模拟电子技术 查丽斌1第一章 模拟集成运算放大电路.pptx

模拟电子技术基础Fundamentals of Analog Electronics 第1章 模拟集成运算放大电路 张敏 QQ：646606399 南区光电大楼S604B 接访时间：每周三上午9:30-11:30 第1章 模拟集成运算放大电路 1.1 放大电路概述及其主要性能指标 1.2 集成电路运算放大器 1.3 理想集成运算放大器 1.4 基本运算电路 1.5 集成运放的单电源供电 1.1 放大电路概述及其主要性能指标 放大的本质：能量的控制，利用有源元件实现 至少一路直流电源供电，是能源 判断电路能否放大的基本出发点 放大的特征：功率放大 常用正弦波做测试信号 放大的对象：变化量 放大的基本要求：不失真——放大的前提 输入信号为零时为静态。 一、 放大电路概述 二、 放大电路的方框图及其主要性能指标 1. 放大倍数：输出量与输入量之比 电压放大倍数是最常被研究和测试的参数 对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。 研究的是动态性能 2. 输入电阻和输出电阻 将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。 带RL时的输出电压有效值 从输入端看进去的 等效电阻 空载时输出电压有效值 二、 放大电路的方框图及其主要性能指标 3、通频带 由于电容、电感及半导体元件的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。 衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。 二、 放大电路的方框图及其主要性能指标 将集成运放看成为一个“黑盒子”， 1.2 模拟集成电路运算放大器 一、 集成电路运算放大器的内部组成单元 三、集成运放的符号及电压传输特性 集成运算放大电路因最初为实现信号的运算而得名。 高性能：输入电阻很大、输出电阻很小、差模放大倍数很大、共模放大倍数很小、频带很宽、受温度的影响很小…… 不同型号的集成运放供电电源不同，有的两路电源供电，有的一路电源供电，有的两种情况均可。缺省时认为是±VCC （常为±15V ）供电。 1. 符号 极性相同 极性相反 集成运算放大器是电压放大器，因此可用双口网络来表示。 输入电阻 输出电阻 开环电压放大倍数 2．集成运算放大器的电路模型 3．电压传输特性:输出电压与输入电压的函数关系 线性区 非线性区 输出不是高电平+UOM就是低电平-UOM 若±UOM= ±14V，Aod=5105，则为保证集成运放工作在线性区，输入信号的范围为多少？|uP-uN|＜28μV ±UOM的值决定于什么？ 1.3 理想集成运算放大器 一、理想运放的参数： 差模输入电阻rid=∞、 输出电阻ro=0、 开环增益Aod=∞、 频带无限宽、温度对参数无影响 问题： 若将输入信号直接加在理想运放的输入端，则理想运放有可能工作在线性区吗？ 负载电阻的阻值变化时，理想运放的输出电压变化吗？为什么？ 理想运放的符号与简化电路模型如图所示 (不能， 因Aod=∞，需引入负反馈) (不变，输出等效为恒压源) 有限值 无穷大 为保证理想运放工作在线性区，必须引入负反馈。 无源网络 反馈：将放大电路的输出量通过一定的方式引回到输入回路来影响输入量，称为反馈。 正、负反馈：若反馈的结果使输出量的变化增大，则称为正反馈；若反馈的结果使输出量的变化减小，则称为负反馈。 UO ↑→ U_↑→ UO ↓ 1. 电路结构 二、理想运放工作在线性区的特点 由于UO为有限值，Aod＝∞，因而净输入电压U+－U_＝0，即 因为净输入电压为零，又因为输入电阻为无穷大，所以两个输入端的输入电流也均为零，即 “虚短”和“虚断”是分析工作在线性区的集成运放的应用电路的两个基本出发点。 2.工作在线性区的特点 三、理想运放工作在非线性区的特点 1. 电路特征 理想运放工作在开环状态 引入正反馈，使其输出量的变化增大 开环、正反馈 无源网络 2.理想运放工作在非线性区的特点： 输出电压只有高、低两种电平 因为净输入电压为零，又因为输入电阻为无穷大，所以两个输入端的输入电流也均为零，即 工作在非线性区的理想运放仍具有“虚断”的特点，但一般不具有“虚短”的特点。 一、比例运算电路 1.4 基本运算电路 电路的输入电阻为多少？ 2) Rp＝？为什么？ 虚地 1. 反相输入 Rp=R∥Rf 3) 若要Ri＝100kΩ，比例系数为－10，Rf＝？ 保证输入级的对称性 Au 4) 若要用反相输入比例运算电路做放大电路，则Au=？ （可作为公式直接使用） 运算关系的分析方法：节点电流法 输入电阻为多少？ 一、比例运算电路 （可作为公式直接使用） 2. 同相输入 同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器 一、比例运算电路 电压跟随器的作用 无电压跟随器时