模电26第七章集成运放基本电路ppt课件

1、7.3 7.3 理想运算放大器理想运算放大器 7.3.1 理想运放的概念理想运放的概念 1理想运放的技术参数应满足以下条件理想运放的技术参数应满足以下条件 开环差模电压增益开环差模电压增益 Aod= Aod=差模输入电阻差模输入电阻 Rid= Rid=输出电阻输出电阻 Rod=0Rod=0输入失调电压输入失调电压 UIO=0UIO=0输入失调电流输入失调电流 IIO=0IIO=0输入失调电压温漂输入失调电压温漂 UIO=0 UIO=0输入失调电流温漂输入失调电流温漂 IIO=0 IIO=0共模抑制比共模抑制比 KCMR= KCMR=输入偏置电流输入偏置电流 IIB=0IIB=0开环带宽开环带宽

2、 KCMR= KCMR=7.3.2 理想运放的等效模型和分析方法理想运放的等效模型和分析方法 7.3.2 理想运放的等效模型和分析方法理想运放的等效模型和分析方法 1理想运放等效模型：理想运放等效模型： (1) “零子：端零子：端子间电压为零，子间电压为零，流过电流为零的流过电流为零的二端电路元件。二端电路元件。 0 i0 u (2) “极子：端子极子：端子间电压为某一常数，间电压为某一常数，流过电流为恣意值流过电流为恣意值的二端电路元件。的二端电路元件。 “零子的电路符号零子的电路符号任任意意值值 icu “极子的电路符号极子的电路符号uoci “极子相当极子相当于理想电压于理想电压源源(3

3、) 理想运算放大器的等效模型理想运算放大器的等效模型 理想运算放大器的开环电压增益理想运算放大器的开环电压增益Aod= Aod= uuouiu odoidAuu 0 uuuid uu虚短虚短差模输入电阻差模输入电阻 Rid= Rid=idididRui iidi+i- iiiid00 ii虚断虚断：理想运放输出为有限值：理想运放输出为有限值uo uo 0 IIuu理想运放输入端可看作理想运放输入端可看作“零子零子II II：理想运放输出电阻：理想运放输出电阻 Rod=0Rod=0相当于理想电压源相当于理想电压源输出端相当于输出端相当于“极子极子i-运放电路简化分析的要点运放电路简化分析的要点

4、输出端相当于理想电压源输出端相当于理想电压源0 ii虚断虚断 uu虚短虚短idoduAuuouidu R7.3.3运放构成的两种根本负反响电路运放构成的两种根本负反响电路1反相放大器反相放大器uoRfuuiii+ifi-ui平衡电阻平衡电阻R=Rf / R1何种反响？何种反响？电压并联深度负反响电压并联深度负反响电路性能分析：电路性能分析： 电路构造：电路构造： 由虚断：由虚断：由虚短：由虚短：0 iiffiiiii foiRuuRuu 10 ii0 u uu0 u00ifouRRu1 R1“虚地虚地0 uu“虚地是反相放大器的特点虚地是反相放大器的特点ifouRRu1 反相比例运算放大器反相

5、比例运算放大器完成比例运算完成比例运算Rif输入电阻输入电阻iiifiuR 11RiRiii 1RRuuAfiouf 电压增益电压增益R1ui2同相放大器同相放大器 电路构造：电路构造： uoRfuui1i+ifi-R平衡电阻平衡电阻R=Rf / R1何种反响？何种反响？电压串联深度负反响电压串联深度负反响电路性能分析：电路性能分析： 由虚断：由虚断：0 ii由虚短：由虚短：iuuu fii 1foRuuRu 1iffouRRuRRu 1111电压增益电压增益11RRuuAfiouf P249710输入电阻输入电阻iiifiuR 0iu输出电阻输出电阻0 ofR电压串联深度负反响电压串联深度负

6、反响 uRRufo11R1uiuoRfuuRififouRRuRRRu 1111iouu 电压跟随器电压跟随器7.3.4运放的误差分析运放的误差分析uRfuoidoduAr idR1iuuiiifi-实践运放实践运放Aod， ridRuoRfuuiii+ifi-uiR1idodouAu uu0 uAuodorididrui fiiii 1Ruuiii idrui fofRuui foidiRuuruRuu 1odoAuu idodffodidodffodffioufrARRRArARRRARRRRuuA 1111111111RRuuAfiouf 理想运放反理想运放反相放大器相放大器相对误差相对

