第9章 运算放大器

1 FAo 1
1 AoF ——反馈深度
反映了负反馈的强弱程度。
1 FAo 越大，Af 越小，反馈越 强烈。
若 AoF 1 称为深度负反馈，此时：
1 Af F
在深度负反馈的条件下，闭环放大倍数
Af取决于反馈系数F，与开环放大倍数Ao
无关。
二、 负反馈的类型
大倍数之比
运放外形：
双列直插式
圆壳式
1
5
2
6
81
3
7
4
8
2－反相输入端，输出与输入反相
3－同相输入端，输出与输入同相
4－负电源端
7－正电源端
6－输出端 1和5－外接调零电位器 8－空端
u- 。
u
。
+
运放的符号： +UCC
Ao
+
。uo
+
－UEE
三、集成运放的特性 1、主要参数
1) 开环差模电压增益 Ao：指运放输出端与输入端
uo 于 0，即 u+= u－
Ao uo u u
u u uo Ao
∵ Ao = ，uo为有限值 ∴u＋－u－ =0
可以认为集成运放的两个输入端电位相等，象短接
一样，称为“虚短”。
如果运放的同相端接地 u , 0 则反相输入端近似等于“地”电位u u ，0称 虚地。
uu+
ii+
+
∞
+
。uo
A uo 很大: 104 ~ 107 ri 高: 几十k 几百k ro 小：几十 ~ 几百 KCMR （共模抑制比）很大
组成： 由四个基本部分组成
u输入级
u+
中间级
uo 输出级
偏置电路
集成运放的组成
输入级：集成运放的关键部分，要求其输入电阻高， 能减小零点漂移和抑制干扰信号,常采用差 动放大电路。
中间级：主要作用是进行电压放大，又称电压放大 级。常采用一级或多级共射放大电路构成。
输出级：要向负载提供一定的功率，要求输出阻抗 小，带负载能力强。
偏置电路：为各级提供合适的偏置电流。
二、 集成运放的工作原理
反相 输入端
1
ui
T1 T2
2
同相 输入端
IS 输入级
VD1 VD2
VD3 VD4
T3
中间级ຫໍສະໝຸດ Baidu
输入信号
差模输入
两个输入信号大小相等,极性相反,即ui1= ui2 , 称为差模输入。
共模输入
两个输入信号大小相等,极性相同,即ui1= ui2 , 称为共模输入。
零点漂移的抑制
Δuo1
ui1 = ui2 = 0
Δuo Δuo2
差模电压放大倍数 共模电压放大倍数 共模抑制比 差模电压放大倍数与共模电压放
+UCC
输出端 T4
+
T5
3
uo
输出级 -UCC
集成运放的输入级——差动放大器
基本差放的电路组成
由两个对称的 单管共射放大 电路组成
输入方式
双端输入：信号由两个输入端之间输入。ui=ui1-ui2
单端输入：信号由一端输入，另一端接地。
ui=ui1；ui2=0
输出方式
双端输出：信号由两个输出端之间输出。uo=uo1-uo2 单端输出：信号由某一端对地输出。uo=uo1
原理。
集成电路简介
集成电路：用一定的生产工艺把整个电路中的 元器件及它们之间的连线制作在一块半导体芯 片上，构成具有特定功能的电子电路。
特点：工作稳定，使用方便，体积小，重量轻， 功耗小，实现了元件、电路和系统的统一。
集成电路
数字集成电路 模拟集成电路：集成运算放大器
8.1 集成运算放大器概述
一、 集成运算放大器的特点及组成 集成运算放大器是一种具有高放大倍数的直 接耦合放大器，是一种常用的模拟集成电路。 特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸
第八章 集成运算放大器
8.1 集成运算放大器概述 8.2 运算放大电路中的负反馈 8.3 运算放大器在信号运算方面的应用 8.4 运算放大器在信号处理方面的应用
本章要求：
1、了解集成运放的基本组成、特点、电压传 输特性和主要参数。
2、理解反馈的概念，了解反馈的类型。 3、掌握理想运算放大器的分析方法。 4、重点:用集成运放组成的比例、加、减、微 分和积分电路。 5、理解用集成运放组成的电压比较器的工作
引入反馈后，反馈放大电路的放大倍数称为闭环放
大倍数，用Af表示，则反馈放大电路的基本关系式：
.
.
.
Af
Xo
.
Xi
Xo
.
.
Xd Xf
Ao Xd
.
.
Xd F X o
Ao
.
1 F
X
.
o
Ao 1 FAo
由上式可知Af Ao
Xd
引入负反馈后，闭环放大倍数下降。
Af Ao Ao Ao 1 FAo
2、集成运放的电压传输特性
指开环应用时输出电压与输入电压的关系曲线：
+Uo(sat) uo
线性区
正饱和区
ud = u+－u-
可见，集成运放 有两个工作区： 线性区、饱和区
-Uo(sat)
工作在线性区时：uo Ao(u u) 工作在饱和区时：
负饱和区
u u
时，uo
U o
u u
时，uo
U o
之间无外加回路(称开环)时，输出电压与输入电压的
比值。 是决定运放运算精度的主要因素。越大越好。
2)最大输出电压 Uomax： 能使输出和输入保持不失
真关系的最大输出电压。
3)输入失调电压 UIO
4)输入失调电流 IIO 愈小愈好
5)输入偏置电流 IIB 6)共模输入电压范围 UICM 7)共模抑制比KCMR
Uo+、Uo-的绝对值分别小于正负电源值
四、理想运算放大器及其分析依据
1、理想运算放大器 Ao ，KCMR ，rid ，ro 0
2、理想运放的电路符号和电压传输特性
Uo +
uo
u- 。
u
。
+
+ +
u。o
ud = u+－u-
Uo -
3、理想运放工作在线性区时的分析依据
uu+
ii+
+
∞
+
。 ① “虚短”：差模输入电压约等
1、反馈的定义和表示法
净输入信号
输出信号
Xi +
Xd
输入信号 –+ Xf
反馈信号
基本放大 电路Ao
反馈
电路F
Xo
反馈系数
2负号反基正、反削馈本反负馈弱放放馈反：净大大：馈X输电电X放f和入f路路和号大X信的X增电i极A号i三极强路o性。个性净的相XX环相输一反do节同入般使：使信表X反X号达d减馈d。增式小电大，路，反F反馈馈信XX信of 开环放大倍数 比较环节 Xd Xi Xf
② “虚断”：输入电流约 等于 0，即 i+= i－= 0
∵ rid＝
∴ i ui 0 rid
两个输入端的电流视为0，好像输入端与运放断开 一样，称为“虚断”。
8.2 放大电路中的负反馈
一、反馈的基本概念
反馈：指将输出量（电压或电流）的一部分 或全部，通过一定的电路（反馈网络）引回 到输入端，来影响输入量（电压或电流）的 一种过程。