模電課件26第七章集成運放基本電路

模電課件26第七章集成運放基本電路理想運放的等效模型和分析方法理想運放的等效模型和分析方法1理想運放等效模型：

(1)“零子”：端子間電壓為零，流過電流為零的二端電路元件。

(2)“極子”：端子間電壓為某一常數(shù)，流過電流為任意值的二端電路元件。

“零子”的電路符號“極子”的電路符號uo“極子”相當(dāng)于理想電壓源(3)理想運算放大器的等效模型理想運算放大器的開環(huán)電壓增益Aod=∞

uuou∞

虛短差模輸入電阻

Rid=∞∞

iidi+i-虛斷Ⅰ：理想運放輸出為有限值uo

理想運放輸入端可看作“零子”II：理想運放輸出電阻Rod=0相當(dāng)于理想電壓源輸出端相當(dāng)于“極子”i-運放電路簡化分析的要點輸出端相當(dāng)于理想電壓源虛斷虛短uuouR’運放構(gòu)成的兩種基本負反饋電路1反相放大器uoRfuuiii+ifi-ui平衡電阻R’=Rf//R1何種反饋？電壓并聯(lián)深度負反饋②電路性能分析：

①電路結(jié)構(gòu)：

由虛斷：由虛短：R1“虛地”“虛地”是反相放大器的特點反相比例運算放大器完成比例運算Rif輸入電阻電壓增益R1ui2同相放大器①電路結(jié)構(gòu)：

uoRfuui1i+ifi-R’平衡電阻R’=Rf//R1何種反饋？電壓串聯(lián)深度負反饋②電路性能分析：

由虛斷：由虛短：電壓增益P249（7－10）輸入電阻輸出電阻電壓串聯(lián)深度負反饋R1uiuoRfuuR’電壓跟隨器uRfuoridR1uiiifi-實際運放Aod≠∞，rid≠∞R’uoRfuuiii+ifi-uiR10rid≠∞理想運放反相放大器相對誤差A(yù)od≠∞，rid≠∞產(chǎn)生的相對誤差集成運算放大器的線性應(yīng)用加法運算電路反相加法運算電路同相加法運算電路差動加法運算電路uuou1反相加法運算電路R’uoii1i+ifi-ui1R1RfR2ui2R3ui3平衡電阻R’=Rf//R1//R2//R3由虛斷：ii2ii3由虛短：由虛地：若R1＝R2＝R3＝R反相加法運算電路優(yōu)點（1）改變R1R2R3可調(diào)相加比例參數(shù)

（2）由于疊加點為虛地，輸入信號之間滿足線性疊加定理，互不影響。2同相加法運算電路電路平衡Rf//R=R’//R1//R2//R3由虛斷：ii3R2ui2R3ui3ii2R1ui1uoRfuui+ifi-Rii1R’iR’由虛短：消除u+和u-得uo和ui關(guān)系式若R1＝R2＝R3Rui1uoRfuui1i+ifi-R1同相加法運算電路缺點輸入信號之間相互影響iR1uiuoRfuui1i+ifi-R’由虛斷：ii3R2ui2R3ui3ii2R1ui1uoRfuui+ifi-Rii1R’iiR’ii3R2ui2R3ui3ii2R1ui1uoRfuui+ifi-Rii1R’iR’i

ui2R2R1ui1uoRfuui+ifi-ii1R’ii2平衡電阻R’//R2=Rf//R1由虛斷：由虛短：一般要求：R’=RfR2=R1Rf差模電壓增益ui2R2R1ui1uoRfuui+ifi-ii1R’ii2R3R1u1uoR’R/2R’R/2u2R2R4例1求輸出電壓表達式uo2uo1同相放大器輸出同相放大器輸出差動放大器輸出例2求輸出電壓表達式R’uoR2uui1i+i2i-uiR1R4R3i4i3由虛斷：Ｍ由“虛地”uoR4ui2R1R1ui1uui+i-R2R2R3R5例3求輸出電壓表達式i3ii1ii2由虛斷：uo1由虛短：由反相放大器：例4求輸出電壓表達式ui4R’uoii1i+ii4i-ui1R1R2ui2R3ui3ii2ii3KuXuYYXuo1R4由虛斷：由“虛地”例5試設(shè)計一個加減運算電路，使uo=10ui1+8ui2-20ui3加減運算電路的設(shè)計步驟先根據(jù)函數(shù)關(guān)系畫出電路，然后計算參數(shù)R3ui3ii3i+uoRfifi-R’R1ui1ii1R2ui2ii2解(1)畫出電路(2)計算電阻平衡電阻R’//R1//R2=Rf//R3取Rf=240kΩ一般取Rf=（幾kΩ至1MΩ）作業(yè)：P2687.4.3積分器1反相積分器R’uoRfuuiii+iCi-uiR平衡電阻R’=RuC由虛斷：由“虛地”實現(xiàn)模擬信號的積分運算，還可實現(xiàn)延時、移相、波形變換作用R’uoRfuuiii+iCi-uiRuCR’uoRfuuiii+i-uiR反相放大器輸出當(dāng)s=jω→0時，uo(s)→∞uo(s)→±VCC阻塞失真Auf(s)→∞R’uoZ2uuiii+i-uiZ12實際應(yīng)用的積分器R’uouuiii+i-uiRuCRf反相比例放大器輸出當(dāng)s=jω→0時，Auf(s)→-Rf/R避免阻塞失真當(dāng)sRfRC>>R時R’uoRfuuiii+ifi-uiR微分器實現(xiàn)模擬信號的微分運算，還可實現(xiàn)移相、波形變換作用uCiC1反相微分器平衡電阻R’=Rf由虛斷：由“虛地”R’uoZfuuiii+i-uiZ1反相放大器輸出iCuCR’uoRfuui+ifi-uiCfR2實際應(yīng)用的微分器R限制輸入電流，降低高頻噪聲ω↑→1/ωC↓→iC↑→高頻噪聲Cf相位補償，抑制自激振蕩對數(shù)和指數(shù)運算電路R’uoRfuuiii+ifi-uiRiD由虛斷：由于PN結(jié)電壓與電流之間的關(guān)系

由“虛地”icuBE基本對數(shù)運算電路的缺點（1）由于UT和IS是溫度的函數(shù)，因此運算精度受溫度的影響。（2）UD＝u－－uo>>UT在小信號時誤差大。（3）只在一定范圍內(nèi)滿足

1對數(shù)運算電路R’iii+i-uiRicuBER’iii+i-uiRicuBERfRfi+uo2R1R1uo1uouuifi-（1）利用參數(shù)相同的對管抵消溫度對Is的影響改進措施（2）利用熱敏電阻補償溫度對UT的影響2指數(shù)運算電路R’uoRfiii+ifi-uiRuBER’uoRfiii+ifi-uiRiD由虛斷：由“虛地”基本對數(shù)運算電路的缺點（1）由于UT和IS是溫度的函數(shù)，因此運算精度受溫度的影響