南通大学模电第二章PPT课件

.,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,图2.1.1集成运算放大器的内部结构框图,.,组成：输入级、中间级、输出级。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（a）国家标准规定的符号（b）国内外常用符号,.,2.运算放大器的电路模型,通常：开环电压增益Avo的105（很高）,输入电阻ri106（很大）,输出电阻ro100（很小）,vOAvo(vPvN)（VvOV）,注意输入输出的相位关系,.,当Avo(vPvN)V时vOV,当Avo(vPvN)V-时vOV-,电压传输特性vOf(vPvN),线性范围内vOAvo(vPvN),Avo斜率,输出电压vO不可能超过正负电源的电压值。,.,2.2理想运算放大器,1.vo的饱和极限值等于运放的电源电压V和V,2.运放的开环电压增益很高若（vPvN）0则vO=+Vom=V若（vPvN）0则vO=Vom=V,3.若VvOV则（vPvN）0,4.输入电阻ri的阻值很高使iP0、iN0,5.输出电阻很小，ro0,图2.2.1运放的简化电路模型,.,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=vNvP=0；或vN=vP2）虚断两输入端之间的电流为0，即iI=0(运放的ri=)3）虚地运放的同相端接地，即vP=0vN=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。,2.3基本线性运放电路,.,2.3.1同相放大电路,（a）电路图（b）小信号电路模型图2.3.1同相放大电路,1.基本电路,.,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vpvn，ip-in0,所以,（可作为公式直接使用）,（2）输入电阻Ri,输入电阻定义,根据虚短和虚断有vivp，iiip0,所以,（3）输出电阻Ro,Ro0,.,3.电压跟随器,根据虚短和虚断有,vovnvpvi,（可作为公式直接使用）,.,电压跟随器的作用,无电压跟随器时负载上得到的电压,电压跟随器时,ip0，vpvs,根据虚短和虚断有,vovnvpvs,.,2.3.2反相放大电路,（a）电路图（b）由虚短引出虚地vn0图2.3.5反相放大电路,1.基本电路,.,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vnvp0，ii0,所以i1i2,即,（可作为公式直接使用）,（2）输入电阻Ri,（3）输出电阻Ro,Ro0,.,i,例：图示电路中，Rf由T型网络代替，运放理想。（1）求AVF；（2）若R1=R2=R3=10K，AVF=100时，求R4的值。,解：（1）求AVF由虚地、虚断：I1=I2=Vi/R1；R2I2=R4I4I4=R2I2/R4Vo=R2I2+(I2+I4)R3=I2(R2+R3+R2R3R4)=Vi(R2+R3+R2R3R4)R1AVF=VoVi=(R2+R3+R2R3R4)R1,（2）求R4：AVF=VoVi=100；由上式：R4=0.102K若以Rf代替T型网络，则AVF=100=RfR1Rf=1000K=1M；T型网络低阻、高放大倍数,.,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。,当,则,若继续有,则,根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：,2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用,.,从放大器角度看,时，,增益为,（该电路也称为差分电路或减法电路）,.,2.4.2求和电路,根据虚短、虚断和N点的KCL得：,若,则有,（该电路也称为加法电路）,（再接一个反相器，实行完全加法）,.,2.4.3积分电路和微分电路,1.积分电路,式中，负号表示vO与vI在相位上是相反的。,根据“虚短”，得,根据“虚断”，得,因此,电容器被充电，其充电电流为,设电容器C的初始电压为零，则,（积分运算）,.,2.4.3积分电路和微分电路,当vI为阶跃电压时，有,vO与t成线性关系,.,2.4.3积分电路和微分电路,2.微分电路,.,例：,VO1=Vi1Rf1R1=1VVO2=Vi2Rf2(VO1Vi2)R3=1V+4V=5V,.,例：A1、A2、A3与相应的元件各组成何种电路？设初始条件VC=0，VI1、VI2为稳定的直流电压，运放理想。求t秒后Vo的表达式。,解：A1：反相；Vo1=VI1A2：减法；Vo2=VI2R4(R3+R4)(R2+R5)R2Vo1R5R2=VI2R4(R3+R4)(R2+R5)R2+VI1R5R2A3：反相积分；Vo=VO2dtR6C=VI2R4(R3+R