OPAMP_090324浅析.ppt

CONFIDENTIAL Mask Division Feb 12, 2009 */28 CONFIDENTIAL Feb 12, 2009 回路学习 第一讲 VREF 基础知识 回路学习第二讲 OPAMP 基础知识 一、 OPAMP电路的概念及历史简介 二、 OPAMP的电路符号 三、 OPAMP理想运放的操作原理 四、 OPAMP回路的动作说明 五、 常见OPAMP回路举例 六、 介绍几个OPAMP需要评价的性能指标 第二讲 OPAMP 基础知识 第二讲 OPAMP 基础知识 一 OPAMP电路的概念及历史简介 1.OPAMP电路的概念 运算放大器（Operational Amplifier, 简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合，差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。 运算放大器简称“运放”，其作用是调节和放大模拟信号。 封装完成的芯片实物例： 第二讲 OPAMP 基础知识 2.OPAMP电路的历史简介 第一个使用真空管设计的放大器大约在1930年前后完成，这个放大器可以执行加与减的工作。 运算放大器最早被设计出来的目的是将电压类比成数字，用来进行加、减、乘、除的运算，同时也成为实现模拟计算机（analog computer）的基本建构方块。然而，理想运算放大器在电路系统设计上的用途却远超过加减乘除的计算。今日的运算放大器，无论是使用晶体管（Transistor）或真空管（Vacuum Tube）、分立式（Discrete）元件或集成电路（IC-Integrated Circuits）元件，运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。早期的运算放大器是使用真空管设计，现在则多半是集成电路式的元件，但是如果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的需求时，常常会利用分立式元件来实现这些特殊规格的运算放大器。 第二讲 OPAMP 基础知识 二 OPAMP的电路符号 右图是一个标准运算放大器的电路符号 运算放大器的电路符号及各端点说明如下： V+：非反相输入端（non-inverting input） V?：反相输入端（inverting input） Vout: 输出端（output） VS+: 正电源端（亦可能以VDD、VCC或VCC + 表示） VS?: 负电源端（亦可能以VSS、VEE或VCC ? 表示） 第二讲 OPAMP 基础知识 一个理想的运算放大器（ideal OPAMP）必须具备下列特性： a.无限大的输入阻抗（Zin=∞）：理想运放的输入端不容许任何电流流入，即V+与V-两端点的电流讯号恒为0，亦即输入阻抗无限大。 b.趋近于0的输出阻抗（Zout=0）：理想运放的输出端是一个完美的电压源，无论流至放大器负载的电流如何变化，放大器的输出电压恒为一定值，亦即输出阻抗为0。 c.无限大的开回路增益（Ad=∞）：理想运算放大器的一个重要性质就是开回路的状态下，输入端的差动讯号有无限大的电压增益，这个特性使得运算放大器十分适合在实际应用时加上负反馈组态。 d.无限大的共模排斥比（CMRR=∞）：理想运算放大器只能对V+与V-两端点电压的差值有反应，亦即只放大[(V+)?(V?)]的部份。对于两输入讯号的相同的部分（即共模讯号）将完全忽略不计。 e.无限大的频宽：理想的运算放大器对于任何频率的输入讯号都将以一样的差动增益放大之，不因为讯号频率的改变而改变。 第二讲 OPAMP 基础知识 注： 电源端点VS+和VS?的表示方法有很多种，但不管如何表示，电源端点的功能都是一样的。(为了电路图的简洁起见，电源端点有时会被省略，采用文字直接说明)而在不会造成电路错接的前提下，正负输入端在电路图里可以依照设计者的需要而对调，但是电源端通常不会这么做。 输入端 电源端 输出端 第二讲 OPAMP 基础知识 两种常见的理想运放如右图所示： 三 OPAMP理想运放的操作原理 通过电阻元件(更普遍地是通过阻抗元件)施加的负反馈可以产生两种经典的闭环运放： 反相放大器(a)和非反相放大器(b) 由这些配置中的闭环增益的经典等式显示，放大器的增益基本上只取决于反馈元件。另外，负反馈还可以提供稳定、无失真的输出电压。 第二讲 OPAMP 基础知识 四 OPAMP回路的动作说明 回路的起作用的过程可以从两个方面来考虑： （a）电压→电流变换 （b）电流→电流变换 ① Current mirror Current mirror Important wire 动作电流I1与I2为容积相同的定电流。 当电压Vin(+)