放大器的认识讲解

锯齿波发生电路
按图接线，观测电路输出波形和频率。 按预习时的方案改变锯齿波频率并测量变化范围。
(2)
1. 基本电路 电压串联负反馈 输入端虚短、虚断
V _ = V = Vs
Vs
=
Rf
R1
R1
Vo
Vo
=
(1
Rf )Vs R1
同相比例电路
R'
Vs
Ri
=

Ri
R1
Vo Rf
平衡电阻 R’ = R1 // Rf
2. 电压跟随器
Vo Vs
Vs
Vo
输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号 传给负载而从信号源取流很小
=
1 R
vS
所以输出电流与输入电压成比例。
电压-电流变换电路
对负载接地电路图电路，
R1和R2构成电流并联负反馈； R3 、R4和RL构成构成电压串联 正反馈。
v-
=
vS
R2 R1 + R2
+ v'O
R1 R1 + R2
( ) v+
=
vO
=
iO RL
=
v'O
R3
R4 // RL + R4 // RL
同相求和电路
虚短、虚断
Ii = 0 V _ = V = R1 Vo
Rf R1
Vs1 Ra
R'
Vs2 Rb
Vo = Rp Rf (Vs1 Vs2 Vs3 ) Rn Ra Rb Rc
Vs3 Rc
Vo Rf
Rp = Ra // Rb // Rc // R' Rn = R1 // Rf
←
R1
2 求和运算电路
R1 →
（1）. 反相求和电路
Vs1 R2
I1
→
If
虚短、虚断
I d= 0 V_ = V = 0
Vs2 R3 Vs3
I2
→
I3
↓
→ - Rf
Id A
I1 I 2 I 3 = If
+
Vo
- Vo = Rf (Vs1 Vs2 Vs3) R1 R2 R3
R' R’ =R1 // R2 //R3 // Rf
vO = －iSRf
可见输出电压与输入 电流成比例。
输出端的负载电流：
电流-电压变换电路
iO
=
vO RL
= －iSRf RL
=
-
Rf RL
iS
若 RL 固定，则输出电流与输入电流成比例， 此时该电路也可视为电流放大电路。
8. 电压-电流变换电路
负载不接地
由负载不接地电路图可知：
vS = iOR
或
iO
Vs1 R1 →I1
If
Rf
Vs2 R2 →I2
-
A
Vs3 R3 →I3
+
Vo
Vs4 R4 →I4
R'
Vo2 = Rf (Vs3 Vs4 ) R3 R4
根据叠加原理得：Vo
= Vo1
Vo2
=
Rf
Vs3 R3
Vs4 R4
Vs1 R1
Vs4 R4

双运放和差电路
↓ ↓
1
v
=--V
ln
v s
o
T IR
s1
室温下 VT = KT / q = 26mV
6 指数运算电路 R
将对数运算电路中T与R位
置对调构成指数运算
vs T →Ic
-
IC = Isevs /VT
Id
A
+
vo
vo = -icR = -RIsevs /VT
R'
7 电流-电压变换电路
电流—电压变换电路：
由图可知
R6= R4// R5// Rf2= 8.3K
3
电容两端电压与电 流的关系：
ic(t) = C dvc(t) dt
ic(t) = -C dvo (t) dt
ic(t)
=
is
(t)
=
vs R
积分电路
+ vc -
↓
vs →is
R
ic
→id
A
C
+
vo
R'
vo t
=- 1 C
t2
t1 ic (t)dt vo t1
1．运放工作在线性工作区时的特点
• 线性工作区是指输出电压uo与输入电压ui成正 比时的输入电压范围。
• uo=Aodui=Aod(u+-u-)
Aod=∞
u+≈ u- 虚短
•
由于理想运放的输入电阻rid=ric=∞，
而加到运放输入端的电压u+-u-有限，所
以运放两个输入端的电流：
• i+=i-≈0
3 要想获得更低的频率应如何选择电路参数？试利用实验箱 上给出的元器件进行条件实验并观测之。
占空比可调的矩形波发生电路
（1） 按图接线，观察并测量电路的振荡频率、幅值及占空比。 （2） 若要使占空比更大，应如何选择电路参数并用实验验证。
三角波发生电路
1. 按电路图接线，分别观测VO1 、VO2的波形并记录. 2.如何 改变输出波形的频率？按预习方案分别实验并记 录。
指标理想化，得到一个理想的运算放大 器。即：
• （1）开环差模电压放大倍数Aod=∞； • （2）差模输入电阻rid=∞； • （3）输出电阻rod=0；
• （4）输入失调电压UIO=0，输入失调电 流IIO=0；输入失调电压的温漂dUIO/dT=0， 输入失调电流的温漂dIIO/dT=0；
• （5）共模抑制比KCMR=∞； • （6）输入偏置电流IIB=0； • （7）-3dB带宽fh=∞； • （8）无干扰、噪声。
电压-电流变换电路
讨论： 1. 当分母为零时， iO →∞，电路自激。 2. 当R2 /R1 =R3 /R4时, 则：
说明iO与vS成正比 , 实现了线性变换。 电压-电流和电流-电压变换器广泛应用于放大电路和 传感器的连接处，是很有用的电子电路。
方波发生电路
实验电路如图8.1所示，双向稳压管稳压值一般为5---6V • 1 按电路图接线，观察VC 、VO波形及频率，与预习比较。 • 2 分别测出R=10K, 110K时的频率，输出幅值，与预习比较。
= - 1 RC
t2
t1 vs (t)dt vo
t1
定义t=RC为时间常数
当vs=Vs时，
vo
(t)
=
-
Vs
t
t
Vo (t1)
积分实验电路
4 微分运算电路
ic(t) = C dvc(t) dt
1
vc(t) = C ic(t)dt
vs →is
+ Cvc -
→
if
R
i→d - A
+
vo



