第6章集成运放电路3

内容要点:集成运算放大器简介;运算放大器电路中的负反馈.第6章集成运算放大器3目的及要求:了解集成电路中主要结构和电路模型；理解理想运放的电路模型及性能参数.运算放大器电路中的负反馈特征.重点：由理想运放模型。难点：虚短和虚断的概念。1.了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。2.理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。3.理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作原理。4.理解电压比较器的工作原理和应用。本章要求第9章集成运算放大器6.1集成运算放大器的简单介绍6.1.1集成运算放大器的特点集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸Auo高:80dB~140dBrid高:105~1011ro低:几十~几百KCMR高:70dB~130dB集成运放的符号：uo++Auou+u–。。。+UCC–UEE–+UCC–UEEuou–u+6.1.2电路的简单说明输入级中间级输出级同相输入端输出端反相输入端输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差放。中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。6.1.3主要参数1.最大输出电压UOPP能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。2.开环差模电压增益Auo运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。6.共模输入电压范围UICM运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。愈小愈好3.输入失调电压UIO4.输入失调电流IIO5.输入偏置电流IIB6.1.4理想运算放大器及其分析依据1.理想运算放大器Auo，rid，ro0，KCMR2.电压传输特性uo=f(ui)线性区：uo=Auo(u+–u–)非线性区：u+u–时，uo=+Uo(sat)u+u–时，uo=–Uo(sat)+Uo(sat)u+–u–uo–Uo(sat)线性区理想特性实际特性uo++u+u–+UCC–UEE–饱和区O3.理想运放工作在线性区的特点因为uo=Auo(u+–u–)所以(1)差模输入电压约等于0即u+=u–,称“虚短”(2)输入电流约等于0即i+=i–0,称“虚断”电压传输特性Auo越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。++∞uou–u+i+i––u+–u–uo线性区–Uo(sat)+Uo(sat)O4.理想运放工作在饱和区的特点(1)输出只有两种可能,+Uo(sat)或–Uo(sat)(2)i+=i–0,仍存在“虚断”现象电压传输特性当u+u–时，uo=+Uo(sat)u+u–时，uo=–Uo(sat)不存在“虚短”现象u+–u–uo–Uo(sat)+Uo(sat)O饱和区6.2运算放大器电路中的负反馈6.2.1并联电压负反馈i1ifiduoRFuiR2R1++––++–RL－设输入电压ui为正，差值电流id=i1–if各电流的实际方向如图if削弱了净输入电流(差值电流)——负反馈反馈电流fofRui取自输出电压——电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较——并联反馈特点：输入电阻低、输出电阻低6.2.2串联电压负反馈+–uf+–uduoRFuiR2R1+–++–+–RL设输入电压ui为正，差值电压ud=ui–uf各电压的实际方向如图uf削弱了净输入电压(差值电压)——负反馈反馈电压oF11fuRRRu取自输出电压——电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较——串联反馈特点：输入电阻高、输出电阻低6.2.3串联电流负反馈uouiR2RL+–++–ioR+–uf–+ud设输入电压ui为正，差值电压ud=ui–uf各电压的实际方向如图uf削弱了净输入电压(差值电压)——负反馈反馈电压取自输出电流——电流反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较——串联反馈uf=RioRuRuiifo特点：输出电流io与负载电阻RL无关——同相输入恒流源电路或电压-电流变换电路6.2.4并联电流负反馈RFR1uiR2RL+–++–ioRi1ifid设输入电压ui为正，差值电流id=i1–if各电流的实际方向如图if削弱了净输入电流(差值电流)——负反馈反馈电流oFfiRRRi取自输出电流——电流反馈反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较——并联反馈－6.2.4并联电流负反馈RFR1uiR2RL+–++–ioRi1ifid设输入电压ui为正，差值电流id=i1–if各电流的实际方向如图if削弱了净输入电流(差值电流)——负反馈反馈电流oFfiRRRi取自输出电流——电流反馈－f11i1iiRui，且因iF1o)1(1uRRRi所以特点：输出电流io与负载电阻RL无关——反相输入恒流源电路运算放大器电路反馈类型的判别方法：1.反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈；2.输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和反相）上的，是串联反馈；加在同一个输入端（同相或反相）上的，是并联反馈；3.对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈；4.对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。。例1：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。uf+–uo1uiR+–++–uo++–RLA1A2解：因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，所以是电压反馈；因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相输入端上，所以是串联反馈；因输入信号和反馈信号的极性相同，所以是负反馈。－－串联电压负反馈先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；例2：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。解：因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈；因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上，所以是并联反馈;因净输入电流id等于输入电流和反馈电流之差，所以是负反馈。－并联电流负反馈uo1uiR++–uo++–RLA1A2i1ifid