第5章集成运算放大器

5.1.1概述5.1.2集成运放的输入级电路差分放大电路5.1.3集成运放的输出级电路互补对称电路5.1.4集成运放的工作原理和图形符号u -u0中间级输出级置路偏电u +u i 输入级集成运放是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路。

集成电路的特点序:直接耦合方式及其存在问题5.1.2 集成运放的输入级电路差分放大电路R RB1C1u iu o TT12UCE1+U CCE2RRC2－－++出现零点漂移的原因：工作原理：i C3i B3i C3U R2U BE3（U B3固定）o C i C1i C2 1.典型差分放大电路对零漂的抑制R B R LR C R C T 1T 2C 1C 2u i2+－－+－u iu i1++－U Z R 2T 3B 3i B3i C3D Z u 01u 02++－－E +－u 0－U EER 1R RR B i C1i C1大小相等、极性相反2.差分放大电路对差模信号的放大作用差模输入：u i1= －u i2大小相等、极性相反u i1= —2u i 2u i ，u i2= -—R BR L R C R C T 1T 2C 1C 2u i2+－－+－u iu i1++－U Z R 2T 3B 3i B3i C3D Z u 01u 02++－－E +－u 0－U EER 1R RR B双端输出时差模信号电压放大倍数u u 输出u O = －u O2u O 1差模输入u i1u i2，i =－R C R C T 1T 2C 1C 2u i2+－－+－u iu i1+u 01u 02++－－E +－u 0R L 2R L2K CMR = ——A d A c共模抑制比大小相等，极性相同u i1=u i23.差分放大电路的共模放大倍数+U CC R BR L R C R C T 1T 2C 1C 2u i2+－－+－u iu i1++－U Z R 2T 3B 3i B3i C3D Z u 01u 02++－－E +－u 0－U EER 1R RR B单端输入-单端输出 4.差分放大电路的输入－输出方式双端输入-单端输出单端输入-双端输出I I5.1.3集成运放的输出级电路互补对称电路u 特点：R 3u iB B 1++－－D D－＋＋反相输入端u－u＋同相输入端信号传输方向u i输出端理想ou 实际运放开环电压放大倍数O1. 电压传输特性5.2 集成运放的基本特性u o0U OM –U OMu o =f (u i ), 其中u i =u ＋–u －U i –Ui+线性区u －u＋－＋u –u A O2. 集成运放的理想特性理想化的条件：开环电压放大倍数AO∞ ;差模输入电阻ri开环输出电阻rO共模抑制比KCMRR∞ ;0 ;∞ ;－＋＋u－u＋ouAOu oU O +理想运放第5章ou ＋－＋u –u +u o0U o +U 0-U im–U im实际运放O-3. 理想运放的分析特点理想运放对于理想运放A o,r i,“虚短路”原则（2）“虚断路”原则（1）u u ou i u =A o=–-+第5章u iuO_++u -u ++i -u i uO+_i +0i -=i +=0u ir ii -=i +=u -u +=当u + > u -时，u 0=U O +i i u +r id+只有两种可能：当u + < u -时，u 0= U O－虚断”的条件原则上仍成立，i i ≈ 0u +和u -不一定相等！u i uO_++u -u +5.3集放大电路中的负反馈A F x ox ixdxf无反馈有反馈方框图开环放大倍数反馈系数负反馈闭环放大倍数x oA f =—xi反馈：将放大电路输出信号的一部分或全部经反馈网络引回输入端。

第5章5.3.2 负反馈的四种类型1.电压串联负反馈f o f i u u 第5章R 1+u i R 2_u f+_u o _+R Lu LFA 0u iu du fu o+-u i –u fA OR 1u i R 2+_R Lu o _+u L 判断是电压还是电流反馈？u f+_=R 电压反馈判断是串联还是并联反馈？-u d+i d~+_u fu d~+_u i i d =0A OR 1u o u i R 2+__+R Lu f+_-u d+判断是正反馈还是负反馈？——瞬时极性法电压与输入电压相比较的结果加以判断电压串联负反馈电路_u d~+_u f~+_u i u iA Of i i d =i i –i f <i i ，i f 2.电压并联负反馈R L u i u ofR 2R 1i i_+u LFA 0uiu +-i i i fi i –i fi dA OR L u i u oR fR 2R 1i i _+u Li f 判断是电压还是电流反馈？u -u -0R 电压反馈并联反馈+_i d i d =i i –i f <i i ，负反馈电压并联负反馈电路第5章u 0R 瞬时极性法A O3. 电流串联负反馈i 0ＲＲＲL第5章dui++u Li oFA 0u iu du f+-u i –u f––u f +–A O4.电流并联负反馈第5章FA 0i o+-iii f i i –i fi d第5章L++i 0u L R fR 2R 1i ii di fR bui ++--ii Lu 0为负反馈。

