康华光模电第六版第二章

1、 2华中科技大学 张林 电子技术电子技术基础模拟部分基础模拟部分 1 1 绪论绪论 2 2 运算放大器运算放大器 3 3 二极管及其基本电路二极管及其基本电路 4 4 场效应三极管及其放大电路场效应三极管及其放大电路 5 5 双极结型三极管及其放大电路双极结型三极管及其放大电路 6 6 频率响应频率响应 7 7 模拟集成电路模拟集成电路 8 8 反馈放大电路反馈放大电路 9 9 功率放大电路功率放大电路 10 10 信号处理与信号产生电路信号处理与信号产生电路 11 11 直流稳压电源直流稳压电源 华中科技大学 张林3 2 2 运算放大器运算放大器 2.1 2.1 集成电路集成电路运算放大器运

2、算放大器 2.2 2.2 理想理想运算放大器运算放大器 2.3 2.3 基本基本线性运放电路线性运放电路 2.4 2.4 同相同相输入和反相输入放大输入和反相输入放大 电路的其他应用电路的其他应用 4华中科技大学 张林 2.1 集成电路集成电路运算放大器运算放大器 1. 集成电路运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器的内部组成单元 图图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图集成运算放大器的内部结构框图 本章不讨论集成运放的内部电路，仅从其电路模型和外特性本章不讨论集成运放的内部电路，仅从其电路模型和外特性 出发，讨论运放构成的放大电路和典型的线性应用电路。出发，讨论运放构成的放大电路和典

3、型的线性应用电路。 5华中科技大学 张林 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 符号符号 图图2.1.2 运算放大器的代表符号运算放大器的代表符号 （a）国家标准规定的符号）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号）国内外常用符号 (a) (b) 1. 集成电路运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器的内部组成单元 6华中科技大学 张林 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 通常：通常： 开环电压增益开环电压增益 Avo的的 105 （很高）（很高） 输入电阻输入电阻 ri 106 （很大）（很大） 输出电阻输出电阻 ro 100 （很小）（很小） vOAvo(vPvN) （

4、 V vO V ） ） 注意输入输出的相位关注意输入输出的相位关 系系 放大：在输入信号控制下，放大：在输入信号控制下， 放大电路将供电电源能量转放大电路将供电电源能量转 换成为输出信号能量。换成为输出信号能量。 7华中科技大学 张林 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 当当Avo(vPvN) V 时 时 vO V 当当Avo(vPvN) V- -时时 vO V- - 电压传输特性电压传输特性 vO f (vPvN) 8华中科技大学 张林 2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 线性范围内线性范围内 vOAvo(vPvN) Avo斜率斜率 当当Avo(vPvN) V 时 时 v

5、O V 当当Avo(vPvN) V- -时时 vO V- - 电压传输特性电压传输特性 vO f (vPvN) 9华中科技大学 张林 2.2 理想运算放大器理想运算放大器 1. vo o的饱和极限值等于运放的的饱和极限值等于运放的 电源电压电源电压V 和 和V 2. 运放的开环电压增益很高运放的开环电压增益很高 若（若（vpvn）0 则则 vo= +Vom=V 若（ 若（vpvn）0 则则 vo= Vom=V 3. 若若V vo R3时，时， （1）试证明）试证明Vs( R3R1/R2 ) Im 解（解（1）根据虚短和虚断有）根据虚短和虚断有 Ii =0 Vp = Vn =0 例例2.3.3直

6、流毫伏表电路直流毫伏表电路 （2）R1R2150k ，R31k ， 输入信号电压输入信号电压Vs100mV时，通过时，通过 毫伏表的电流毫伏表的电流Im(max)？ 所以所以 I2 = Is = Vs / R1 R2和和R3相当于并联，所以相当于并联，所以 I2R2 = R3 (I2 - Im ) 得得 1 s 3 32 m R V R RR I)( 当当R2 R3时，时，Vs( R3R1/R2 ) Im （2）代入数据计算即可）代入数据计算即可 （指针偏转角度与（指针偏转角度与Im是线性关系）是线性关系） 华中科技大学 张林20 2.4 同相输入和反相输入同相输入和反相输入 放大电路的其他放

7、大电路的其他应用应用 2.4.1 求差电路求差电路 2.4.2 仪用放大器仪用放大器 2.4.3 求和电路求和电路 2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路 21华中科技大学 张林 2.4.1 求差电路求差电路 从结构上看，它是反相从结构上看，它是反相 输入和同相输入相结合的放输入和同相输入相结合的放 大电路。大电路。 4 on 1 ni1 R vv R vv 3 p 2 pi2 0 R v R vv i1 1 4 i2 32 3 1 41 o v R R v RR R R RR v )( 当当, 2 3 1 4 R R R R 则则 )( i1i2 1 4 o vv R R v 若继

8、续有若继续有, 14 RR 则则 i1i2o vvv 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和N N、P P 点的点的KCLKCL得：得： pn vv 22华中科技大学 张林 2.4.1 求差电路求差电路 从放大器角度看从放大器角度看 1 4 i1i2 o d R R vv v Av 时时 2 3 1 4 R R R R )( i1i2 1 4 o vv R R v 增益为增益为 （该电路也称为差分电路或减法电路）（该电路也称为差分电路或减法电路） 当当 23华中科技大学 张林 2.4.1 求差电路求差电路 差模输入电阻差模输入电阻 时时 2 3 1 4 R R R R 当当 i1i2id vvv )(

9、 -)( 41ido32idid RRiRRi vv 2idp Ri v 4idon Ri vv np vv 21 id id id RR i R v 此时有此时有 4132id iiiii 输入电阻较小输入电阻较小 24华中科技大学 张林 2.4.1 求差电路求差电路 一种高输入电阻的差分电路一种高输入电阻的差分电路 如何提高输入电阻？如何提高输入电阻？ + - - i2 i3 P N R2 R3 R1 R4 vo i1 i4 vp vn vi2 vi1 vi1 A1 vi2 A2 A3 25华中科技大学 张林 2.4.2 仪用放大器仪用放大器 ) 2 1( 1 2 3 4 21 O R R

10、 R R A vv v v 26华中科技大学 张林 2.4.3 求和电路求和电路 1 ni1 - R vv 3 on - R vv 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和N N点点 的的KCLKCL得：得： 2i 2 3 1 i 1 3 o -v R R v R R v 321 RRR 若若 0 pn vv 2 ni2 - R vv 则有则有 2i1 io -vvv 输出再接一级反相电路输出再接一级反相电路 2i1 io vvv 可得可得 （该电路也称为加法电路）（该电路也称为加法电路） 27华中科技大学 张林 2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路 1. 1. 积分电路积分电路 式中，负号表示式中，负号表示vo与与vi在相位上是相反的。在相位上是相反的。 根据根据“虚短虚短”，得，得 根据根据“虚断虚断”，得，得 0 pn vv 0 i i 因此因此 R v ii i 12 电容器被充电，其充电电流为电容器被充电，其充电电流为 2 i 设电容器设电容器C的初始电压为零，则的初始电压为零，则 t RC ti C d 1 d 1 i 2on v vv tv RC vd 1 io （积分运算）（积分运算） 28华中科技大学 张林 2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路 当当vi为阶跃电压时，有为阶跃电压时，有 vo与与 t 成线性关