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1、封面,运算放大器的基本电路,返回,云南丽江牦牛坪,引言,理想的运算放大器有以下特性 1、开环电压放大倍数Aod= ; 2、差模输入电阻Rid= ;共模输入电阻Ric= ； 3、输出电阻Ro= 0; 4、共模抑制比KCMR = ； 5、上限截止频率fH = ； 6、输入失调电压、输入失调电流以及它们的漂移均为零。,本页完,引言,返回,由于理想运放的 Rid= ，其净输入电流iid= 0，所以可引入“ 虚断 ” 概念 ；又因为运放在线性区有Aod= ，但输出电压uO= Aod(uP -uN )中的uO却是有限值，所以必有uP -uN = 0，即uP = uN，或 uid = 0，因此可引入“虚短”
2、概念。,引言,本页完,引言,返回,由运放组成的差分输入放大器的工作原理,由运放组成的同相放大器的工作原理,学习要点,本 节 学 习 要 点 和 要 求,运算放大器的基本电路,由运放组成的反相放大器的工作原理,返回,主页,运算放大器的基本电路主页,使用说明：要学习哪部分内容，只需把鼠标移到相应的目录上单击鼠标左键即可，按空格键或鼠标左键进入下一页。,结束,反相比例放大路,同相比例放大路,差分输入放大路,四川稻城亚丁,返回,一、反相比例放大器,一、反相比例放大器 1.反相放大器的电压放大倍数 推导出Auf,运算放大器的基本电路,iI = ,反相放大器,继续,由“虚断” (iN= iP=0 ) 概念
3、得,iI = iF,及 uP = 0,uI,R1,联立三式并根据闭环放大电路电压放大倍数的定义得,本电路是电压并联负反馈组态，输入信号从反相端输入。,由“虚短”概念得,uN = uP = 0,画出等效电路,本页完,由等效输入回路得,iF = - ,uo,Rf,由等效反馈回路得,Auf = ,= - ,uO,uI,Rf,R1,RP是补偿电阻 , 平衡集成块内部差分放大器输入级的输入电阻。其值为RP = RF / R1,以下推导本电路的闭环放大倍数Auf。,A,过度,运算放大器的基本电路,反相放大器,继续,= - ,Auf = ,uI,Rf,R1,uO,一、反相比例放大器,A,2.反相放大器的输入
4、电阻Rif,运算放大器的基本电路,继续,本页完,1、反相放大器的Auf,2、反相放大器的输入电阻,Rif = ,输入电阻的定义,uI,iI,观察输入回路得,Rif = ,uI,iI,= R1,Rif = R1,反相放大器,= - ,Auf = ,uI,Rf,R1,uO,一、反相比例放大器,A,经推导可知，为了提高反相放大器的输入电阻，R1应取较大的数值，一般最大只能取1M左右，这远小于运放本身的输入电阻，究其原因是本电路的反馈属并联负反馈。,3.反相放大器的输出电阻Rof,运算放大器的基本电路,继续,本页完,2、反相放大器的输入电阻,因为本反相放大器引入了电压负反馈，所以输出电阻会进一步减至
5、1 以下，因而带负载能力很强。,Rif = R1,3、反相放大器的输出电阻,Rof 1,反相放大器,1、反相放大器的Auf,= - ,Auf = ,uI,Rf,R1,uO,一、反相比例放大器,A,对Auf式中Rf的讨论,运算放大器的基本电路,继续,本页完,2、反相放大器的输入电阻,Rif = R1,3、反相放大器的输出电阻,Rof 1,反相放大器,1、反相放大器的Auf,= - ,Auf = ,uI,Rf,R1,uO,在本放大电路中，要使 Auf 增大，一般通过加大Rf而不是减少R1 ( 如果R1 太小，会使电路的输入电阻Rif 太小) ，但Rf 太大，电路就不是深度负反馈且会令电路噪声增大，
6、一般Rf 在1M 以下。,若要有较大的Auf，又不想Rf 太大，可采用T形反馈网络代替Rf 。,一、反相比例放大器,A,T形反馈网络的引入,运算放大器的基本电路,继续,2、反相放大器的输入电阻,Rif = R1,3、反相放大器的输出电阻,Rof 1,1、反相放大器的Auf,= - ,Auf = ,uI,Rf,R1,uO,在本放大电路中，要使 Auf 增大，一般通过加大Rf而不是减少R1 ( 如果R1 太小，会使电路的输入电阻Rif 太小) ，但Rf 太大，电路就不是深度负反馈且会令电路噪声增大，一般Rf 在1M 以下。,若要有较大的Auf，又不想Rf 太大，可采用T形反馈网络代替Rf 。,本页
7、完,工作原理自行参考教材P314 。,一、反相比例放大器,A,反相放大器结束页,运算放大器的基本电路,继续,2、反相放大器的输入电阻,Rif = R1,3、反相放大器的输出电阻,Rof 1,1、反相放大器的Auf,= - ,Auf = ,uI,Rf,R1,uO,在本放大电路中，要使 Auf 增大，一般通过加大Rf而不是减少R1 ( 如果R1 太小，会使电路的输入电阻Rif 太小) ，但Rf 太大，电路就不是深度负反馈且会令电路噪声增大，一般Rf 在1M 以下。,若要有较大的Auf，又不想Rf 太大，可采用T形反馈网络代替Rf 。,本页完,工作原理自行参考教材P314 。,一、反相比例放大器,A
