《运算放大器基础》PPT课件

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1、第一章运算放大器基础放大器是一种二端口器件1.1放大器基础放大器输入信号输出信号对它输入信号，产生信号输出。如果输出信号=增益X输入信号，这里增益是一个比例常数，或者可称它为放大倍数。满足这一定义的器件称为线性放大器，以区别于具有非线性输入-输出关系的器件（如对数/反对数放大器）一个放大器接受某个信号源的信号作为输入，并将它的输出向下输送到某负载。根据输入输出信号的属性，可有不同类型的放大器。最普遍的就是电压放大器，它的输入和输出都是电压。用戴维南等效给予建模如下图1.1现在需要导出一个利用的表达式。在输出端口应用电压分压公

2、式得出（1.1）注意到，当不存在任何负载时，就有。所以称为无载或开路电压增益。在输入端口应用电压分压公式得出（1.2）消去并经整理得到源电源电压-负载增益为（1.3）当信号从源向负载传播时，首先在输入端口受到某些衰减，然后在放大器内部放大，最后在输出端口又有额外的衰减。这些衰减统称之为加载效应。很明显，由于加载之后，（1.3）式给出的。。加载效应一把来说是不希望的，因为它使得总增益与特定的输入源和输出负载有关，且不说增益下降。加载的根源是很明显的；当放大器与输入源相连时，上流过电流并引起上降掉某些电压。准确地说，一旦从中减去

3、这一压降就导致一个减小的电压。同样，在输出端口由于跨在上的压降而使的幅度小于可控源电压。如果都消除了加载效应，勿需顾及输入源和输出负载都会有。为了达到这一状况，跨于和上的压降都必须是零而无论和为何值。达到这一点的唯一可能是要求这个电压放大器具有和。显然，将这样一个放大器称为理想放大器。尽管这些条件在实际上不可能满足，但是，放大器的设计者总是力求通过对有可能与该放大器连接的所有输入源和输出负载确保和来尽可能接近这一点。另一常见的放大器是电流放大器。由于现在处理的是电流，所以要用诺顿等效给输入源和放大器建模如图1.2所示。这个电

4、流控制电流源（CCCS）的参数称为无载电流或短路电流增益。两次应用电流分流公式得到源-负载增益为(1.4)图1.2再次见到两个端口的加载效应，在输入端口由于的一部分损失在内而使得小于；在输出端口由于的一部经由而损失掉，结果总是有。为了消除加载效应一个理想的电流放大器应有和；这正好与理想电压放大器相反。1.2运算放大器运算放大器是一种具有极高增益的电压放大器。实际上，运算放大器有别于其他所有电压放大器的就是它的增益大小。图1.3(a)展示出运算放大器的符号和为使它工作的电源连接。标识为“-”和“+”符号的输入代表反相和同相（非

5、反相）输入端。它们对地电压分别用和表示，输出是。箭头代表信号从输入向输出流动。图1.3（a）运算放大器符号和电源连接；（b）加电运算放大器等效电路（741运算放大器一般为，，和）运算放大器没有一个0V的接地端子。参考“地”是由公共端从外部建立起来的。电源电压用和代表，它们的典型值是，尽管也有可能为其他值。为了减少在电路图上的杂乱，习惯上是不画出电源连线的。然而，当在实验室调试运算放大器时，必须记住要给它供电以使它工作。图1.3（b）是一个正确供电的运算放大器的等效电路。虽然运算放大器本身并没有一个接地端子（管脚），但在它的等

6、效电路内部的接地符号却是作为图1.3（a）的电源公共接地端建模的。这个等效电路包括差分输入电阻，电压增益，和输出电阻。下一节将会明白把，和称为开环参数的道理，并将它们用小写字母符号表示。电压差（1.5）称为差分输入电压，增益a也称为无载增益，因为在输出不加载时有（1.6）因为两个输入端对地都容许有独立的点位，所以把这种输入端口称为双端型。与此对照的是输出端口，它属于单端型的。（1.6）式表明，运算放大器仅对它的输入电压之间的差作出相应，而不对它们单个的值相应，因此运算放大器也称为差分放大器。由（1.6）式可得这就可以求出为产

7、生某一给定的所需要的。再次看到，这个式子仅得到这个差值，而不是和的值本身。由于在分母中增益很大，就被界定到非常小。譬如，要维持，一个无载741运算放大器需要，是非常小的电压！（1.7）理想运算放大器我们知道，为了使加载效应最小，一个精心设计的电压放大器必须从输入源中流出可以忽略的电流（理想情况为零），并且对输出负载来说必须呈现出可以忽略的电阻（理想为零）。运算放大器也不例外，所以定义理想运算放大器作为一个具有无限大开环增益的理想电压放大器：（1.8a）它的理想端口条件是（1.8b）（1.8c）（1.8d）式中和是被正向和反向

8、输入吸入的电流。理想运算放大器的模型如图1.4所示。图1.4理想运算放大器可以看到，在的极限情况下得到！这一结果往往是一种困惑的根源，因为它使得人们感到奇怪，一个零输入的放大器为何还能维持住一个非零的输出？！按照（1.6）式，这个输出不应该也是零吗？答案的关键在于：随着增益趋于无限大，确实