模拟集成电路的线性应用

iB+ iB
U
R1 R1 + R2
Uo
图2-1-7 基本同 相型放大器
闭环增益为
AF
Uo Ui
R1 + R2 R1
1 + R2 R1
即
AF
1+
R2 R1
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输出电压与输入电压关系为
Uo
(1 +
R2 R1
)U i
或
uo
(1 +
R2 R1
)ui
R1 断开(放大倍数为1) uo ui 或 Uo Ui 称之为同相跟随器。
非线性应用
电路结构上，集成运算放大器处于开环（无反馈）或存在 从输出端到同相输入端的正反馈支路，输出总是处于饱和状态， 即输出在正、负最大值之间变化。比如，对数器、指数器、乘 法器、电压比较器等
❖ 在分析具体的集成运放应用电路时，首先判断集成运放工 作在线性区还是非线性区，再运用线性区和非线性区的特点分 析电路的工作原理。
F实际反馈系数，一般F F0
F0理想反馈系数
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(2)反相放大器的实际等效输出电阻
等效输出电阻是在无
负载时输出开路电压
UO除以短路电流Ik
Roe
Uo Ik
Uo Eo Ro Io
Ik
Eo Ro
+
U R2
Eo Ad(U U+)
Ad (U
R3U Rd + R3
)
图2-1-5 输出电阻等 效计算电路
等效输入电阻为 等效输出电阻为
Rie
Ui I1
R1 I1 I1
R1
Roe
1
R0 + Ad F
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说明：
①理想条件下，(1+AdF)很大, Ro很小， Roe≈0；
②一般R1、R2取值范围为1k～1M；
③对于反相放大器必须设法提高其输入电阻。
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(2)改进型反相放大器之一
AF
Uo Ui
R2 I2 R1I1
R2 R1
即
AF
R2 R1
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输入电压与输出电压之间的关系为
uo
R2 R1
ui
或
Uo
R2 R1
Ui
也称比例放大器。
当两个电阻的比值为1时， 称为倒相器。
i2 R2
i1 R1 iB ∞
+ ui
iB+
+
+
+ uo
图2-1-1 基本反相放大器
第2章 模拟集成电路的线性应用
2.0 集成运放的传输特性及应用领域 2.1 模拟集成电路的基本放大电路 2.2 积分电路 2.3 微分电路 2.4 集成仪器放大器 2.5 动态校零型斩波放大器
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`2.0 集成运放的传输特性及应用领域
1) 集成运放的传输特性
uo ＋Uom
理 想 运 放
目的：保证较大放大倍数的
同时避免使用大电阻
闭环增益为
AF
Uo Ui
1 R1
( Rf1
+
Rf 2
+
Rf1Rf2 ) Rf 3
图2-1-2 用T型网络 代 替R2的反相放大器
特点：①满足了 Ri = R1 不取大值； ②在放大倍数较大时，可避免使用大电阻。
但Rf3的存在，削弱了负反馈。
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Rf
n j1
U (
ij
Rj
)
令R1 R2 Rn R
则输出电压为
Uo
Rf If
Rf R
n
Uij
j1
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图2-1-6 反相型加法器
可实现对输入电 压的求和运算。
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2.1.2 同相型放大器
1.同相型放大器的理想特性
利用理想集成运放的条 件：虚短和虚断
u u+ , U+ Ui ,
图2-图1-27-基1-8本同同相相跟型随放器大器
在理想条件下
Ri
Ui Ii
Ro ≈ 0
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2.同相型放大器实际特性
Ad、Rd、Ro 不为理想
条件时的等效电路
Ii +
R3 U+
Eo +
Ro
Ui
Rd
+
(1)实际闭环增益
Baidu Nhomakorabea
AF
AF0 (1 1 +
1) Ad F
或
U
+
R1
R2
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2.1 模拟集成电路的基本放大电路
2.1.1 反相型放大器
i2 R2
1.反相型放大器的理想特性 (1)基本型反相放大器
利用理想集成运放的条件：
i1 R1 + ui
iB- ∞
iB+
+
+
+ uo
虚短和虚断，即
u = u+ ， iB= iB+
图2-1-1 基本反相放大器
闭环增益为
Uo
AF (s)
AF0 (s)[1
1+
1
]
Ad (s)F (s)
图2-1-9 考虑了 Ad、Rd和Ro的同
相放大器电路
AF同相放大器的实际闭环增益；
AF0同相放大器的理想闭环增益； Ad集成运放的开环增益； F0理想反馈系数；
U
Ui
R2 //(Rd + R3 ) R1 + R2 //(Rd + R3 )
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Roe
Uo Ik
Rd R1 Ad
Ro[R2(Rd + R3 ) + R1(R2 + R3 + Rd )] + (Rd + R3 )( R2 + Ro ) + R1(R2 + R3 + Rd
+
AF0
Ad F 1+ Ad F
AF0
(1
1+
1 Ad
F
)
图2-1-4 考虑了Ad、Rd和 Ro的反相放大器电路
或
AF (s)
AF0(s)[1
1+
Ad
1
]
(s)F(s)
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AF (s)
AF0 (s)[1
1+
1
]
Ad (s)F (s)
式中
AF反相放大器的实际闭环增益
AF0反相放大器的理想闭环增益 Ad集成运放的开环增益
非线性区 线性区
非线性 区
O －Uom
ui
实 际 运 放
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2.0 集成运放的传输特性及应用领域
2) 集成运放的应用 线性应用 电路结构上存在从输出端到反向输入端的负反馈支路输入信
号幅度足够小，以保证集成运算放大器的输出处于最大输出电 压的范围内。比如，由运放构成的基本放大电路（包括反相、 同相、差动放大器），积分电路，微分电路等
Ro )
若考虑Ro << R2、Ro << R1，则
Roe
Ro 1 + AdF
当用阻抗代替电阻时
Zoe
1+
Zo
Ad (j )F
当信号频率
<<
n
时， Zoe
Ro 1 + AdF
当信号频率比较高时，其输出阻抗将有很大变化。
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3.反相型加法器
输出电压与输入 电压关系为
Uo Rf If
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(2)改进型反相放大器之二 目的：提高输入电阻
输入电阻为
Ri
Ui Ii
Ui I1
I
要使Ri增大， 设法使Ii减小。
图2-1-3 采用自举 电路的反相放大器
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2. 反相型放大器的实际特性
分析Ad、Rd、R O 不为
理想条件时等效电路
(1)反相放大器的 实际闭环增益
AF