南通大学模电第二章PPT课件

第二章 运算放大电路
根据虚短和虚断的概念有
所v以i vvpp≈vvn，nipR ＝1-R in1＝R20 vo
Avv voi
R1R2 1R2
R1Байду номын сангаас
R1
（2）输入电阻Ri
（可作为公式直接使用）
输入电阻定义
Ri
vi ii
根据虚短和虚断有
所以
Ri
vi ii
（3）输出电阻Ro
12v.02i＝.202v1 p，ii ＝ ip≈0
vn≈ vp＝ 0 ， ii＝0 所以 i1＝i2
即 vi vn vn vo
R1
R2
Av
vo vi
R2 R1
（可作为公式直接使用）
（2）输入电阻Ri
（3）输出电阻Ro
vi R i i 12.02.2021 1
vi vi /R1
R1
Ro→0
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例：图示电路中，Rf由T型网络代替，运放理第想二。章 （运算1）放大求电路AVF；
+
Vo
∴ AVF = Vo Vi
= –(R2+R3 +R2R3 R4) R1
（2）求R4：AVF = Vo Vi= –100 ；由上式： R4=0.102K
若以Rf代替T型网络，则
AVF = –100 =Rf R1 Rf=1000K=1M； T型网络——低阻、高放大
倍数12.02.2021
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2.4.2 求和电路
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Ro→0
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3. 电压跟随器 根据虚短和虚断有
vo＝vn≈ vp＝ vi
Av
vo vi
1
（可作为公式直接使用）
第二章 运算放大电路
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电压跟随器的作用
第二章 运算放大电路
无电压跟随器时
电压跟随器时
负载上得到的电压
vo
RL Rs RL
vs
1 100
1
vs
0.01vs
ip≈0，vp＝vs 根据虚短和虚断有
3）虚地——
运放的同相端接地，即vP=0 vN=0；虚短的特例。
注：适用于运放在线性且深度负反馈工作时；
开环或非线性时不适用。
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2.3.1 同相放大电路 1. 基本电路
第二章 运算放大电路
（a）电路图
（b）小信号电路模型
图2.3.1 同相放大电路
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2. 几项技术指标的近似计算 （1）电压增益Av
（2）若R1=R2=R3=10K，AVF = –100时，求R4的值。
解： （1）求AVF
I1 I2
I3
由虚地、虚断：
Vs i R1
I1=I2=Vi/R1；R2I2 = R4I4 I4=R2I2/R4
R2
R3
R4 I4
Vo= – [R2I2+(I2+I4)R3 ]
_
= –I2 (R2+R3 +R2R3 R4) = –Vi (R2+R3 +R2R3 R4) R1
2. 运放的开环电压增益很高
若（vP－vN）＞0 则 vO= +Vom=V＋ 若（vP－vN）＜0 则 vO= –Vom=V－
3. 若V－< vO <V＋ 则 （vP－vN）0
4. 输入电阻ri的阻值很高 使 iP≈ 0、iN≈ 0
5. 输12出.02.电2021阻很小， ro ≈ 0
图2.2.1 运放的简化电路模型
输出电压vO不可能超过正负电源的电压值。 当Avo(vP－vN) V＋ 时
vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
线性范围内 vO＝Avo(vP－vN)
Avo——斜率
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2.2 理想运算放大器
第二章 运算放大电路
1. vo的饱和极限值等于运放 的电源电压V＋和V－
当 R4 R3 , R1 R2
则
vo
R4 R1
(vi2
vi1)
若继续有 R4 R1, 则 vovi2vi1
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R 4 R 3 时， 从R放1 大vo器R2角RR度14 (看vi2vi1)
增益为
Avd
vo vi2vi1
R4 R1
（该电路也称为差分电路或减法电路）
第二章 运算放大电路
vo＝vn≈ vp＝ vs
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2.3.2 反相放大电路 1. 基本电路
第二章 运算放大电路
（a）电路图
（b）由虚短引出虚地vn≈0
图2.3.5 反相放大电路
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2. 几项技术指标的近似计算 （1）电压增益Av 根据虚短和虚断的概念有
第二章 运算放大电路
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组成：输入级、中间级、输出级。
第二章 运算放大电路
输入级：差分放大，提高整个电路的性能。
中间级：一级（多极）放大电路，提高电压增益。
输出级：为负载提供一定的功率，电压增益为1。
P为同相输入端，N为反相输入端，O为输出端，V+，V-为两个电 源
电路符号：
图2.1.2 运算放大器的代表符号 12.02.2021 （a）国家标准规定的符号. （b）国内外常用符号
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2. 运算放大器的电路模型
第二章 运算放大电路
通常：
▪ 开环电压增益 Avo的105 （很高）
▪ 输入电阻 ri 106Ω （很大）
▪ 输出电阻 ro 100Ω （很小）
vO＝Avo(vP－vN)
（ V－＜ vO ＜V＋ ）
注意输入输出的相位关系
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第二章 运算放大电路
理想：ri≈∞ ro≈0 Avo→∞ vo＝Avo(vp－vn)
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第二章 运算放大电路
2.3 基本线性运放电路
1、几个重要的概念和假设
将运放视为理想器件；
运放工作于线性状态时的两条重要法则： 1）虚短——
两输入端之间的电压差为0，即vI= vN – vP=0；或vN=vP
2）虚断——
两输入端之间的电流为0，即iI=0 (∵运放的ri = )
第二章 运算放大电路
第2章 运算放大电路 模拟信号的基本运算有：加法、减法、积分、微分、乘法。 比例运算电路有：同相放大电路、反相放大电路、增益为AVF。 在信号运算电路中，运放工作于线性状态（负反馈）
2.1 集成电路运算放大器 1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
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图2.1.1 集成运算放. 大器的内部结构框图
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2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用第二章 运算放大电路
2.4.1 求差电路 从结构上看，它是反相输
入和同相输入相结合的放大 电路。
根据虚短、虚断和N、P 点的KCL得：
vn vp
vi2 vp vp 0
R2
R3
vi1vn vn vo
R1
R4
vo(R 1R 1R4)(R2R 3R3)vi2R R 1 4vi1