[信息与通信]第七章 集成运算放大电路及其应用.ppt

模拟电子技术第七 章 集成运算放大电路及其应用 学习目的及要求 7.4 理想运算放大器 7.5 负反馈放大电路 7.6 集成运算放大器的线性应用 为简化分析过程，同时又能满足实际工程的需要，常把集成运放理想化，集成运放的理想化参数为： 7.4.2 理想运放的技术指标 ① 开环差模电压放大倍数Aod→∞。 ② 差模输入电阻Rid→∞。 ③ 开环输出电阻Ro→0。 ④ 共模抑制比KCMR→∞。 ⑤ 输入失调电压、失调电流以及他们的零漂均为零。 7.4.3 理想运放的工作状态 图7.13 集成运放 根据集成运放的实际特性和理想特性，可画出相应的电压传输特性。电压传输特性给出了集成运放开环时输出电压与输入电压之间的关系。 图7.14 集成运放的传输特性 1、线性区 当集成运放工作在线性区时，集成运放的输出电压与其两个输入端的电压之间存在着线性放大关系： 根据集成运放的理想化条件，可以导出两个结论，作为集成运放在线性区工作的重要分析依据： 1）虚短：由Aod=∞，得u＋=u－，即理想运放两个输入端的电位相等。两点等电位相当于短路，实际上两个输入端并未真正短接，因此称为虚短。 图7.14 集成运放的传输特性 1、线性区 当集成运放工作在线性区时，集成运放的输出电压与其两个输入端的电压之间存在着线性放大关系： 根据集成运放的理想化条件，可以导出两个结论，作为集成运放在线性区工作的重要分析依据： 2）虚断：由Ri=∞，得i＋＝i－＝0，两个输入端的电流恒为零。电流为零相当于断路，但实际上两个输入端并未真正断开，因此称为虚断； 图7.14 集成运放的传输特性 2、非线性区 当运放的工作信号超出了线性放大的范围，运放将会工作在非线性区，这时输出电压将达到饱和。 理想运放工作在非线性区时，也有两个重要特点： 1）u+u-时，uo=+Uom u+u-时，uo=-Uom 在非线性区内，运放的差模输入电压（ u+-u-）可能很大，这时 ， 虚短现象不复存在。 图7.14 集成运放的传输特性 2、非线性区 当运放的工作信号超出了线性放大的范围，运放将会工作在非线性区，这时输出电压将达到饱和。 理想运放工作在非线性区时，也有两个重要特点： 2）由Ri=∞，得i＋＝i－＝0，两个输入端的电流恒为零。 因此，理想运放工作在不同状态时，其表现出的特点也不相同，在分析各种应用电路时，必须判断其中的集成运放究竟工作在哪种状态。 集成运放的应用分为线性应用和非线性应用两大类。当集成运放通过外接电路引入负反馈时，集成运放成闭环并工作在线性区，可构成模拟信号运算放大电路、正弦波振荡电路和有源滤波电路等；若工作在非线性区，集成运放则可构成各种电压比较器和矩形波发生器等。 由于集成运放的电压放大倍数相当高，即使输入电压很小，仍有可能使集成运放超出线性工作范围，为了保证运放工作在线性区，一般情况下，必须在电路中引入深度负反馈，以减小直接加在运放两个输入端的净输入电压。 7.5.1 反馈的基本概念 在电子系统中，把放大电路输出量（电压或电流）的部分或全部，经过一定的电路或元件反送回到放大电路的输入端来影响输入量（电压或电流）的连接方式称为反馈。有反馈的放大电路称为反馈放大电路。 + - 图7.15 反馈放大电路的方框图 直流反馈和交流反馈 根据反馈信号的性质进行分类，反馈可以分为交流反馈和直流反馈。 1、定义 （1）直流反馈： 反馈信号中只包含直流成分。 （2）交流反馈： 反馈信号中只包含交流成分 2、判定方法 交流反馈和直流反馈的判定，可以通过画反馈放大电路的交、直流通路来完成。 7.5.2 反馈的分类及其判定方法 在直流通路中，如果反馈回路存在，即为直流反馈；在交流通路中，如果反馈回路存在，即为交流反馈；如果在直、交流通路中，反馈回路都存在，即为交、直流反馈。 例2、判断下列电路的交直流反馈类型。 图7.17 直流反馈 交流反馈 按照反馈信号极性的不同进行分类，反馈可以分为正反馈和负反馈。 正反馈和负反馈 引入的反馈信号Xf增强了外加输入信号的作用，使放大电路的净输入信号增加，称为正反馈；反之，引入的反馈信号Xf削弱了外加输入信号的作用，使放大电路的净输入信号减小，称为负反馈。 1、定义 2、判定方法 常用电压瞬时极性法判定电路中引入反馈的极性，具体方法如下。 1）先假设输入信号某一时刻的瞬时极性为正（用“+”表示）或负（用“-”表示），“＋”号表示该信号变化是增大的；用“-”号表示该信号变化是减小的。 2）根据输入信号与输出信号的相位关系，逐步推断电路有关各点此时的极性，最终确定输出信号和反馈信号的瞬时极性。 3）再根据反馈信号与输入信号的连接情况，分析净输入