天大 测控 考研 传感技术与测控电路 第二章 信号放大电路补充1

跟随器的作用是在源和负载之间起到一种缓冲作用
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五、负反馈
xi
xd xf

a
xo

误差放大器, 反馈网络, 求和网络 电路的闭环增益: 环路增益： T
A a 1 a
A ideal lim A
T
1

a
A A ideal

1 1 1/T
11
xi
xd xf
当信号从源向负载传播 时，首先在输入端口受 到某些衰减，然后放大 器内部放大，最后在输 出端口又有衰减。这些 衰减统称为加载效应。
3
信号源
放大器
负载
iS
RS
iI
Ri
Asc iI
Ro iO
RL
电流放大器Βιβλιοθήκη Baidu
io is Rs Rs Ri A sc Ro Ro RL
理想的电流放大器 R 0 ，R
19
习题2
2 (a) 假定供电电源为 可变电压源。 (b) 假定负载为一个 器最大内部功耗。 1 k 的接地电阻和 I Q 1 . 5mA , 求运算放大 15V 电源 , 设计一个 0V v s 10 V 范围内
20
8
四、运算放大器电路的结构
1 同相放大器
2 反相放大器 3 电压跟随器
电压跟随器及其等效电路
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3 电压跟随器
----源与负载的连接
RS vS

RS

vO

a)
RL
vL
vS



分析负载 的电流和 功率消耗 由谁提供?

vI
b)
RL
vL
(a) 直接连接； (b) 经由电压跟随器连接以消除加载效应
第二章
信号放大电路
主讲：马艺闻 补充：运算放大器的基础知识
• 参考书：基于运算放大器和模拟集成电路的电 路设计——【美】塞尔吉欧.佛朗哥著；刘树棠 朱茂林 荣玫译；第3版
1
一、放大器
放大器是一种二端口器件,它接受一个称为输入的外 加信号,产生一个称为输出的信号并使输出=增益X输入, 这里增益是指合适的比例常数。满足于这一定义的器件 称为线性放大器。
， 噪声
声， 声
x 3 代表输出端进入的噪声 它可以代表输出负载的
， 变化
x o x 3 a 2 x 2 a 1 x i x o x 1
或者
x3 x x i x1 2 xo 1 a1a 2 a1 a1a 2 a1a 2

io 0, i E E iC C I Q
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同相输入的电流流向和功率耗散
i CC i EE i o
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电流流向和功率耗散的例题1：
一反相放大器 R1 10 k , R 2 20 k , v I 3 V 驱动一 2 k 的负载。
(1) 假定 I Q 0 .5 mA , 求 i CC , i EE 和 i o ;
启示？
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六、运算放大器的供电
（1）给内部晶体管提供偏置 （2）通过运算放大器反过来又要将电源给输出负 载和反馈网络供电
运算放大器用旁路电容供电
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反相输入的电流流向和功率耗散
i o , i E E , iC C , I Q
静态电源电流
在整个运算放大器中，载有电流的只有两个回路：放 大器输出与输出负载构成的驱动回路；以及从运算放 大器正端电源到负端电源构成的供电回路。
rd 2 M Ω , a 2 0 0 V /m V , ro 7 5
差分输入电阻， 电压增益，
输出电阻
6
vD vP vN
称为差分输入电压，增益a 称为无载增益，因 为输出不加载时有 v o av D a v P v N 两个输入端对地都容许有独立的电位，所以把这种输 入端口称为双端型。而输出端口属于单端型。运算放 大器仅对它的输入电压之间的差作出响应，而不对它 们单个的值响应，因此运算放大器也称为差分放大器。
信号源 电压放大器 负载
理想的 电 压放大器
RS vS

Ro vI


Ri
Aoc vI
vo
RL
Ri ， Ro 0
2
输出：
vo
RL R0 RL
A oc v I
(RL )
A oc 称为无载或开路电压增益
输入：
vI
Ri Rs Ri
vs
源电压－负载增益为
vo vs Ri Rs Ri A oc RL R0 RL
的电压源。（
1k 的负载接到这个电压源
741 参数 rd 2 M Ω , a 200 V/mV , ro 75
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习题1
1 如图所示电路中 I Q 1 . 5 mA , 若（ a ) v I 2 V ; ( b ) v I 2 V , 求全部电流 器内部耗散的功率。 和电压，以及运算放大
(2)求运算放大器的内 部功率耗散。
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电流流向和功率耗散的例题2：
当运算放大器作实验时 变的电压源是很方便的 ，有一台在 10V v S 10V 范围内可 741 运算放大器和一只 b ) 如果 v s 设定为 10 上时，电压将会变化 。（ a ) 利用一块
100k 的电位器设计一个这样 V ，当将一个 多少？

a
xo

增益的灵敏度
A a A 1T a 1
A
A
前向通道要求不 高, 但需要高质 量的元件实现反 馈网络和保证跟 踪能力
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负反馈在干扰和噪声上的效果
x1 代表某些不需要的信号 像输入失调误差和输入
x 2 代表某中间点进入的噪 它可以代表电源的交流
vD vo a
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三、理想运算放大器：
理想运算放大器： a
理想端口条件：
rd ro 0 iP iN 0
输入电阻为无穷大: 任何一个信号源都 能驱动它,且对前级没有任何负载; 输出电阻为零: 输出能驱动无限个其它 负载; 无限带宽: 任何频率的信号能进行无衰 减的放大 无限的CMRR: 输出共模噪声电压为零; 无限的转换率: 输出电压变化与输入电 压变化同时出现.
i o

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基本放大器及其理想端电阻
为消除在信号放大过程中产生加载效应, 放大器应具备的理想特性
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二、运算放大器
VCC
-----高增益的电压放大器
vN

vN


VEE
a) b)
vP
vO vP
vD rd

ro
avD
vO
(a) 运算放大器符号和电源连接； (b) 加电的运算放大器等效电路
741运算放大器一般为：