运算放大器 (2)2精.ppt
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1、运算放大器第1页,本讲稿共49页第第 11 章章运算放大器运算放大器第2页,本讲稿共49页11.1 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍11.2 运算放大电路中的负反馈运算放大电路中的负反馈11.3 运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用 第第1 11章运算放大器章运算放大器第3页,本讲稿共49页11.1.1 集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。集成电路。特点:高
2、增益、高可靠性、低成本、小尺寸特点:高增益、高可靠性、低成本、小尺寸特点:高增益、高可靠性、低成本、小尺寸特点:高增益、高可靠性、低成本、小尺寸Auo 高高:80dB140dBrid 高高:105 1011 ro 低低:几十几十 几百几百 KCMR高高:70dB130dB集成运放的符号:集成运放的符号:uo+Auou+u。+UCCUEE 11.1 集成运算放大器的集成运算放大器的简单简单介介绍绍第4页,本讲稿共49页+UCCUEEuouu+11.1.2 电路的简单说明电路的简单说明输入级输入级中间级中间级输出级输出级同相同相输入端输入端输出端输出端反相反相输入端输入端 输入级:输入级:输入电阻
3、高,能减小零点漂移和抑制干扰信号,输入电阻高,能减小零点漂移和抑制干扰信号,都采用带恒流源的差放都采用带恒流源的差放。中间级:中间级:要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。发射极放大电路构成。输出级:输出级:与负载相接,要求输出电阻低,带负载能力强,与负载相接,要求输出电阻低,带负载能力强,一般由互补对称电路或射极输出器构成。一般由互补对称电路或射极输出器构成。第5页,本讲稿共49页11.1.3 主要参数主要参数1.最大输出电压最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压
4、。2.开环差模电压增益开环差模电压增益 Auo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈高,愈高,所构成的运算电路越稳定,运算精度也越高。所构成的运算电路越稳定,运算精度也越高。6.共模输入电压范围共模输入电压范围 UICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值,运运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值,运放的共模抑制性能下降,甚至造成器件损坏。放的共模抑制性能下降,甚至造成器件损坏。愈小愈好愈小愈好愈小愈好愈小愈好3.输入失调电压输入失调电压 UIO4.输入失调电流输入失调电流 IIO5.输入偏置电流输入偏置电流 IIB第6页,本讲稿
5、共49页11.1.4 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据1.理想运算放大器理想运算放大器Auo ,rid ,ro 0,KCMR 2.电压传输特性电压传输特性 uo=f(ui)线性区:线性区:uo=Auo(u+u)非线性区:非线性区:u+u 时,时,uo=+Uo(sat)u+u 时,时,uo=+Uo(sat)u+u 时,时,uo=Uo(sat)不存在不存在不存在不存在 “虚短虚短虚短虚短”现象现象现象现象 u+u uoUo(sat)+Uo(sat)O饱和区饱和区第9页,本讲稿共49页凡是将放大电路输出端的信号(电压或电流)凡是将放大电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部引
6、回到输入端,与输入信号迭加,的一部分或全部引回到输入端,与输入信号迭加,就称为就称为反馈反馈。若引回的信号削弱了输入信号,就称为若引回的信号削弱了输入信号,就称为负反负反馈馈。若引回的信号增强了输入信号,就称为。若引回的信号增强了输入信号,就称为正反正反馈馈。11.2 放大放大电电路中的路中的负负反反馈馈第10页,本讲稿共49页11.2.1 反馈的基本概念反馈的基本概念放大器放大器输出输出输入输入取取+加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈 用于振荡器用于振荡器取取-削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈 用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环负反馈的作用:负反馈的作用:稳定静态工作点;稳定放大
7、倍数;稳定静态工作点;稳定放大倍数;扩展通频带扩展通频带反馈网络反馈网络叠加叠加反馈反馈信号信号实际被放大信号实际被放大信号第11页,本讲稿共49页基本放大电路基本放大电路Ao反馈网络反馈网络F放大放大:叠加:叠加:负反馈框图:负反馈框图:AO称为开环称为开环放大倍数放大倍数+反馈反馈:AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号负反馈放大器负反馈放大器F称为反馈系数称为反馈系数设设Xf与与Xi同相同相第12页,本讲稿共49页负反馈放大器的一般关系负反馈放大器的一般关系闭环放大倍数:闭环放大倍数:放大放大:反馈反馈:叠加:
8、叠加:AF=Xo/Xi=Xo /(Xd+Xf)=Xo /(+XoF)=XoAo11Ao+F=Ao1+AoF第13页,本讲稿共49页AF=Ao1+AoF负反馈放大器的闭环放大倍数负反馈放大器的闭环放大倍数当当Ao很大时很大时,AoF 1,AF 1 F结论结论:当当Ao很大时很大时,负反馈放大器的闭环放大倍数与负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关晶体管无关,只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。放大倍数。第14页,本讲稿共49页11.2.2 负反馈的四种类型负反馈的四种类型反馈量反馈量 Xo输入信号的连接方式输入信号的连接方式Uo电压电压Ic电流电流Ie串
9、联串联并联并联(将反馈信号变为电压信号将反馈信号变为电压信号,与输入与输入电压电压ui相减相减,得到被放大的电压信得到被放大的电压信号号ube)(将反馈信号变为电流信号将反馈信号变为电流信号,与输与输入电流入电流ii相减相减,得到被放大的电流得到被放大的电流信号信号ib)四种连接方式四种连接方式:(1)电流串联负反馈电流串联负反馈 (2)电压串联负反馈电压串联负反馈 (3)电流并联负反馈电流并联负反馈 (4)电压并联负反馈电压并联负反馈第15页,本讲稿共49页1.串联电压负反馈串联电压负反馈+uf+uduoRFuiR2R1+RL设输入电压设输入电压设输入电压设输入电压 u ui i 为正,为正
10、,为正,为正,差值电压差值电压差值电压差值电压 ud=u ui i u uf各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图uf f 削弱了净输入电压削弱了净输入电压削弱了净输入电压削弱了净输入电压(差差差差值电压值电压值电压值电压)负反馈负反馈反馈电压反馈电压反馈电压反馈电压取自输出电压取自输出电压取自输出电压取自输出电压电压反馈电压反馈电压反馈电压反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈 特点
11、:特点:特点:特点:输入电阻高、输出电阻低输入电阻高、输出电阻低输入电阻高、输出电阻低输入电阻高、输出电阻低 第16页,本讲稿共49页2.并联电压负反馈并联电压负反馈i1if iduoRFuiR2R1+RL 设输入电压设输入电压设输入电压设输入电压 u ui i 为正,为正,为正,为正,差值电流差值电流差值电流差值电流 i id d=i i1 i if各电流的实际方向如图各电流的实际方向如图各电流的实际方向如图各电流的实际方向如图i if f 削弱了净输入电流削弱了净输入电流削弱了净输入电流削弱了净输入电流(差值差值差值差值电流电流电流电流)负反馈负反馈反馈电流反馈电流反馈电流反馈电流取自输出
12、电压取自输出电压取自输出电压取自输出电压电压反馈电压反馈电压反馈电压反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较并并并并联反馈联反馈联反馈联反馈 特点:特点:特点:特点:输入电阻低、输出电阻低输入电阻低、输出电阻低第17页,本讲稿共49页3.串联电流负反馈串联电流负反馈uouiR2RL+ioR+uf+ud设输入电压设输入电压设输入电压设输入电压 u ui i 为正,为正,为正,为正,差值电压差值电压差值电压差值电压 u ud d=u ui uf各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图u uf f 削弱了净输入
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