7、误差idodffodidodffodArARRRArARRRA 1111111 idodffodrARRRA 111Aod， rid产生的相对误差产生的相对误差7.4 集成运算放大器的线性运用集成运算放大器的线性运用 7.4.1加法运算电路加法运算电路 反相加法运算电路反相加法运算电路 同相加法运算电路同相加法运算电路 差动加法运算电路差动加法运算电路 uuou1反相加法运算电路反相加法运算电路 Ruoii1i+ifi-u i1R1RfR2u i2R3u i3平衡电阻平衡电阻R=Rf / R1 / R2 / R3由虚断：由虚断：0 iiii2ii3fiiiiiii 32111Ruui 22Ru

8、ui 33Ruui foRuu 由虚短：由虚短： uu0 由虚地：由虚地：0000 332211ifififouRRuRRuRRu假设假设 R1 R2 R3 R 321iiifouuuRRu 反相加法运算电路优点反相加法运算电路优点 1改动改动R1 R2 R3可调相加比例参数可调相加比例参数 2由于叠加点为虚地，输入信号之间由于叠加点为虚地，输入信号之间满足线性叠加定理，互不影响。满足线性叠加定理，互不影响。2同相加法运算电路同相加法运算电路电路平衡电路平衡Rf / R= R / R1 / R2 / R3由虚断：由虚断：0 iiii3R2ui2R3ui3ii2R1u i1uoRfuui+ifi

9、-Rii1Rfii foRuuRu 1iR321Riiiiiii 11Ruui 22Ruui 33Ruui Ru 由虚短：由虚短： uu消除消除u+u+和和u-u-得得uouo和和uiui关关系式系式 3322111ipipipfouRRuRRuRRRRuRRRRRp /321假设假设 R1 R2 R3 32111iiifpouuuRRRRu ifouRRu 11Ru i1uoRfuui1i+ifi-R1同相加法运算电路缺陷同相加法运算电路缺陷 输入信号之间相互影响输入信号之间相互影响321/RRRRp i uRRufo11R1uiuoRfuui1i+ifi-RifouRRu 11 uRRuf

10、o11由虚断：由虚断：0 ii321Riiiiiii 11Ruui 22Ruui 33Ruui Ru 332211ipipipuRRuRRuRRuii3R2ui2R3ui3ii2R1u i1uoRfuui+ifi-Rii1RiiR 3322111ipipipfouRRuRRuRRRRuii3R2ui2R3ui3ii2R1u i1uoRfuui+ifi-Rii1RiRi 3322111ipipipfouRRuRRuRRRRu RRRRRRp/321 RRRRf/ 332211iiifouRRuRRuRRRRRufRfR R1 332211ifififouRRuRRuRRu7.4.2差动放大器差动

11、放大器u i2R2R1u i1uoRfuui+ifi-ii1Rii2平衡电阻平衡电阻 R / R2 =Rf / R1由虚断：由虚断：0 iiffiiiii foiRuuRuu 1RRRuui 22由虚短：由虚短： uu 111212iffiouRRRRRRRRuu 普通要求：普通要求：R = Rf R2 =R1Rf 121iifouuRRu 差模电压增益差模电压增益121RRuuuAfiiouf 112RRuuuAfiiouf u i2R2R1u i1uoRfuui+ifi-ii1Rii2 uRRufo11 11RRufo 22iuRRR 11ifuRR 111212iffiouRRRRRRR

12、Ruu R3R1u1uoRR/2RR/2u2R2R4 例例1求输出电压表达式求输出电压表达式uo2uo1同相放大器输出同相放大器输出1121uRRuo 同相放大器输出同相放大器输出2221uRRuo 差动放大器输出差动放大器输出 1121434212ooouRRRRRRRRuu 11221434212121uRRRRuRRRRRRRRuo 例例2求输出电压表达式求输出电压表达式RuoR2uui1i+i2i-uiR1R4R3i4i3由虚断：由虚断：0 ii221iiii 21RuuRuuMi 432iii 4320RuuRuRuuOMMM 由由“虚地虚地0 u 1342142RuRRRRuRRu

