电子技术基础第三章

电压串联负反馈放大电路 电压并联负反馈放大电路 电流串联负反馈放大电路 电流并联负反馈放大电路
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集成运算放大器基础知识
引言:
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集成电路(IC: Integrated carnet ):一个基片上集成几百个，上万，百万，超 一个基片上集成几百个， 集成电路 一个基片上集成几百个 上万，百万， 亿个模拟或数字电路。 亿个模拟或数字电路。 数字 IC：集成度高，可达上千万，超亿个元件的集成度。 ：集成度高，可达上千万，超亿个元件的集成度。 IC 分类： 分类： 通用 线性： 专用： 闭环运用时能精确实现各种模拟运算） （闭环运用时能精确实现各种模拟运算 线性：集成运放 专用： 闭环运用时能精确实现各种模拟运算） （ 模拟 IC： 非线性：模拟相乘器 ： 非线性： 数－模： 数－模(D/A) 模－数(D/A) 转换器
X o ( s) X o (s) A f ( s) = X i (s)
―――＞反馈网络传输系数（反馈系数） ―――＞反馈网络传输系数（反馈系数）
―――＞ ―――＞闭环增益
注意： 基本放大器： 注意：1 基本放大器：考虑到反馈网络的负载效应后同时将反 馈网络分离后的电路 2 理想方框图：信号沿箭头方向从输入到输出只通过基 理想方框图： 本放大器， 本放大器，信号输出端到输入端只通过反馈网络 返回
定义： Ｆ＝１ 定义：当Ｆ＝１＋Ｔ >>１ 时 Ｘd << Ｘi Ｘi＝Ｘf＝ＢＸo ∴ A f = X 0 (s) / X i (s) ≈ 1 / B (s) ,称深度负反馈 . 称深度负反馈
深度负反馈时闭环增益等于反馈系数的 倒数. 深度负反馈时闭环增益等于反馈系数 的 倒数
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4 负反馈放大器的分类
（二） 集成运放的交流参数
1 开环带宽 BW 下降-3dB 所对应的频宽 下降
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A
-3dB
2
单位增益带宽 BWG
开环增益下降到1 开环增益下降到 时的带宽
3
转换速率 S R
0dB
BW BWG
额定负载及输入为阶跃大信号时， 额定负载及输入为阶跃大信号时， 输出电压的最大变化率 u0 SR = t 4 全功率带宽 BW p
2 一般反馈放大的方框图
基本电路参数： X d（s） X i（s） 基本放大器 输入信号（电压、电流） Ｘi (s)：输入信号（电压、电流） Σ A(s) 输出信号（ Ｘo(s)：输出信号（Ｖ、Ｉ） 反馈信号（ Ｘf (s)：反馈信号（Ｖ、Ｉ） X （s） 反馈网络 净输入信号（差值输入信号） Ｘd (s)：净输入信号（差值输入信号） Ｖ、Ｉ） f （
X （ s）
基本放大器 A(s)
X o （ s）
反馈网络 B(s)
反馈放大器： 反馈放大器：具有反馈的放大器称为反馈放大器 1 负反馈，正反馈
负 反 馈 ： 反 馈 信 号 Ｘ f (s)与 输 入 信 号 Ｘ i (s)极 性 相 反 → Xd ( s) = X i ( s) X f ( s) ↓→ 增益↓
根据反馈在放大器的输出端的取样对象是电压还是电流. 根据反馈在放大器的输出端的取样对象是电压还是电流
负反馈分为： 电压负反馈： 反馈信号取样输出电压. 负反馈分为 ： 电压负反馈 ： 反馈信号取样输出电压 电流负反馈： 反馈信号取样输出电流 电流负反馈 ： 反馈信号取样输出电流.
根据反馈信号与输入信号在放大器输入回路中的串并联关系.
