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各类运放原理介绍
* 6.2 集成运放性能参数及对应用电路的影响 6.4 集成电压比较器 6.3 高精度和高速宽带集成运放 6.1 集成运放应用电路的组成原理 第六章 集成运算放大器及其应用电路 6.1 集成运放应用电路的组成原理 根据集成运放自身所处的工作状态,运放应用电路分:线性应用电路和非线性应用电路两大类。 线性应用电路 - + A Z1 Zf vo vs1 vs2 i Z1或Zf采用非线性器件(如三极管),则可构成对数、反对数、乘法、除法等运算电路。 Z1或Zf采用线性器件(R、C),则可构成加、减、积分、微分等运算电路。 组成:集成运放外加深度负反馈。 因负反馈作用,使运放小信号工作,故运放处于线性状态。 非线性应用电路 - + A vo vI VREF 组成特点:运放开环工作。 由于开环工作时运放增益很大,因此较小的输入电压,即可使运放输出进入非线区工作。例如电压比较器。 6.1.1 集成运放理想化条件下两条重要法则 理想运放 失调和漂移?0 推论 因 则 因 则 说明: 相当于运放两输入端“虚短路”。 虚短路不能理解为两输入端短接,只是(v–-v+)的值小到了可以忽略不计的程度。实际上,运放正是利用这个极其微小的差值进行电压放大的。 同样,虚断路不能理解为输入端开路,只是输入电流小到了可以忽略不计的程度。 相当于运放两输入端“虚断路”。 实际运放低频工作时特性接近理想化,因此可利用“虚短、虚断”运算法则分析运放应用电路。此时,电路输出只与外部反馈网络参数有关,而不涉及运放内部电路。 集成运放基本应用电路 反相放大器 - + A R1 Rf +- vs vo if i1 类型:电压并联负反馈 因 则 反相输入端“虚地”。 因 则 由图 输出电压表达式: 输入电阻 输出电阻 因 因深度电压负反馈 , 同相放大器 - + A R1 Rf +- vs vo if i1 类型:电压串联负反馈 因 则 注:同相放大器不存在“虚地”。 因 由图 输出电压表达式: 输入电阻 输出电阻 因深度电压负反馈 , 因 则 同相跟随器 - + A +- vs vo 由图得 因 由于 所以,同相跟随器性能优于射随器。 归纳与推广 当R1 、Rf为线性电抗元件时,在复频域内: 反相放大器 同相放大器 拉氏反变换 得 注:拉氏反变换时 加、减运算电路 反相加法器 6.1.2 运算电路 - + A R2 Rf +- vs2 vo if i2 R1 i1 +- vs1 因 则 因 则 即 整理得 说明:线性电路除可以采用“虚短、虚断”概念外,还可采 用叠加原理进行分析。 令vs2=0 则 令vs1=0 则 例如 同相加法器 - + A R2 Rf +- vs1 vo R1 +- vs2 R3 利用叠加原理: 则 减法器 Rf - + A R3 vs1 vo R2 vs2 R1 令vs2=0, 则 令vs1=0, 积分和微分电路 有源积分器 - + A R C +- vs vo 方法一:利用运算法则 则 方法二:利用拉氏变换 拉氏反变换得 有源微分器 利用拉氏变换: 拉氏反变换得 - + A R C +- vs vo 波形变换 t vs 0 输入方波 积分输出三角波 vo t 0 微分输出尖脉冲 t vo 0 对数、反对数变换器 对数变换器 - + A R +- vs vo 利用运算法得: 由于 整理得 缺点: vo受温度影响大、动态范围小。 vs必须大于0。 改进型对数变换器 -+ A1 +- vs vo +- A2 VCC +- RL R3 R4 to vB2 R2 R5 T1 T2 R1 iC2 iC1 由图 由于 (很小) 则 (T1、T2特性相同) 利用R4补偿VT ,改善温度特性。 vS大范围变化时, vO 变化很小。 反对数变换器 利用运算法则得 由于 整理得 缺点: vo受温度影响大。 vs必须小于0。 - + A R +- vs vo T 乘、除法器 vo1 -+ A1 vX RX iX R1 iX T1 vo2 -+ A2 vY RY iY R2 iY T2 -+ A4 T4 iO vO R4 iO -+ A3 R3 vo3 T3 vZ RZ iZ iZ 因T1、T2、T3、T4 构成跨导线性环, 则 分析方法一: 由图 整理得 (实现乘、除运算) vo1 -+ A1 vX RX iX R1 iX T1 vo2 -+ A2 vY RY iY R2 iY T2 -+ A4 T4 iO vO R4 iO -+ A3 R3 vo3 T3 vZ RZ iZ iZ 分析方法二: A1、A2、A3对数放大器
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