8、,返回,继续,二、同相比例放大器 1.同相放大器的电压放大倍数 推导出AVF,二、同相比例放大器,运算放大器的基本电路,继续,本页完,iF = ,利用“虚断” 概念得,iI = 0,及 uP = uI,uI - 0,R,利用“虚短” 概念得,uN = uP = uI,画出等效电路,由等效反馈回路得,把上式整理后并利用闭环电压放大倍数的定义得,Auf = ,= 1+ ,uO,uI,Rf,R,本电路是电压串联负反馈组态，输入信号从同相端输入。,= ,uO - uN,Rf,以下推导本电路的闭环放大倍数Auf 。,A,过度,运算放大器的基本电路,继续,本电路是电压串联负反馈组态，输入信号从同相端输入。
9、,二、同相比例放大器,Auf = ,= 1+ ,uO,uI,Rf,R,A,2.同相放大器的输入电阻Rif,运算放大器的基本电路,继续,本页完,本电路是电压串联负反馈组态，输入信号从同相端输入。,1、同相放大器的Auf,上式表明同相放大电路的输出与输入是同相的并且其闭环电压放大倍数总大于1。,2、同相放大电路的输入电阻Rif,Rif = ,输入电阻的定义,uI,iI,因为 iI 0,所以 Rif ,并且反馈电路属串联负反馈，输入电阻会进一步增大，可高达100M以上。,二、同相比例放大器,Auf = ,= 1+ ,uO,uI,Rf,R,A,3.同相放大器的输出电阻Rof,运算放大器的基本电路,继续
10、,本页完,本电路是电压串联负反馈组态，输入信号从同相端输入。,上式表明同相放大电路的输出与输入是同相的并且其闭环电压放大倍数总大于1。,2、同相放大电路的输入电阻Rif,Rif 100M,3、同相放大电路的输出电阻Rof,本同相放大器亦引入了电压负反馈，所以输出电阻可减至1以下。,二、同相比例放大器,1、同相放大器的Auf,Auf = ,= 1+ ,uO,uI,Rf,R,A,4.同相放大器的特例射随器,运算放大器的基本电路,继续,本页完,3、同相放大电路的特例射随器,利用“虚断” 概念得,iI = iF = 0,及 uP = uI,利用“虚短” 概念得,uN = uP,联立以上三式得,由结果可
11、知本电路符合射随器的特点。,uO = uN,uO = uI,二、同相比例放大器,由运放组成的射随器有专门的集成电路( IC ) ，如型号AD9620就是一块射随器的芯片，电压增益为0.994，输入电阻为0.8M，输出电阻为40 ，转换速率为2000V/s。,A,同相放大器结束页,运算放大器的基本电路,继续,本页完,3、同相放大电路的特例射随器,利用“虚断” 概念得,iI = iF = 0,及 uP = uI,利用“虚短” 概念得,uN = uP,联立以上三式得,由结果可知本电路符合射随器的特点。,uO = uN,uO = uI,二、同相比例放大器,由运放组成的射随器有专门的集成电路( IC )
12、 ，如型号AD9620就是一块射随器的芯片，电压增益为0.994，输入电阻为0.8M，输出电阻为40 ，转换速率为2000V/s。,返回,继续,A,三、差分输入放大器 1.差分输入放大器的电压放大倍数 推导出AVF,三、差分输入放大器,运算放大器的基本电路,uP = ,继续,利用“虚断” 概念得,i1 = iF,及 i2 = iR,uI2,RF,联立三式并根据闭环放大电路电压放大倍数的定义得,本页完,由等效电路得两个方程,Auf = ,= ,uO,uI2 uI1,RF,R1,差分输入放大器,画出等效电路,以下推导本电路的闭环放大倍数Auf 。,RF +R1,分压原理,uI1 uN,R1,= ,
13、RF,uN uO,利用“虚短” 概念得,uN = uP,A,过度,三、差分输入放大器,运算放大器的基本电路,继续,差分输入放大器,Auf = ,= ,uO,uI2 uI1,RF,R1,A,结束,三、差分输入放大器,运算放大器的基本电路,继续,差分输入放大器,本页完,1、差分输入放大器的Auf,2、差分输入放大器的Rif,Rif = 2R1,3、差分输入放大器的Rof,Rof 0,返回,结束,Auf = ,= ,uO,uI2 uI1,RF,R1,差分输入放大器,可参考第三章差分放大电路中有关输入电阻内容。,本电路亦是电压负反馈，所以输出电阻很小。,A,再见,再见,Auf 的推导过程,差分输入放大
14、器Auf 的推导,运算放大器的基本电路,uP = ,继续,uI2,RF,(1),本页完,Auf = ,= ,uO,uI2 uI1,RF,R1,差分输入放大器,RF +R1,uI1 uN,R1,= ,RF,uN uO,uN = uP,(2),(3),由(2)得,R1 +RF,R1,= + ,uN,R1 RF,uI1,RF,uO,(4),把(1) (4)代入(3)并整理得,uO,RF,= ,uI2 uI1,R1,由差动输入的定义得,单击此立刻返回链入处,Auf 的推导过程结束页,差分输入放大器Auf 的推导,运算放大器的基本电路,uP = ,继续,uI2,RF,(1),本页完,Auf = ,= ,uO,uI2 uI1,RF,R1,差分输入放大器,RF +R1,uI1 uN,R1,= ,RF,uN uO,uN = uP,(2),(3),由(2)得,R1 +RF,R1,= + ,uN,R1 RF,uI1,RF,uO,(4),把(1) (4)代入(3)并整理得,uO,RF,= ,uI2 uI1,R1,由差动输入的定义得,返回,