7 电源电压抑制比 K
u0 A = vd E c
1
Ac d 为 共模输入 － 差 模 输出电压增益
SVR
定义：输入失调电压随电 源电压的变化率
K
SVR
U 0 = A vd E c
1
8 最 大 差 模 输 入 电 压 U idm 运放两输入端所允许的最大电压差， 运放两输入端所允许的最大电压差，超过 U idm ，运放输入级对管将被反向 击穿， 甚至损坏。 击穿 ， 甚至损坏 。 返回
正 反 馈 ： 反 馈 信 号 Ｘ f (s)与 输 入 信 号 Ｘ i (s)极 性 相 同
[
]
X d ( s ) = X i ( s ) + X f ( s ) ↑→ 增益 ↑
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[
]
1.1 反馈极性与反馈形式 1 主反馈 局部反馈 主反馈,局部反馈
主反馈： 主反馈 ： 系统输入与输出 端之间构成的反馈 成的反馈， 端之间构 成的反馈 ， 如 Ｒ f
9
op p
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+ EC
T
I B1
5 差模开环电压增益 Aud = （无反馈情况下） 无反馈情况下）
u0 ( 输出 ) uid ( 差模输入 )
I B 2 U IO
ui 1 ui 2
u0
6
共 模 抑 制 比 K CMR
K CMR Ad d = Ac d
EC
其中 ： Ad d 为 差模输入 － 差 模 输出电压增益
3 环路增益和反馈深度 环路增益Ｔ：绕反馈环一圈的总增益. Ｔ：绕反馈环一圈的总增益 １. 环路增益Ｔ：绕反馈环一圈的总增益
B( s ) X O ( s ) T= = Xd X d ( s) B( s ) A( s ) X d ( s ) = X d ( s) = A( s ) B( s ) A( s ) ∴ A f ( s) = 1 + T ( s)
BW
p
f
u0
SR = 2 π V om
u0
在输入正弦大信号，指定失真度条件下， 在输入正弦大信号，指定失真度条件下， 使运放输出电压中达到最大值时的信号 频率，表征了运放处理交流大信号的能力。 频率，表征了运放处理交流大信号的能力。
运放的交数 5 建 立 时 间 t set
规定负载，输入阶跃大信号条件下， 规定负载，输入阶跃大信号条件下，运放 输出电压达到某一特定值范围所需时间。 输出电压达到某一特定值范围所需时间。
X O ( s) A( s) = X d ( s)
B(s)
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反馈放大器＝基本放大器＋反馈网络→反馈环路（反馈环） 反馈放大器＝基本放大器＋反馈网络→反馈环路（反馈环）→闭环系统 单环反馈放大电路： 单环反馈放大电路： 含一个反馈环
X o（s）
―――＞开环增益 ―――＞
B( s ) =
X f ( s)
3
输入偏置电流
1 I Iβ = ( I B1 + I B 2 ) 2 返回
7 .大 共1 集成运放的直流和低频参数 最 1 . 模 模 输 入 电 压 U icm 4 输入失调电流 I 0 及温漂系数 α K CMR 下降 6dB（1/2 倍）I时的共模输入电压 II 0 （ II I输= IB峰 －2峰 电 压 U 0 = ：0 输 出 摆 幅 IB α II 10 I0 出 1
局部 反 馈 ： 系统 内 部 的 局 部反 馈 ， 如 Ｒ e1 , Ｒ e2 第 一级 差 模 反 馈 ， Ｒ c m 第 一 级共 模 反 馈
EC
=
us
=
2 直流反馈，交流反馈 直流反馈， 直流反馈：对直流信号的反馈， 直流反馈：对直流信号的反馈， 如在Ｒe1 在Ｒe2 上并联大电容
交流反馈：对交流信号的反馈， 交流反馈 ： 对交流信号的反馈 ， 如 在 Ｒ F 支路上串接耦合电容 3 内 部 反 馈 ： Ｃ b'e , r b'e 4 寄生反馈：杂散分布Ｌ , Ｃ
ui
_
+ uf
+
uo _
Σ
ube
基本放大器
uo
uf
反馈网络
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2 理想反馈方块图和基本反馈方程式
EC
(２) 闭环增益：加入反馈后的增益 ２ 闭环增益：
Auf u uo uo = o = = ui ube + u f ube + uo
ib
+
ui
+ u be
ie
_
us _
+ uf
+
uo _
ube Au = = u 1 + Au 1+ o ube ( 1 + β ) R′ L ( ) rbe = ( 1 + β ) R′ L 1+ ( rbe
uo
( 1 + β ) R′ L = rbe + ( 1 + β )R′ L )
ui
Σ
ube
基本放大器
uo
uf
反馈网络
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（一）集成运放的直流和低频参数 集成运放的电路符号：
基本引出端：反相输入端 同相输入端 正电源端 负电源端 输出端
IB1 IB2 UIO
ui 1
ui 2
+ EC
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u0
EC 附加引出端：调零端： 附加引出端 ： 调零端 ： 一般为二个端子 相位补偿端 1 输入失调电压 U IO ： 反映了运放输入级差动电路的对称性 反映了运放输入级差动电路的对称性 输 入 =0， → 输 出 ≠ 0， 失 调 ， ，
Xi（s） X d（s）
Σ
Xf
基本放大器 A(s)
X o（s）
X f（s） 反馈网络
B(s)
2 反 馈 深度 Ｆ (s)
定义： 定义： F ( s) = 1 + T ( s) = 1 + A( s)B( s)
中频时： 中频时： F = (1 + T ) = A / A f 比开环增益Ａ减少的程度. 闭环增益 Af 比开环增益Ａ减少的程度