第八章集成运算放大器81教材

1、集成运算放大器集成运算放大器 差动输入差动输入 中间放大中间放大推挽输出推挽输出 偏置电路偏置电路-+输入端输入端输出端输出端图图: : 运放组成方框图运放组成方框图图图: 741型集成运放原理电路型集成运放原理电路(a)含电源引脚的符号含电源引脚的符号 （b）一般符号）一般符号 图图8.1 集成运放的符号集成运放的符号 实际模型实际模型 图图8.2 集成运放的模型集成运放的模型 7.3 反馈放大器的类型和极性及其判断反馈放大器的类型和极性及其判断 7.3.1 直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈1）直流反馈直流反馈:反馈信号中反馈信号中只有直流只有直流成分。成分。2）交流反馈交流反馈：反馈信

2、号中：反馈信号中只有交流只有交流成分。成分。3）交流反馈和直流反馈同时存在交流反馈和直流反馈同时存在:反馈信号中反馈信号中既有既有 交流成分又有直流成分交流成分又有直流成分。4) 4) 高频负反馈高频负反馈5 5）低频负反馈）低频负反馈6 6）某一特定频率信号负反馈）某一特定频率信号负反馈 图图7.5 7.5 直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈音频放大器中的负反馈元件音频放大器中的负反馈元件n1. .电压取样电压取样( (又叫电压反馈又叫电压反馈) )n 特征特征：输出节点有反馈电阻接到输入端输出节点有反馈电阻接到输入端 。 7.3.2 交流反馈类型交流反馈类型2.电流取样电流取样(又叫电流

3、反馈又叫电流反馈)特征特征: : 反馈网络与基本放大器反馈网络与基本放大器在输出口串联在输出口串联。oi 2）若输出级是若输出级是CC放大器放大器， 是输出电流，则是输出电流，则取取 为采样电流。为采样电流。 3）对）对FET,类似。类似。ci由于在实际中，不能将反馈网络与输出端直接串由于在实际中，不能将反馈网络与输出端直接串联，联，解决办法解决办法： 1 1）若输出级为若输出级为CECE放大器放大器，集电极电流是，集电极电流是输出电流，则输出电流，则取取 为采样电流为采样电流。eiei图图7.7电压取样与电流取样电路电压取样与电流取样电路(a)电压取样电路电压取样电路(b)(b)电流取样电路

4、电流取样电路3.电流求和反馈电流求和反馈（又叫串联反馈）（又叫串联反馈） 特征特征：输入节点有反馈网络接到输出级。：输入节点有反馈网络接到输出级。fi4. 电压求和反馈电压求和反馈（又叫并联反馈）（又叫并联反馈）特征特征：反馈网络在输入端与基本放大器串联。：反馈网络在输入端与基本放大器串联。1）若输入级为若输入级为CE CE ，反馈电压加在发射极，则反馈电压加在发射极，则fsbevvv 2）若输入级是）若输入级是CS，可将反馈电压加在可将反馈电压加在S极极3）若输入级是单端输入的）若输入级是单端输入的差放，将反馈电压加在差差放，将反馈电压加在差放的另一输入端放的另一输入端fsgsvvvfsid

5、vvv反馈极性反馈极性-正反馈和负反馈正反馈和负反馈负反馈负反馈：若反馈信号：若反馈信号削弱了净输入信号削弱了净输入信号则为则为负反馈负反馈。正反馈正反馈：若反馈信号：若反馈信号增大了净输入信号增大了净输入信号则为则为正反馈正反馈。常用的判断方法：常用的判断方法：瞬时极性法瞬时极性法假设输入信号某一瞬时的极性假设输入信号某一瞬时的极性沿反馈环路逐级分析电路中其沿反馈环路逐级分析电路中其他有关各点信号的瞬时极性他有关各点信号的瞬时极性判断反馈到输入回路中判断反馈到输入回路中反馈信号的瞬时极性反馈信号的瞬时极性 计算净输入信号计算净输入信号负反馈负反馈正反馈正反馈减小减小增大增大+-fv(a)(b

6、)(c)(d)(e)(f)7.4 四种基本反馈放大器的结构四种基本反馈放大器的结构放大器可以分成四种：放大器可以分成四种：电压放大器电压放大器互阻放大器互阻放大器跨导放大器跨导放大器电流放大器电流放大器 (a) 电压放大器电压放大器优点：优点：1）A与与B在入端串联可在入端串联可 增大输入电阻增大输入电阻 2） A与与B在出端并联可在出端并联可 降低输出电阻降低输出电阻(b) 电流放大器电流放大器优点：优点：1）A与与B在入端并联可在入端并联可 降低输入电阻降低输入电阻 2） A与与B在出端串联可在出端串联可 增大输出电阻增大输出电阻(c) 跨导放大器跨导放大器优点：优点：1）A与与B在入端串