2判断是串联还是并联反馈？电流并联负反馈电路R L u L R fR 2i f +-i i 0~+_u ii d_i i~+_u 0´+~~A O第5章负反馈类型的分析方法小结——瞬时极性法——负反馈从输入回路分析串联负反馈并联负反馈R f+_R1R2u f+_u0 u i~+_u fu d~+_u iR f+_R1R2u0 u ii ii fA O~+_u ii d_i i~+_0´+~~从输出回路分析R f+_R 1R 2u 0u ii ii f 电压负反馈电流负反馈Ｒ’ＲF+-+-i 0ＲLu iufRf UR u 0A OA OiA 1A 2u u oR F在输入端：u d =u i -u f < u i 为负为反馈u d——瞬时极性法u 01+++A OA O串联、并联反馈判别——在输入回路中分析iA 1A 2u u oR Fu f 以电压形式出现且与u i 相串联接在输入端，故为串联反馈u du 01+++OA O——在输出回路中分析iA 1A 2u fu oR F反馈电路直接从输出端引出，f 与o 成正比为电压反馈u d u 01+++R f 引入电压串联负反馈OA OiA 1A 2i iu oR Fu 01++i oi di fR 利用瞬时极性法判别正、负反馈为负反馈在输入回路中分析串联、并联反馈并联反馈在输出回路中分析电压、电流反馈电流反馈R F 引入了电流并联负反馈A OA OA Fx o x i x dx f 5.3.3 负反馈对放大器性能的影响1.提高放大倍数的稳定性A f =A1+AF，对A 求导得d A f d A =11+A F －AF (1+AF )2=1(1+AF )2，d A f =dA (1+AF )2d A f A f =d A /A(1+AF )21+AF =d A A.11+AFd A f A f=d A A 1.1+AFAFx ox i x dx f ±0.707A 0A fffL f H 2. 扩展通频带A A f A 00.707A ff L ff H fBW f ≈(1+AF )BW 加入负反馈使放大器的通频带展宽0无负反馈有负反馈BW f对于集成运放则有：f L f =f L =0u fu iu i u o负反馈改善了波形失真A 减小非线性失真FAu o u d4. 对输入电阻输出电阻的影响输入电阻串联负反馈提高输入电阻并联负反馈降低输入电阻输出电阻电压负反馈稳定输出电压，所以电压负反馈降低输出电阻，电流负反馈稳定输出电流，所以电流负反馈增加输出电阻，5.4.1比例运算电路5.4.2加、减运算电路5.4.3积分、微分运算电路5.4.1 比例运算电路u iu oi 1fi －R fR 1R 2R f 引入深度负反馈R 1－输入电阻R f －反馈电阻R 2－平衡电阻R 2= R 1// R 1i ＋u iu o i 1fi -R fR 1R 2―虚断路”A f=—= –—u 0u iR fR 1——反相比例u 0A f =—= –1u i——反相器虚地”1)输入电阻低2)输出电阻低反相比例器的特点第5章iu oi 1i -R fR 1R 2同相输入比例运算电路fR 1R 2u i 1i fu u =——–o-R 1R 1R f+u -u =+故有：——同相输入比例器u 第5章i du +u _d ＝0=u i u u =——–o i R 1R 1Rf+o=(1+−)u i R fR 1u o i同相输入比例器属于电压串联负反馈电路。

在理想运放的情况下，输入电阻：在理想运放的情况下，fR1R2u o i1if同相比例运算电路u i第5章R 2u R 1R 2u oi 1i fu i第5章(1+−)u i R fR 1u o5.4.2 加、减运算电路fu bi 1i 2i 3i f1Ｒ3ＲＲＲ2第5章反相加法运算电路fu obi3i 1i 2i 3i f 1Ｒ3ＲＲＲ2u = –( −+ −+−)u i2o u i1u i3R f R fR fR 1R 2R 3i -i1u -i2u -u i3u -0u -u _第5章其中R '=R 21 //R 22 //R第5章O =(1+−)R '(−+−RfR 1R21u i1R 22u i2)u i1－u +R 21+u i2－u +R 22=u +Rf211u ＲＲＲ22Ｒ同相加法运算电路ui2ui1u +=R 21R 22+R 21R 22R 1(+1+1)R fu O =(1+−)R 1u +u i1u i2u +=R '(−+−R 21R22)=(1+−)−−u i2u o R fR 1R 2+R 3R 3-−u i1R fR 1第5章差动比例运算电路i1u 0R 1+R f1i10u i1u i2R +Ru 0R 3R fR 1R 2i -u _u +i fi 1。