模拟电子技术基本教程第2章(14)集成运放

1、 2.1 放大的概念和电路主要指标放大的概念和电路主要指标 2.1.1 放大的概念放大的概念u放大的对象放大的对象：变化量变化量 ( (常用正弦波作测试信号常用正弦波作测试信号) )u放大的本质放大的本质：能量的控制和转换能量的控制和转换 在输入信号的作用下，通过放大电路，在输入信号的作用下，通过放大电路，将直流电将直流电源的能量转换成负载所获得的能量源的能量转换成负载所获得的能量，使负载上获得的，使负载上获得的能量大于信号源提供的能量。能量大于信号源提供的能量。第第2章章 集成运放及其基本运用集成运放及其基本运用oiuuUAUoiiiIAIioIUAuiioUIAiu（2）输入电阻和输出电阻

2、输入电阻和输出电阻 放大电路作为信号源（前级）的负放大电路作为信号源（前级）的负载，载，输入电阻输入电阻是衡量其负载效应的参数是衡量其负载效应的参数输入电阻输入电阻Ri输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。iiiURI输出电阻输出电阻Ro 对负载来说对负载来说,放大器的输出端口等放大器的输出端口等效为一个信号源，其内阻就是放大电路效为一个信号源，其内阻就是放大电路的输出电阻，的输出电阻，根据戴维南定理，根据戴维南定理， 为开路电压为开路电压oUOLOLOURRRU由分压公式由分压公式ooLoUR = (-1)RU得得Hf

3、上上限限频频率率mAbwfLHbwfffL下限频率f之之间间的的频频率率范范围围。与与 f fLHVomPP )(odONPuuAu( 1 ) : OOPNPNoduu u- u= 0 : u= uA即( 2 ) 即PNIPNidu- u i = 0 : i= i= 0Ruu)uu(AuoooA0orirRuiiRFoFRuiRRuuAFiou12ii I134242O/uRRRRRRuI11ui R32423RiiRR 32404/ RRRui3233240/RRRRRRu用用R2、R3、R4网络网络Rf可用低阻值可用低阻值R2、R3、R4获得获得高增益高增益iFo)uRR(1uRR1uuA

4、Fioui io ou uu uNofRuuR+ R 方法一：节点电流法方法一：节点电流法3I32I21I1R3R2R1FRuRuRuiiii0uu NPN为为“虚虚地地”节节点点)RuRuRu(RRiu3I32I21I1ffFO方方法法二二：利利用用叠叠加加原原理理I33fI22fI11fOuRRuRRuRRu ou? o ou ui11fuRR)RuRuRu(RRRRRRu3I32I21I1PfffO43213i32i21i1PR1R1R1R1RuRuRuu)RuRuRu(R)RR(1 u)RR(1u3I32I21I1PfPfO)(:,3I32I211IfORuRuRuRuRRNP则若 u

5、)RR(1uPfO 由同相比例运算由同相比例运算点节点电压方程：点节点电压方程：列列P4321PR1R1R1R1R1令令 )RuRuRu(Ru3I32I21I1PP 得得)RuRuRu(RRR 3I32I21I1NPf单单独独作作用用：1Iu1I4321432PuRRRRRRRu 用用分分压压公公式式得得：? u? u3I2I单单独独作作用用：单单独独作作用用：1I4321432f1OuRRRRRRR)RR1 (u ? uuu3I2I1I共共同同作作用用：、1 ifOuRRuRRuuuuuAfi1i2OiOuf2ifffPfOu)RRR)(RR1 (u)RR1 (u)uu(RR u)RRR)(

6、RR1 (uRRuuu1 i2if2ifff1 ifOOO)u(uRRu i1i2fO2iffPuRRRuI2fOfI1ffuRRRuRRRuRRR)(I1I2fOuuRRuffO1 iNR1R1RURUuOfI1ffuRRRuRRRF FF FO OI I1 1I I2 212RRu(uu )RR F FF FO OI I3 3I I4 434RRu(uu)RR I3I4I1I2I3I4I1I2OFOF003412uuuuuuuR ()RRRRf21fO2i21i1NR1R1R1RuRuRuu5434i43i3PR1R1R1RuRuu自自己己推推导导结结果果同同学学可可 uuPN这这时时的的

