第二章 运算放大器基础1 -2学时

1、1补充：运算放大器的基础知识补充：运算放大器的基础知识 参考书参考书：基于运算放大器和模拟集成电路的电：基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计路设计【美美】塞尔吉欧塞尔吉欧. .佛朗哥著；刘树棠佛朗哥著；刘树棠 朱茂林朱茂林 荣玫译；第荣玫译；第3 3版版第二章第二章 信号放大电路信号放大电路主讲：马艺闻主讲：马艺闻2一、放大器一、放大器 放大器是一种二端口器件放大器是一种二端口器件, ,它接受一个称为它接受一个称为输入输入的外的外加信号加信号, ,产生一个称为产生一个称为输出输出的信号并使的信号并使输出输出= =增益增益X X输入输入, ,这里增益是指合适的比例常数。满足于这一定义的器件这里

2、增益是指合适的比例常数。满足于这一定义的器件称为称为线性放大器线性放大器。0理想的电oiR，R压放大器3IocLLovARRRv0ocA称为称为无载无载或或开路开路电压增益电压增益)(LRsisiIvRRRv输出：输出：输入：输入：源电压负载增益源电压负载增益为为LLocisisoRRRARRRvv0当信号从源向负载传播当信号从源向负载传播时，首先在输入端口受时，首先在输入端口受到某些衰减，然后放大到某些衰减，然后放大器内部放大，最后在输器内部放大，最后在输出端口又有衰减。这些出端口又有衰减。这些衰减统称为衰减统称为加载效应加载效应。加载效应导致什么？加载效应导致什么？4电流放大器电流放大器L

3、ooscisssoRRRARRRiioi，RR0理想的电流放大器5基本放大器及其理想端电阻基本放大器及其理想端电阻为消除在信号放大过程中产生加载效应为消除在信号放大过程中产生加载效应, , 放大器应具备的理想特性放大器应具备的理想特性6(a) (a) 运算放大器符号和电源连接；运算放大器符号和电源连接；(b) (b) 加电的运算放大器等效电路加电的运算放大器等效电路741741运算放大器一般为：运算放大器一般为：2M , 200V/mV , 75 dorar差分输入电阻，差分输入电阻， 电压增益，输出电阻电压增益，输出电阻二、运算放大器二、运算放大器-高增益的电压放大器7NPDvvv 称为称为

4、差分输入电压差分输入电压，增益，增益a a 称为称为无载增益无载增益，因，因为输出不加载时有为输出不加载时有NPDovvaavv两个输入端对地都容许有独立的电位，所以把这种输两个输入端对地都容许有独立的电位，所以把这种输入端口称为入端口称为双端双端型。而输出端口属于型。而输出端口属于单端单端型。运算放型。运算放大器仅对它的输入电压之间的差作出响应，而不对它大器仅对它的输入电压之间的差作出响应，而不对它们单个的值响应，因此运算放大器也称为们单个的值响应，因此运算放大器也称为差分放大器差分放大器。avvoD8理想运算放大器理想运算放大器： a理想端口条件：理想端口条件：00NPodiirr输入电阻

5、为无穷大输入电阻为无穷大: : 任何一个信号源都任何一个信号源都能驱动它能驱动它, ,且对前级没有任何负载且对前级没有任何负载; ;输出电阻为零输出电阻为零: : 输出能驱动无限个其它输出能驱动无限个其它负载负载; ;无限带宽无限带宽: : 任何频率的信号能进行无衰任何频率的信号能进行无衰减的放大减的放大无限的无限的CMRR:CMRR: 输出共模噪声电压为零输出共模噪声电压为零; ;无限的转换率无限的转换率: : 输出电压变化与输入电输出电压变化与输入电压变化同时出现压变化同时出现. .三、理想运算放大器：三、理想运算放大器： 9四、运算放大器电路的结构四、运算放大器电路的结构1 1 同相放大

6、器同相放大器2 2 反相放大器反相放大器3 3 电压跟随器电压跟随器电压跟随器及其等效电路电压跟随器及其等效电路103 3 电压跟随器电压跟随器-源与负载的连接源与负载的连接(a) (a) 直接连接；直接连接； (b) (b) 经由电压跟随器连接以消除加载效应经由电压跟随器连接以消除加载效应跟随器的作用是在源和负载之间起到一种缓冲作用跟随器的作用是在源和负载之间起到一种缓冲作用分析负载分析负载的电流和的电流和功率消耗功率消耗由谁提供由谁提供? ?11五、负反馈五、负反馈误差放大器误差放大器, , 反馈网络反馈网络, , 求和网络求和网络电路的闭环增益电路的闭环增益: : aaA1环路增益：环路

7、增益：aT 1limAATidealTAAideal/111负载源12增益的灵敏度增益的灵敏度aaTAA11AA前向通道要求不前向通道要求不高高, , 但需要高质但需要高质量的元件实现反量的元件实现反馈网络和保证跟馈网络和保证跟踪能力踪能力13负反馈在干扰和噪声上的效果负反馈在干扰和噪声上的效果11223xxxaxaxxoio或者21312121211aaxaxxxaaaaxio启示？噪声像输入失调误差和输入，代表某些不需要的信号 1x声它可以代表电源的交流声，代表某中间点进入的噪 2x变化它可以代表输出负载的，代表输出端进入的噪声 3x14输出并联输出串联11TrR端口电阻。，串联拓扑用用为

8、开环电阻；并联拓扑11r运算放大器电路中的反馈运算放大器电路中的反馈15六、运算放大器的供电运算放大器用旁路电容供电运算放大器用旁路电容供电（1 1）给内部晶体管提供偏置）给内部晶体管提供偏置（2 2）通过运算放大器反过来又要将电源给输出负）通过运算放大器反过来又要将电源给输出负载和反馈网络供电载和反馈网络供电16,oEECCQi iiI静态电源电流静态电源电流反相输入的电流流向和功率耗散反相输入的电流流向和功率耗散在整个运算放大器中，载有电流的只有两个回路：放在整个运算放大器中，载有电流的只有两个回路：放大器输出与输出负载构成的大器输出与输出负载构成的驱动回路驱动回路；以及从运算放；以及从运

9、算放大器正端电源到负端电源构成的大器正端电源到负端电源构成的供电回路供电回路。0,oEECCQiiiI17oEECCiii 同相输入的电流流向和功率耗散同相输入的电流流向和功率耗散18电流流向和功率耗散的例题电流流向和功率耗散的例题1 1：一反相放大器一反相放大器 驱动一驱动一 的负载。的负载。 V3,k20 ,k1021IvRRk2; , ,50 (1)oEECCiiimA.IQ和求假定(2)(2)求运算放大器的内求运算放大器的内部功率耗散。部功率耗散。19多少？上时，电压将会变化的负载接到这个电压源，当将一个设定为如果的电压源。（的电位器设计一个这样运算放大器和一只利用一块。（变的电压源是很方便的范围内可，有一台在当运算放大器作实验时1kV10v)100k741)10Vv10VSsba 75 , V/mV200 , M2741odrar参数电流流向和功率耗散的例题电流流向和功率耗散的例题2 2：20器内部耗散的功率。和电