2、运算放大器课件.pptVIP

例2. 4. 2 作业 2.1.2 2.3.2 2.4.4 2.4.6 2.4.4 积分电路和微分电路 1. 积分电路 式中，负号表示vO与vI在相位上是相反的。 根据“虚短”，得 根据“虚断”，得 因此 电容器被充电，其充电电流为 设电容器C的初始电压为零，则 （积分运算） 2.4.4 积分电路和微分电路 当vI为阶跃电压时，有 vO与 t 成线性关系 1. 积分电路 2.4.4 积分电路和微分电路 2. 微分电路 p37 end Vi=sinωt V。=-RCωcos ωt, 1 2 3 4 集成运放是模拟集成电路中应用极为广泛的一种器件，用于信号的运算、处理、变换、测量和信号产生电路，还可用于开关电路。 本章首先介绍集成运放内部的主要结构、理想运算放大器和电路模型。然后用线性电路理论分析由理想运放和电阻、电容等元件构成的简单应用电路，包括基本的同相放大，反相放大和由它组成的减法、加法、积分、微分电路及仪用放大器。 1运放是将大量三极管、电阻、电容等元件及它们之间的连线制作在同一小块硅片上，具有一定功能。它的电路结构由图2.1.1内部结构框图表示。输入级由差分式放大电路组成，利用它的电路对称性可提高整个电路的性能;中间电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成；输出级的电压增益为1，为负载提供一定的功率，电路由两个电源v+和v-供电。整个电路有两个输入端P和N，一个输出端O，它们的电压都是以正、负电源的中间接点作为参考电位点。P, N两端分别称为同相输入端和反相输入端，当同相输入端加入电压信号Vp时，在O端得到的输出电压V0 与 Vp同相…….反相。 1 从信号传输的过程来考虑，当两输入信号电压Vp和VN加到差分放大输入级的两输入端时，该级的输出电压VO1= AV1 (Vp - VN )，其中AV1是输入级的电压增益。 VO1信号传送到中间级进行电压放大，从而在该级的输出端产生 VO2 = AV1 AV2 ( Vp - VN ).输出级无电压放大功能(AV3=1)，但它能利用电压VO2的控制作用，从而能对外接低阻值的负载供给一定的功率 电路模型中的输出电压V。不可能超越正、负电源电压值。V+和V-是输出电压的正、负饱和极限值。实际运放的输出电压在V+和V-之间 。只有在理想情况下， V。可达到正、负饱和极限值。 1 输出电压V。不可能超越正、负电源电压值，也就是说，V+和V-是V。的正、负饱和极限值(+Vom=V+; -Vom=V-). 实际运放的输出电压V0的变化范围，往往是低于V+ ，而又高于V-的值，只有在理想情况下，V。的变化范围才扩展到正、负饱和极限值。 2 由于开环电压增益Av0的值较高，至少为104，通常可高达106甚至更高。 3 当V0未达到饱和极限，则差分输入电压(VP - VN)趋近零。当V0位于V+与V-之间，则运放必将工作在线性区。 4 ri 值较大，通常为106 Ω或更高，使 iP≈ 0、iN≈ 0 5 R0 值较大，通常为100 Ω或更低 许多由运放组成的功能电路都是在同相输入和反相输入这两种放大电路的基础上的组合或演变而来的,本节讨论这两种最基本的放大电路 。在分析运放组成的各种应用电路时，其中的运放均视为理想运放。 1 图2. 3. 1 a 输入信号电压Vi(=Vp)加到运放的同相输入端“+”和地之间，输出电压Vo通过R2和R1的分压，得Vn=Vf=VoR1/(R1+R2)，作用于反相输入端“-”。由于，Vn是由输出电压Vo经反馈元件R1、R2送回到运放的反相输入端“-”，所以，Vf在此称为反馈电压。 2 建立小信号模型就是将非线性器件做线性化处理，从而有效简化放大电路的设计和分析。 1 下面介绍负反馈的概念。图2. 3. 1 a中，当输入信号电压Vi的瞬时电位变化后的极性如图中的(+)号所示，由于输入信号电压Vi（=Vp）加到同相端，输出电压V。的极性与Vi相同。反相输入端的电压Vn为反馈电压，其极性亦为（+），那么净输入电压Vid=Vi-Vf=Vp-Vn比无反馈时减小了，Vn抵消了Vi的一部分，使放大电路的输出电压V。减小了，放大电路的电压增益Av=Vo/Vi也减小了。因而这时引入的反馈是负反馈。这个过程可表示为2 1建立小信号模型就是将非线性器件做线性化处理，从而有效简化放大电路的设计和分析。 1 2 式中Av为接入负反馈后的电压增益，称为闭环电压增益。Av始终为正值，表示Vo与Vi同相，并且Av总是大于1，至少等于1。Av