重庆大学模电〔唐治德版〕第2章集成运算放特性.pptVIP

电气工程学院 第2章 集成运算放大器的开环特性和等效模型 2.1 放大电路基础 2.2 运算放大器的基本概念 2.3 运算放大器的开环传输特性 2.4 运算放大器的线性模型 2.5 运算放大器的非线性模型 通常将直流电压源对输出电压的影响等效为对输入信号的影响，然后，利用交流等效电路计算输出失调电压。 1．运算放大器内部电路的影响 由于运放内部电路的结构不理想, 产生输出失调电压Voo。 称为输入失调电压 + -VEE VCC RL RN RP 2．运算放大器外部电路的影响 + -VEE VCC RL RN RP IBP IBN 电源在输入端产生偏执电流。 定义： 输入偏置电流 输入失调电流 假设 2.1.1 放大电路的概念 2.1.2 放大电路的等效模型 2.1.3 放大电路的主要性能指标 2.1 放大电路基础 2.1.1 放大电路的概念 信号放大是对信号乘比例系数的运算，比例系数称为增益或放大倍数。 音频 放大器 +V 扩音机放大电路框图 当有声波输入时，拾音器将声波转换为电压信号，音频放大器将其幅度和功率放大并驱动扬声器，扬声器将输出电压信号还原成较强的声波。 当无声波输入时，拾音器输出电压为0，音频放大器的输出电压亦为0，扬声器没有声波输出，即直流电源+V不直接产生输出电压。 虽然直流电源不能直接产生电压输出，但直流电源却是输出信号功率的源泉。例如，当关掉电源时，扬声器无声音输出。 放大器的实质是信号功率的放大。 放大器必需包含有将直流电源功率转换为信号功率的电子元器件，称为有源元件。由电路理论可知，有源元器件在电路中可以等效为受控电源。 对于输入输出信号而言，包括直流电源在内的放大电路等效为含有受控源的电阻性二端口网络。 放大电路框图 放大器 Vi Vo + - - + ii io RS VS + - RL VS 信号源电压 RS内阻 RL 负载 放大电路的增益定义为： 根据信号的性质，增益分为： 电压增益： （无量纲） 2. 电流增益： （无量纲） 3. 互阻增益： 4. 互导增益： （电阻量纲） （电导量纲） 5. 功率增益： 对于电阻性负载： 放大电路框图 放大器 Vi Vo + - - + ii io RS VS + - RL （无量纲） 随时间变化的电压或电流等 end 放大器 Vi Vo + - - + ii io RS VS + - RL 电压放大模型 Vi Vo + - - + ii io RS VS RL Ro Ri AVOVi + + - - 与放大电路的外特性等效的电路称为放大电路的等效模型。 2.1.2 放大电路的等效模型 1.电压放大模型 含有受控源的电阻性二端网络 从输出端看：等效为输出电阻和受控电压源串联。 戴维宁定理 从输入端看的电路等效为输入电阻Ri。 开路电压增益 电压增益 受控源Avovi反映了放大电路的电压放大能力和功率放大能力，即将直流电压源输出功率转换为信号功率的能力。 带负载时 输出电压： 负载电压增益： 输入电压： 信号源电压增益： 电压放大模型 Vi Vo + - - + ii io RS VS RL Ro Ri AVOVi + + - - 输入电流： 结 论： 输出电阻越小、开路增益和输入电阻越大，则输出电压越大。 综上所述，设计放大器时，总是希望其开路电压增益和输入电阻大（Ri RS）、输出电阻很小（RoRL）。 一个理想放大器的输入电阻为无穷大、输出电阻为0，等效为一个理想的电压控制电压源。 电压放大模型 Vi Vo + - - + ii io RS VS RL Ro Ri AVOVi + + - - 为了增大电压增益，可用多个放大电路级联。 Ro2 Ri2 AVO2Vo1 + Vi Vo1 + - - + ii io RS VS RL Ro1 Ri1 AVO1Vi + - + Vo + 结 论： 级联放大器的电压增益等于各个单级放大器的增益之积，输入电阻等于第一级的输入电阻（Ri1），输出电阻等于最末级的输出电阻（Ro2）。 iS RL ii io RS Ro Ri Aisii (2) 电流放大模型 (1)电压放大模型 Vi Vo + - - + ii io RS VS RL Ro Ri AVOVi + + - - 对信号源或受控源进行等效变换，电压放大模型可等效变换为电流放大