第四讲集成运算放大器

1第4讲4.1概述4.2集成运放的开环和闭环第4章集成运算放大器＋－u－u+uo集成运算放大器符号－＋＋∇ 反相输入端u－同相输入端u+输出端uo国际符号：国内符号：集成运算放大器的技术指标(1)开环差模电压放大倍数(开环增益)大Ao(Ad)=uo/(u+-u-)=105-107倍;(2)输入电阻大ri1MΩ,有的可达100MΩ以上;(3)输出电阻小ro=几Ω-几十Ω理想运放：4.2集成运算放大器的分析方法—理想化Ao=∞ri=∞ro=0uo=Ao(u+–u－)Ao→∞u+–u－≈0u+≈u－uo－＋＋∇ u－u+ib-ib+u+=u－ib-=ib+=0ri→∞ib-≈0ib+≈0集成运算放大器的分析方法输出电压变化范围:最大+UCC~-UEE4.3放大电路中的负反馈4.3.1负反馈的概念4.3.2负反馈的类型及分析方法4.3.3负反馈对放大器性能的影响4.3.1负反馈的概念凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。反馈放大器输出输入取+加强输入信号正反馈用于振荡器取-削弱输入信号负反馈用于放大器开环闭环负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻反馈网络±迭加反馈信号实际被放大信号基本放大电路AodX•oX•反馈网络FfX•放大：dooXXA••=迭加：fidXXX•••−=负反馈框图：AO称为开环放大倍数iX•+–∑反馈：ofXXF•••=AF称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi输出信号输入信号反馈信号差值信号负反馈放大器F称为反馈系数设Xf与Xi同相负反馈放大器的一般关系闭环放大倍数：放大：dooXXA••=反馈：ofXXF•••=迭加：fidXXX•••−=AF=Xo/Xi=Xo/(Xd+Xf)=Xo/(+XoF)=XoAo11Ao+F=Ao1+AoFAF=Ao1+AoF负反馈放大器的闭环放大倍数当Ao很大时,⏐AoF⏐»1,AF≈1F结论:当Ao很大时,负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关,只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。负反馈放大器的四种连接方式反馈量Xo输入信号的连接方式Uo电压Ic电流Ie串联并联(将反馈信号变为电压信号,与输入电压Ui相减)(将反馈信号变为电流信号,与输入电流Ii相减)四种连接方式:(1)电流串联负反馈(2)电压串联负反馈(3)电流并联负反馈(4)电压并联负反馈4.3.2负反馈的类型及分析方法负反馈的类型负反馈交流负反馈直流负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈作用：稳定静态工作点稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻作用4.4模拟信号的放大和运算电路(1)反相比例运算放大器_+Δ+∞RFR1RPuiuoi1iFib-ib+虚地点i1=iF+ib-=iF,ib-=0ib+=0u+=0u－=u+=0平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1//RF2o1iRuRu−=F电压放大倍数:1210uRRuuA−==iF_+Δ+∞RFR1RPuiuoi1i2ib-ib+例题1.R1=10kΩ,RF=20kΩ,ui=-1V。求:uo，RP应为多大？Au=-（RF/R1）=-20/10=-2uo=Auui=(-2)(-1)=2VRP=R1//RF=10//20=6.7kΩ反相比例运算放大器输入电阻及反馈方式：ri=R1输入电阻(小):uo_+Δ+∞RFR1RPuii1iFib-ib+反馈电阻反馈方式：电压并联负反馈i1=iF+ib-→ib-=i1-iF(2)同相比例运算放大器u-=u+=uiib+=0ib-=0_+Δ+∞RFRfRPuiuoiFifAu=1+RFRfiF=ifRP=Rf//RF1i2ioRuRuu=−Ffi12ou)RR1(u+=Ff)_+Δ+∞RFRfRPuiuoiFif例题2.Rf=10kΩ,RF=20kΩ,ui=-1V。求:uo，RP应为多大？uo=Auui=(3)(-1)=-3VRP=Rf//RF=10//20=6.7kΩAu=1+=1+20/10=3RFRf电压串联负反馈同相比例运算放大器输入电阻及反馈方式：_+Δ+∞RFRfRPuiuo输入电阻(高)反馈方式?输入电压:u+-u-=ui-uoRfRf+RF_+Δ+∞RFRfRPuiuoAu=1+RFR1当RF=0时,Au=1uo=ui(3)电压跟随器此电路是电压串联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。(4)差动放大器_+Δ+∞R2R1R1ui2uoR2ui1)uu(RRu1i2i12o−=ib+=0ib-=0ui2R2R1+R2u+=u-=u+u-=uoR1+ui1R2R1+R2uoR1+ui1R2R1+R2ui2R2R1+R2=(5)反相求和运算：_+Δ+∞RFR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虚地uo=-(ui1R1RF+ui2R2RF)若R1=R2=R,uo=-(ui1RRF+ui2)取RP=R1//R2//RFuo_+Δ+∞RFR1RPui0uu==−+ib+=0ib-=0,i1+i2=iFui1R1=ui2R2+-uoRF(6)微分运算：u-=u+=0RuioF−=dtduCii1=F1ii=dtduRCuio−=ui∞－++uoRR2i1iFCib-=0)90tsin(RCo−ω=tcosRCuoω−=tui0tuo0tsinuiω=例：,求uo。dtduRCuio−=ui∞－++uoRR2i1iFC90°(7)反相积分运算Ruii1=dtduCioF−=∫−=dtuRC1uioF1ii=i1iFui∞-++RRPCuoucuc=-uoib+=0ib-=0,iF=Cducdt-CduodtuiR=u-=u+=0