13、iio uoR4u i2R1R1u i1uui+i-R2R2R3R5 例例3求输出电压表达式求输出电压表达式i3ii1ii2由虚断：由虚断：0 ii331iiii uo12111RuuRuuoi 2122RRRuui 由虚短：由虚短： uu由反相放大器：由反相放大器：oouRRu431 213142iiouuRRRRu 例例4求输出电压表达式求输出电压表达式u i4Ruoii1i+ii4i-u i1R1R2u i2R3u i3ii2ii3KuXuYYXuo1R4由虚断：由虚断：0 ii4321iiiiiiii 由由“虚地虚地0 u41332211RuuRuuRuuRuuoiii 41ioouK

14、uu 33221144RuRuRuKuRuiiiio 例例5试设计一个加减运算电路，试设计一个加减运算电路，使使uo=10ui1+8ui2-20ui3加减运算电路的设计步骤加减运算电路的设计步骤先根据函数关系画出电路，然后计算参数先根据函数关系画出电路，然后计算参数R3u i3ii3i+uoRfifi-RR1u i1ii1R2u i2ii2解解(1) 画出电路画出电路(2) 计算电阻计算电阻平衡电阻平衡电阻R / R1 / R2 =Rf / R3332211ifififouRRuRRuRRu 取取Rf =240k101 RRf82 RRf203 RRf普通取普通取Rf =几几k 至至1M kR

15、241 kR302 kR123 kR80作业：作业：P268 7.2 7.3 7.4P269 7.67.4.3积分器积分器1反相积分器反相积分器RuoRfuuiii+iCi-uiR平衡电阻平衡电阻R=RuC dtiCuCC1由虚断：由虚断：0 iiCCiiiii CiiRuu 由由“虚地虚地0 u dtiCuuCo1 dttuRCuio1实现模拟信号的积分运算，实现模拟信号的积分运算，还可实现延时、移相、波形还可实现延时、移相、波形变换作用变换作用RuoRfuuiii+iCi-uiRuCRuoRfuuiii+i-uiR反相放大器输出反相放大器输出ifouRRu1 suZZsuifo1 ssuR

16、Csuio1 sC1R dttussuii dttui)( dttuRCsuio 1当当s=j0时，时，uo(s) uo(s) VCC阻塞失真阻塞失真Auf(s) tRuoZ2uuiii+i-uiZ12实践运用的积分器实践运用的积分器Ruouuiii+i-uiRuCRf反相比例放反相比例放大器输出大器输出iouZZu12 ifouRsCRu1/ iffouCsRRRRu 当当s=j0时，时，Auf (s) -Rf /R CsRRRRsAffuf 防止阻塞失真防止阻塞失真当当sRf RCR时时 sRCsususAiouf1 sRCsusuio dttuRCtuio 1RuoRfuuiii+ifi

17、-uiR7 .4.4 微分器微分器实现模拟信号的微分运算，还可实现移相、波形变实现模拟信号的微分运算，还可实现移相、波形变换作用换作用uCiC1反相微分器反相微分器平衡电阻平衡电阻R=Rf由虚断：由虚断：0 iiffCiiii foCRuui dtduCiCC CiidtuudC 由由“虚地虚地0 u dttduCRuifo ifouZZu1 RuoZfuuiii+i-uiZ1反相放大器输出反相放大器输出 suZZsuifo1 sC1fR sCsuRsuifo dttdui)(iCuCRuoRfuui+ifi-uitdtduCRuifo CfR2实践运用的微分器实践运用的微分器R限制输入电流，

18、降低高频噪声限制输入电流，降低高频噪声1/ CiC 高频噪声高频噪声Cf相位补偿，抑制自激振荡相位补偿，抑制自激振荡7 .4.5 对数和指数运算电路对数和指数运算电路RuoRfuuiii+ifi-uiRiD由虚断：由虚断：0 iiDDiiiii RuuiiiDi 由于由于PN PN 结电压与电结电压与电流之间的关系流之间的关系 TBETBEVVsVVsDeIeIi 1ToTDUuusUusDeIeIi 由由“虚地虚地0 uToUusieIRu 00siToRIuUuln TDoUuuu icu BEToTBEUuusUusCeIeIi Ruui siToRIuUuln 根本对数运算电路的缺陷根本对数运算电路的缺陷1由于由于UT和和IS是温度的是温度的函数，因此运算精度受温度函数，因此运算精度受温度的影响。的影响。2UDuuoUT在在小信号时误差大。小信号时误差大。3只在一只在一定范围内满足定范围内满足ToUuusDeIi 1 对数运算电路对数运算电路Riii+i-