放大器一、放大器 放大器是一種二端口器件放大器是一種二端口器件, ,它接受一個稱為它接受一個稱為輸入輸入的外的外加信號加信號, ,產(chǎn)生一個稱為產(chǎn)生一個稱為輸出輸出的信號并使的信號并使輸出輸出= =增益增益X X輸入輸入, ,這里增益是指合適的比例常數(shù)。滿足于這一定義的器件這里

2、增益是指合適的比例常數(shù)。滿足于這一定義的器件稱為稱為線性放大器線性放大器。0理想的電oiR，R壓放大器3IocLLovARRRv0ocA稱為稱為無載無載或或開路開路電壓增益電壓增益)(LRsisiIvRRRv輸出：輸出：輸入：輸入：源電壓負載增益源電壓負載增益為為LLocisisoRRRARRRvv0當信號從源向負載傳播當信號從源向負載傳播時，首先在輸入端口受時，首先在輸入端口受到某些衰減，然后放大到某些衰減，然后放大器內(nèi)部放大，最后在輸器內(nèi)部放大，最后在輸出端口又有衰減。這些出端口又有衰減。這些衰減統(tǒng)稱為衰減統(tǒng)稱為加載效應加載效應。加載效應導致什么？加載效應導致什么？4電流放大器電流放大器L

3、ooscisssoRRRARRRiioi，RR0理想的電流放大器5基本放大器及其理想端電阻基本放大器及其理想端電阻為消除在信號放大過程中產(chǎn)生加載效應為消除在信號放大過程中產(chǎn)生加載效應, , 放大器應具備的理想特性放大器應具備的理想特性6(a) (a) 運算放大器符號和電源連接；運算放大器符號和電源連接；(b) (b) 加電的運算放大器等效電路加電的運算放大器等效電路741741運算放大器一般為：運算放大器一般為：2M , 200V/mV , 75 dorar差分輸入電阻，差分輸入電阻， 電壓增益，輸出電阻電壓增益，輸出電阻二、運算放大器二、運算放大器-高增益的電壓放大器7NPDvvv 稱為稱為

4、差分輸入電壓差分輸入電壓，增益，增益a a 稱為稱為無載增益無載增益，因，因為輸出不加載時有為輸出不加載時有NPDovvaavv兩個輸入端對地都容許有獨立的電位，所以把這種輸兩個輸入端對地都容許有獨立的電位，所以把這種輸入端口稱為入端口稱為雙端雙端型。而輸出端口屬于型。而輸出端口屬于單端單端型。運算放型。運算放大器僅對它的輸入電壓之間的差作出響應，而不對它大器僅對它的輸入電壓之間的差作出響應，而不對它們單個的值響應，因此運算放大器也稱為們單個的值響應，因此運算放大器也稱為差分放大器差分放大器。avvoD8理想運算放大器理想運算放大器： a理想端口條件：理想端口條件：00NPodiirr輸入電阻

5、為無窮大輸入電阻為無窮大: : 任何一個信號源都任何一個信號源都能驅動它能驅動它, ,且對前級沒有任何負載且對前級沒有任何負載; ;輸出電阻為零輸出電阻為零: : 輸出能驅動無限個其它輸出能驅動無限個其它負載負載; ;無限帶寬無限帶寬: : 任何頻率的信號能進行無衰任何頻率的信號能進行無衰減的放大減的放大無限的無限的CMRR:CMRR: 輸出共模噪聲電壓為零輸出共模噪聲電壓為零; ;無限的轉換率無限的轉換率: : 輸出電壓變化與輸入電輸出電壓變化與輸入電壓變化同時出現(xiàn)壓變化同時出現(xiàn). .三、理想運算放大器：三、理想運算放大器： 9四、運算放大器電路的結構四、運算放大器電路的結構1 1 同相放大

6、器同相放大器2 2 反相放大器反相放大器3 3 電壓跟隨器電壓跟隨器電壓跟隨器及其等效電路電壓跟隨器及其等效電路103 3 電壓跟隨器電壓跟隨器-源與負載的連接源與負載的連接(a) (a) 直接連接；直接連接； (b) (b) 經(jīng)由電壓跟隨器連接以消除加載效應經(jīng)由電壓跟隨器連接以消除加載效應跟隨器的作用是在源和負載之間起到一種緩沖作用跟隨器的作用是在源和負載之間起到一種緩沖作用分析負載分析負載的電流和的電流和功率消耗功率消耗由誰提供由誰提供? ?11五、負反饋五、負反饋誤差放大器誤差放大器, , 反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡, , 求和網(wǎng)絡求和網(wǎng)絡電路的閉環(huán)增益電路的閉環(huán)增益: : aaA1環(huán)路增益：環(huán)路

7、增益：aT 1limAATidealTAAideal/111負載源12增益的靈敏度增益的靈敏度aaTAA11AA前向通道要求不前向通道要求不高高, , 但需要高質但需要高質量的元件實現(xiàn)反量的元件實現(xiàn)反饋網(wǎng)絡和保證跟饋網(wǎng)絡和保證跟蹤能力蹤能力13負反饋在干擾和噪聲上的效果負反饋在干擾和噪聲上的效果11223xxxaxaxxoio或者21312121211aaxaxxxaaaaxio啟示？噪聲像輸入失調誤差和輸入，代表某些不需要的信號 1x聲它可以代表電源的交流聲，代表某中間點進入的噪 2x變化它可以代表輸出負載的，代表輸出端進入的噪聲 3x14輸出并聯(lián)輸出串聯(lián)11TrR端口電阻。，串聯(lián)拓撲用用為

8、開環(huán)電阻；并聯(lián)拓撲11r運算放大器電路中的反饋運算放大器電路中的反饋15六、運算放大器的供電運算放大器用旁路電容供電運算放大器用旁路電容供電（1 1）給內(nèi)部晶體管提供偏置）給內(nèi)部晶體管提供偏置（2 2）通過運算放大器反過來又要將電源給輸出負）通過運算放大器反過來又要將電源給輸出負載和反饋網(wǎng)絡供電載和反饋網(wǎng)絡供電16,oEECCQi iiI靜態(tài)電源電流靜態(tài)電源電流反相輸入的電流流向和功率耗散反相輸入的電流流向和功率耗散在整個運算放大器中，載有電流的只有兩個回路：放在整個運算放大器中，載有電流的只有兩個回路：放大器輸出與輸出負載構成的大器輸出與輸出負載構成的驅動回路驅動回路；以及從運算放；以及從運

9、算放大器正端電源到負端電源構成的大器正端電源到負端電源構成的供電回路供電回路。0,oEECCQiiiI17oEECCiii 同相輸入的電流流向和功率耗散同相輸入的電流流向和功率耗散18電流流向和功率耗散的例題電流流向和功率耗散的例題1 1：一反相放大器一反相放大器 驅動一驅動一 的負載。的負載。 V3,k20 ,k1021IvRRk2; , ,50 (1)oEECCiiimA.IQ和求假定(2)(2)求運算放大器的內(nèi)求運算放大器的內(nèi)部功率耗散。部功率耗散。19多少？上時，電壓將會變化的負載接到這個電壓源，當將一個設定為如果的電壓源。（的電位器設計一個這樣運算放大器和一只利用一塊。（變的電壓源是很方便的范圍內(nèi)可，有一臺在當運算放大器作實驗時1kV10v)100k741)10Vv10VSsba 75 , V/mV200 , M2741odrar參數(shù)電流流向和功率耗散的例題電流流向和功率耗散的例題2 2：20器內(nèi)部耗散的功率。和電