[工程科技]第二章 运算放大器.ppt

(2) 求各电阻值。 vo=10vi1+ 8vi2 – 20vi3 ? R3 Rf + vi1 vo R2 R1 vi2 R4 vi3 * 电子技术基础 第二章 运算放大器 模拟电路部分 2.1 集成电路运算放大器 1. 集成运放的内部组成单元 ?VEE +VCC v+ vo v– 反相 输入端 同相 输入端 T3 T4 T5 T1 T2 IS 原理框图： 输入级 中间级 输出级 与vo反相 与vo同相 Ri 大: 几十k? ? 几百 k? 运放的特点： KCMR 很大 Ro 小：几十 ? 几百? Ao 很大: 104 ? 107 理想运放： Ri ? ? KCMR ? ? Ro ? 0 Ao ? ? 运放符号： ＋ － v－ v+ vo － ＋ ＋ v－ v+ vo ? Ao 国际符号 国内符号 2. 运放的电路模型 开环电压增益Avo的值很高，输入电阻ri较大，输出电阻ro较小。 vi vo +VOM -VOM ? Ao越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。 vi vo _ + 例：若VOM=12V，Ao=106， 则|vi|12?V时，运放 处于线性区。 线性放大区 运放工作在线性区时的特点 由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的理想运放。 理想运放的条件 虚短路 放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。 虚断路 运放工作在线性区的特点 2.2 理想运算放大器 virtual short virtual open 分析运放组成的线性电路的出发点 虚短路 虚开路 放大倍数与负载无关， 可以分开分析。 信号的放大、运算 有源滤波电路 运放线性应用 v+ vo _ + v– Ii 比例运算电路 作用：将信号按比例放大。 类型：同相比例放大和反相比例放大。 方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。 2.3 基本线性运放电路 2.3.1 同相比例运算电路 v-= v+= vi 反馈方式：电压串联负反馈，输入电阻高。 结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。 _ + R2 R1 RP vi vo 同相比例电路的特点： 3. 共模输入电压为vi，因此对运放的共模抑制比要求高。 1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。 2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。 _ + vi vo 此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。 电压跟随器 结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。 i1= i2 1. 放大倍数 虚短路 虚断路 2.3.2 反相比例运算电路 结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。 vo _ + R2 R1 RP vi i1 i2 2. 电路的输入电阻 ri=R1 平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。 RP =R1 // R2 为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大R2，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。 vo _ + R2 R1 RP vi i1 i2 4. 共模电压 输入电阻小、共模电压为 0 以及“虚地”是反相输入的特点。 3. 反馈方式 电压并联负反馈 输出电阻很小！ vo _ + R2 R1 RP vi i1 i2 电位为0，虚地 virtual ground 反相比例电路的特点： 1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比要求低。 2. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。 3. 由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对输入电流有一定的要求。 4. 在放大倍数较大时，该电路结构不再适用 。 i1 i2 i4 i3 M 例：求Av =? i1= i2 虚短路 虚断路 vo _ + R2 R1 RP vi R4 R3 该放大电路，在放大倍数较大时，可避免使用大电阻。但R3的存在，削弱了负反馈。 2.4 比例放大电路的其他应用 作用：将若干个输入信号之和或之差按比例放大。 类型：同相求和和反相求和。 方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。 加减运算电路 2.4.1 求差电路 vo + ? Rf R1 R3 vi2 R2 vi1 解出： 例：求电路的输出电压表达式 + ? + ?