7、联可在入端串联可 增大输入电阻增大输入电阻 2） A与与B在出端串联可在出端串联可 增大输出电阻增大输出电阻 (d) 互阻放大器互阻放大器 优点：优点：1）A与与B在入端并联可在入端并联可 降低输入电阻降低输入电阻 2） A与与B在出端并联可在出端并联可 降低输出电阻降低输出电阻 (a) 电压放大器电压放大器0IVVh0VIIh0IVIhVIVhVhIhIVhIhV12112212211222221111222121221211110(b) 电流放大器电流放大器022120122102112011111212VIVIIVgVVgIIgVIg(c) 跨导放大器跨导放大器 (d) 互阻放大器互阻放

8、大器 7.5 电压放大器（电压取样电压求和放大器）电压放大器（电压取样电压求和放大器）ifR7.5.1 理想模型理想模型图图7.6 电压取样电压取样电压求和负反馈电压求和负反馈放大器：放大器：(a)理想结构理想结构 (b)等效电路等效电路ofR闭环增益为：闭环增益为：ifR和和 ofR由图（由图（a）可得：）可得：即即 （7.18） 由式（由式（7.18）可知，电压求和负反馈增大输入电阻，）可知，电压求和负反馈增大输入电阻，增大的倍数为反馈深度增大的倍数为反馈深度 )1 (VVBA分别是反馈放大器的输入和输出电阻。分别是反馈放大器的输入和输出电阻。输出电阻可以通过外施电压源求得：输出电阻可以通

9、过外施电压源求得： ofR= VVoBAR 1由式（由式（7.19）可知，电压取样负反馈减小输出电阻，）可知，电压取样负反馈减小输出电阻， 减小的倍数为反馈深度的倒数减小的倍数为反馈深度的倒数 VVBA11(7.19)tvfioivttttofVBVVRVAVVIVR )( 图图7.7(a) 实际的电压取样电压求和放大器方框图实际的电压取样电压求和放大器方框图 7.5.2 实际模型实际模型0IVVh0VIIh0IVIhVIVh121122122112222211110反馈网络用反馈网络用h参数表示的方框图参数表示的方框图图图7.7 (c) 图图(b)中反馈网络忽略了中反馈网络忽略了h21的方框

10、图的方框图 根据根据h参数的定义参数的定义， 是反馈网络端是反馈网络端2短路时，短路时， 11h由端口由端口1视入的电阻，即视入的电阻，即 22h是反馈网络端口是反馈网络端口1开路时，由端口开路时，由端口2视入的电导，即视入的电导，即 当反馈网络端口当反馈网络端口2短路时或端口短路时或端口1开路时，反馈就消失了。开路时，反馈就消失了。0IVIh 12222021111 VIVh 从反馈网络一个端口视入的电阻或电导是在另一个端从反馈网络一个端口视入的电阻或电导是在另一个端口短路或开路条件获得的，是短路还是开路以消除反馈口短路或开路条件获得的，是短路还是开路以消除反馈为原则。即为原则。即如果反馈网

11、络与如果反馈网络与A电路在某端口电路在某端口并联并联，则，则短短路路该端口该端口；如果反馈网络与如果反馈网络与A电路在某端口电路在某端口串联串联，则，则开开路路该端口该端口。“并联短路，串联开路并联短路，串联开路”下面我们求反馈系数。下面我们求反馈系数。 由图由图7.7（c）可知，反馈系数为）可知，反馈系数为 综上所述，为了将实际模型转化成理想模型，我们要综上所述，为了将实际模型转化成理想模型，我们要计算三个参数：计算三个参数： 反馈网络的电阻反馈网络的电阻h11；电导电导h22；反馈系数反馈系数Bv。遵循遵循“并联短路，串联开路并联短路，串联开路”的规则。的规则。 图图7.8给出了这三个参数

12、的求解示意图。给出了这三个参数的求解示意图。 01IofVVVB例例 目的目的：求射极跟随器的小信号电压增益，求射极跟随器的小信号电压增益，输入电阻和输出电阻。电路如图（输入电阻和输出电阻。电路如图（a）所示。）所示。 (a) 射极跟随器射极跟随器 （b）射极跟随器的小信号等效电路）射极跟随器的小信号等效电路（c）A电路电路 （d）B电路电路例例 目的目的：求电压取样电压求和放大器的性能参数。求电压取样电压求和放大器的性能参数。 下图是集成运放同相放大器。已知运放的开环电压下图是集成运放同相放大器。已知运放的开环电压增益为增益为Avo，差模输入电阻为，差模输入电阻为Rid，输出电阻为，输出电阻为ro。求求A电路的增益电路的增益Av，反馈系数，反馈系数Bv，闭环增益，闭环增益Avf=Vo/Vs，输，输入电阻入电阻Rin和输出电阻和输出电阻Rout的表达式。的表达式。 试计算以上参数的数值。试计算以上参数的数值。若若ababbaA A电路电路B B电路电路看输出看输出:并并短路短路ab看输入看输入: :串串开路开路看输入看输入: :串串开路开路例例:例例 目的目的： 设计一个反馈放大器以放大麦克风的输出信号。设计一个反馈放大器以放大麦克风的输出信号。 已知麦克风的输出信号是已知麦克风的输出