7、结结果果又又如如何何？i112i112O1uR2R1)u/2RR(1ui213i213O2uR2R1)u/2RR(1uI12I2I112O2O1)21()(21(uRRuuRRuu O1462O46757OuRRu)RR1 (RRRu)uu(RRuO21O46OI1246Ou)RR21 (RRu得：得：代入代入将（将（ )uuO21O例例2 2：求求v0的数值。的数值。解：解：V833221101IfIfIfvRRvRRvRRv64)6(4243)241 (02v01020126)1261 (vvvV901022123vvV219R3R3R6R6R5R5R4R4R7R7R8R8R1R1R2R2

8、+ + +ui iu u0 0+ +- - - -R1R1R2R2 fV i12o1VRRVf12o1VRR1V i12f12o1o1o1VRRV)RR(1VVV o878565434fVRRRRRRRRRV o1V i12f1212o112oVRRV)RR(1RRVRRVioVKV RR tuRCtiCuuCCd1d1IOdtduCiCC)(d10IIOttRCUtuRCu tUu sinmI tRCUttURCu cosdsin1mmO RCU m 2 3t dudRCRiRiuiCROIu)f(uuIOvIOT 2 3 4 ttvOVOHOVOLREF212I211NURRRuRRRu:

9、根根据据叠叠加加原原理理REF12TIPNURRUu , 0uu求出阈值电压求出阈值电压令令IuOuIuOuTOM211PUURRRUTOM211PU)U(RRRUREF212OM211TURRRURRRUREF212OM211TURRRURRRU1pREFoREF12RUU(UU)RR 12OMREF1212RR( U)URRRRR212om2111TURRRURRRUR212om2112TURRRURRRUO212I211PuRRRuRRRu0uuRRRuRRRu NO212I211P令令OM12TURRU得得阀阀值值电电压压本章结束下一章下一章1Ou1Ou当当 uI 高于高于 UREF2

10、 而低于而低于 UREF1 时时 ，运放，运放 A1、 A2 均输出均输出低电平，二极管低电平，二极管 VD1 、VD2 均均截止，输出电压截止，输出电压 uO 为低电平；为低电平；上门限电平上门限电平 UTH = UREF1 ；下门限电平下门限电平 UTL = UREF2 。uIuOOUTHUTL综上所述，双限比较器在输入信号综上所述，双限比较器在输入信号 uI UREF1 时，输出为高电平；而当时，输出为高电平；而当 UREF2 uI UREF1 时，输时，输出为低电平。出为低电平。改进电路图：高输入电阻差分比例运算电路改进电路图：高输入电阻差分比例运算电路I1IF1o1)1 (uRRuI

11、23F2o13F2o)1 (uRRuRRu若若R1 = RF2，R3 = RF1)(1 (I1I23F2ouuRRuZREFTZREFTPNZREFPINURRRURRRUURRRURRRUuuURRRURRRuuu21121222112121211212,求出阈值电压令例例8.2.2已知输入波形和电压传输特性，分析输出电压的波形。已知输入波形和电压传输特性，分析输出电压的波形。 波形图波形图 UZ 9VV3URRRUZ211T滞回比较器电路滞回比较器电路uO /Vt0+9-9第2章 集成运放及其基本运用本章重点本章重点1.各种基本单元运算电路及综合运算各种基本单元运算电路及综合运算2.电压比较器的传输特性电压比较器的传输特性本章讨论的问题：本章讨论的问题：1、什么是理想运放？指标参数有哪些？、什么是理想运放？指标参数有哪些？2、为什么在运算放大电路中集成运放必须工作在线性区？、为什么在运算放大电路中集成运放必须工作在线性区？ 为什么理