合肥工业大学模电第2章

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1、第2章集成运放及其基本运用本章重点1.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本章讨论的问题：1.什么是理想运放？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？　为什么理想运放工作在线性区时会有虚短和虚断？3.有哪些基本运算电路？怎样分析运算电路的运算关系？4.电压比较器与放大电路有什么区别？集成运放在电　压比较器和运算放大电路中的工作状态一样吗？2.1放大的概念和电路主要指标2.1.1放大的概念放大的对象：模拟量。常用正弦波作测试信号。放大的本质：能量的控制和转换。在输入信号的作用下，通过放大电路，将直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使

2、负载上获得的能量大于信号源提供的能量。第2章集成运放及其基本运用放大电路的核心元件：有源元件。用于能量的控制和转换。放大的特征：功率放大。负载上获得比输入信号大得多的电压或电流，或者兼而有之。放大的基本要求：不失真。这是放大的前提，要求放大电路中的有源元件工作在合适的区域，使输入量与输出量始终保持线性关系。2.1.2.放大电路的性能指标1.放大电路的框图图2.1.2放大电路示意图2、性能指标（1）放大倍数放大电路示意图电压放大倍数电流放大倍数互阻放大倍数互导放大倍数放大倍数是衡量放大电路放大能力的重要指标（2）输入电阻和输出电阻输入电阻Ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信

3、号，那么就要从信号源索取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小。AuIi~USUiRi=Ui/Ii电压放大的情况下，Ri越大越好。Why？输出电阻对负载来说,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的输出电阻，也就是从放大电路输出端看进去的等效电阻。计算输出电阻的方法之一：测出空载输出电压和有载(负载为RL)输出电压Uo，则：输出电阻R0的大小反映了放大电路带负载的能力。R0愈小，负载电阻变化时，Uo的变化愈小，放大电路带负载的能力愈强。3.通频带(衡量放大电路对不同频率信号的适应能力)一般宽频带放大器的幅频特性如图

4、所示，一般情况下，放大电路只适用于放大某一特定频率范围的信号，在输入信号频率太高或太低时，放大倍数的值会下降并产生相移。在信号频率下降到使放大倍数的值等于0.707││的频率。在信号频率上升到使放大倍数的值等于0.707││的频率。之间的频率范围。通频带（4）最大不失真输出电压在输出波形没有明显失真情况下放大电路能够提供给负载的最大输出电压(或最大输出电流)可用峰-峰值(UOPP、IOPP)表示，或有效值表示(Uo、Io)。（5）最大输出功率与效率在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率称为最大输出功率Pom。直流电源能量的利用率称为效率η。：效率PV：直流电源消耗的

5、功率2.2集成运算放大电路2.2.1差分放大的概念输入级均采用差分放大电路,具有很强的抑制零点漂移的能力；中间级一般采用有源负载的复合管共射电路，以获得高的电压放大倍数；输出级通常采用互补对称输出电路，以提高电路的带负载能力；且电路的不失真输出电压高，效率高。偏置电路一般采用恒流源电路，其特点是直流电阻小，交流电阻大，常用来作有源负载和为各级提供合理而稳定的偏置电流。2.2.2集成运放的符号及其电压传输特性图2.2.3集成运放的符号和电压传输特性uO=f(uP-uN)+AoduPuNuO集成运放的两个输入端分别为同相输入端uP和反相输入端uN。电压传输特性uOuP-uNO输出电压

6、与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即集成运放的工作区域线性区域：Aod为差模开环放大倍数非线性区域：输出电压只有两种可能的情况：+UOM或-UOMUOM为输出电压的饱和电压、其数值接近电源值。uOuP-uN+UOM-UOMO2.2.3理想集成运放理想运放的性能指标1、开环电压增益Aod=∞2、差模输入电阻Rid=∞3、输出电阻R0=04、共模抑制比KCMR=∞5、上限截止频率fH=∞6、输入失调电压UOI及其温漂dUOI/dT、输入失调电流IOI及其温漂dIOI/dT为零；无内部噪声。在实际应用中，一般情况下，可用理想运放代替实际运放2.2.4理想运放两个工作区域的特点1

7、。工作在线性区它的输出电压和输入差模电压满足如下的线性关系:uo=Aod（uP-uN）通常，集成运放的Aod很大，为了使其工作在线性区，大都引入深度负反馈，以减小运放的净输入，保证输出电压不超出线性范围。集成运放工作在线性区的特征是电路引入了负反馈。特点:（1）称两输入端“虚短路”（指运放两输入端的电位无限接近，但又不是真正的短路）。（2）称两输入端“虚断路”（指运放两输入端的电流趋于零，但又不是真正的断路）。在电路中，若运放处于开环状态，或引入了正反馈，则运放工作在非线性区，输