即X s X f Xi 0
•
•
•
Af =
A
••
≈
A
••
=
1
•
(1+ A F ) A F F
引入深度负反馈后，电路增益基本与 放大电路的内部参数和负载无关(只要负载 不使A下降太多）。
理想运放及运放工作的两个区域
– 理想运算放大器
•
理想运放可以理解为实际运放的理
想化模型。就是将集成运放的各项技术
武汉工程大学邮电与信息工程学院 创新基地 第七组
放大器的知识
• 比例运算电路 • 求和运算电路 • 积分运算电路 • 对数运算电路 • 指数运算电路 • 电流/电压变换电路 • 电压/电流变换电路 • 波型发生器
深度负反馈放大器的近似计算

1 AF 1
Hale Waihona Puke Baidu

1 AF AF
时（深度负反馈）
→
→
Vs1 R1 I1 If1
Rf1
Vs3 R5 I5 If2
Rf2
- → → Vs2 R2 I2 Id1 A2
- R4 →I4 →Id2 A1
+
Vo1
+
Vo
R3
R6
Vo1 = -Rf 1(Vs1 Vs2 ) R1 R2
Vo2 = -Rf 2(Vo1 Vs3) R4 R5
Vo
=
Rf
2
V f 1
• 这一特性称为理想运放输入端的“虚 断”。
集成运放的传输特性
1 比例运算电路
(1) 反相比例电路 1. 基本电路
电压并联负反馈 输入端虚短、虚断
Vs →Is R1
Is = I f V _ = V+ = 0
Rf Vo = - Vs
R1
Ri
R'
Ri = R1
↓
If→
Rf
-
Ii
A
+
Vo
电路中R’i 称为平衡 电阻R’ = R1 // Rf

R4

Vs1 R1
Vs2 R2

-
Vs3 R3

例1:设计一加减运算电路
设计一加减运算电路，使 Vo=2Vs1+5Vs2-10Vs3 解：用双运放实现
Vs1 R1 Vs2 R2
R3
Rf1
A1
+
Vs3 R5 R4
Vo1
R6
Rf2
-
A2
+
Vo
如果选Rf1= Rf2 =100K，且R4= 100K 则：R1= 50K R2= 20K R5= 10K 平衡电阻 R3= R1// R2// Rf1= 12.5K
如果 Rp = Rn 则：Vo = Rf (Vs1 Vs2 Vs3 ) Ra Rb Rc
差动求和电路
↓
Vs3=Vs4=0 时：
Vo1 = -Rf (Vs1 Vs2 ) R1 R2
Vs1=Vs2=0 且
Rp = R3 // R4 // R' Rn = R1 // R2 // Rf
Rn = Rp
ic(t) = C dvs(t) = - vo(t)
R'
dt
R
vo(t )
=
- RC
dv s(t ) dt
微分实验电路
10K
5 对数运算电路 T
Vs →Is R1
ID →
D
-
Id A
+
Vs →Is R1
Vo
IC →
-
Id A
+
Vo
R'
R'
(1)
(2)
I
=
v s
=I=
sR D
I evD /VT s