集成运算放特性.ppt

2.1 放大电路基础 2.2 运算放大器的基本概念 2.3 运算放大器的开环传输特性 2.4 运算放大器的线性模型 2.5 运算放大器的非线性模型 第2章 集成运算放大器的开环特性和等效模型 什么是放大？放大的实质。 放大器的功能、电路模型和主要技术参数 差模信号、差模增益、共模信号、共模抑制比 运算放大器的传输特性、频率特性、线性模型和非线 性模型 理想运算放大器及其特性 2.1.1 放大电路的概念 2.1.2 放大电路的等效模型 2.1.3 放大电路的主要性能指标 2.1 放大电路基础 2.1.1 放大电路的概念 信号放大是对信号乘比例系数的运算，比例系数称为增益或放大倍数。 放大电路（放大器）是实现信号放大功能的电子电路。 音频 放大器 +V 扩音机放大电路框图 当有声波输入时，拾音器将声波转换为电压信号，音频放大器将其幅 度和功率放大并驱动扬声器，扬声器将输出电压信号还原成较强的声波。 所以，放大器仅对输入信号按一定比例(通常大于1)放大产生输出信号 ，即输出信号不失真地放大复制输入信号。 当无声波输入时，拾音器输出电压为 0，音频放大器的输出电压亦为0，扬声 器没有声波输出，即直流电源+V不直接 产生输出电压。 虽然直流电源不能直接产生电压输出，但直流电源却是输出信号功率的源 泉。例如，当关掉电源时，扬声器无声音输出。 在输入信号的控制下，放大器的直流电源按信号变化规律发出功率，帮助 增大输出信号幅度，从而实现了功率放大（信号功率与其幅度的平方成正比 ）。 所以，放大器的实质是信号功率的放大。 放大器必需包含有将直流电源功率转换为信号功率的电子元器件，称为有 源元件。由电路理论可知，有源元器件在电路中可以等效为受控电源。 综上所述，在输入信号频率范围内 ，对于输入输出信号而言，包括直流电 源在内的放大电路等效为含有受控源的 电阻性二端口网络。 图中，VS和RS表示信号源电压和内 阻，RL表示负载。 放大电路框图 放大器 ViVo + - + iiio RS VS + - RL 放大电路的增益定义为： 根据信号的性质，增益分为： 1. 电压增益：（无量纲） 2. 电流增益：（无量纲） 3. 互阻增益： 4. 互导增益： （电阻量纲） （电导量纲） 5. 功率增益： 对于电阻性负载： 放大电路框图 放大器 ViVo + - + iiio RS VS + - RL 放大器 ViVo + - + iiio RS VS + - RL 电压放大模型 ViVo + - + iiio RS VSRL Ro Ri AVOVi + + - - 与放大电路的外特性等效的电路称为放大电路的等效模型。 2.1.2 放大电路的等效模型 电压放大模型 电流放大模型 互阻放大模型 互导放大模 1.电压放大模型含有受控源的电阻性二端口网络 从输出端看： 含独立源电阻 性电路等效为 电阻输出电 阻和电压源串 联。 戴维宁定理 从输入端看： 无独立源电阻 性电路等效为 电阻输入电 阻。 开路电 压增益 受控源Avovi反映了放大电路的电压放大能力和功率放大能力，即将直 流电压源输出功率转换为信号功率的能力。 输出电压： 负载电压增益： 结论：输出电阻越小、开 路增益和输入电阻越大， 则电压增益越大。 放大电路实际的输入电压： 信号源电压增益： 电压放大模型 ViVo + - + iiio RS VSRL Ro Ri AVOVi + + - - 综上所述，设计放大器时，总是希望其开路电压增益和输入电阻大（ Ri RS）、输出电阻很小（Ro fH -20dB/10倍频程 o f dB 20 40 60 80 1010210310410510710-1 运算放大器的开环增益频率特性 fH fT 1 当f fH f fH时， 当f =fH时， 当f =fT时， 波特图的绘制方法是： （1）频率轴（横轴）采用对数坐标，增益轴（纵轴）采用分 贝坐标； （2）在远离截止频率的频率范围，用渐近线表示真实频率特 性； （3）在截止频率附近（左右10倍频程），作适当修正。 由于频率范围宽广，放大器的频率特性通常用波特图描述。 在定性讨论频率特性时，第3步通常省略。 2.5 运算放大器的非线性模型 当输入信号较大（ )时, 运算放大器工作在饱和区。 由运放的