理想运算放大器.ppt

第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.5 理想运算放大器 5 .5.1 理想运算放大器的技术指标 1)开环差模电压增益 Aod = ； 3)输出电阻 ro = 0； 4)共模抑制比 KCMR = ； 2)差模输入电阻 rid = ； 5)UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0； 6)输入偏置电流 IIB = 0； 7)- 3 dB 带宽 fH = ，等等。 + + uo u+ u 理想运放电路符号 1 第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.5 理想运算放大器 5 .5.2 理想运算放大器工作在线性区的特点 输出电压与其两个输入端 的电压之间存在线性放大关系 ，即 + + uo u+ u RF 引入负反馈是集成运放工作于线 性状态的基本电路特征。 1. 线性状态的电路与传输特性 线性状态传输特性 2 第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.5 理想运算放大器 2. 理想运放工作在线性状态的参数特点 1） 理想运放的差模输入电压等于零 “虚短” 由于uo为有限值，理想运放Aod= ，则输入电 压为无穷小uo0。即 2）理想运放的输入电流等于零 由于 rid = ，两个输入端均没有电流，即 “虚断” 3 第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.5 理想运算放大器 5 .5.3 理想运算放大器工作在非线性区的特点 +UOPP uO u+-u-O -UOPP 理想特性 图5-27非线性状态传输特性 1.非线性的电路与传输特性 + + uo u+ u + + uo u+ u RF 开环状态或者引入正反馈，是集成运放工作在 非线性区的基本电路特点。 4 第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.5 理想运算放大器 2. 理想运放工作在非线性状态的参数特点 当 u+ u- 时，uO = + UOPP 当 u+ u- 时, uO = - UOPP 1） uO 的值只有两种可能 在非线性区内，(u+-u-)可能很大，即 u+u-， “虚 地”不存在。 2） 理想运放的输入电流等于零 “虚断”仍存在。 5 第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.5 理想运算放大器 *5 .5.4 理想跨导运算放大器简介 1.OTA的基本概念 OTA(Operational Transconductance Amplifier)是跨导运算放 大器的简称，它是一种双 极型集成工艺制作的通用 标准部件。OTA的符号如图 5.28所示，它有两个输入 端，一个输出端，一个控 制端。符号上的“+”号代 表同相输入端，“-”号代 表反相输入端，IO是输出 电流，IB是偏置电流，即 外部控制电流。 图5-28OTA的符号 理想OTA满足方程式： 式中IO是输出电流（A） ；Uid是差模输入电压(V)； Gm是开环增益(S)，称为跨 导增益。 6 第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.5 理想运算放大器 在小信号下，跨导增益Gm是偏置电流IB的线性函数 ，其关系式为 h称跨导增益因子，UT是热电压，在室温条件下， UT=26mV，可计算出h=19.2(1/V)，因此有 式中IB的量纲用A，Gm的量纲为S（西门子）。 根据传输特性方程式，可画出OTA的小信号理想模型如 图5-29所示。对这个理想模型，两个输入端之间开路，差模 输入电阻为无穷大；输出端是一个受差模输入电压控制的 电流源，输出电阻为无穷大。同时，理想跨导放大器的共 模输入电阻、共模抑制比、频带宽度等参数均为无穷大， 输入失调电压、输入失调电流等参数均为零。 7 第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.5 理想运算放大器 图5-29OTA的小信号理想模型 与常规的电压型运算放大器 比较，OTA具有下列性能特点： 1、输入电压控制输出电流，开 环增益是以S为量纲的跨导； 2、增加了一个控制端，改变控 制电流（偏置电流IB）可对开 环增益Gm进行连续调节； 3、它还具有电流模式的特点 ，如频带宽，高频性能好等 。 8 第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.5 理想运算放大器 2.OTA的应用原理 （1）增益可控电压放大器 用OTA构成的反相及同相电压放大器如图5-30(a)、5 -30(b)所示，图中RL是负载电阻。 图5-30增益可控电压放大器 a)反相放大器 b)同相放大器 9 第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.5 理想运算放大器 （2）加法器 将多个OTA的输出端并联，使它们的输出电流相加并在 一个负载电阻上形成电压，便可构成对多个电压输入信 号做加法运算的电路，如图5-