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1、7.3 理想运算放大器,7.3.1 理想运放的概念,1理想运放的技术参数应满足下列条件,开环差模电压增益 Aod=,差模输入电阻 Rid=,输出电阻 Rod=0,输入失调电压 UIO=0,输入失调电流 IIO=0,输入失调电压温漂 UIO=0,输入失调电流温漂 IIO=0,共模抑制比 KCMR=,输入偏置电流 IIB=0,开环带宽 KCMR=,7.3.2 理想运放的等效模型和分析方法,7.3.2 理想运放的等效模型和分析方法,1理想运放等效模型：,(1) “零子”：端子间电压为零，流过电流为零的二端电路元件。,(2) “极子”：端子间电压为某一常数，流过电流为任意值的二端电路元件。,“零子”的
2、电路符号,“极子”的电路符号,“极子”相当于理想电压源,(3) 理想运算放大器的等效模型,理想运算放大器的开环电压增益Aod=,虚短,差模输入电阻 Rid=,虚断,：理想运放输出为有限值uo,理想运放输入端可看作“零子”,II：理想运放输出电阻 Rod=0,相当于理想电压源,输出端相当于“极子”,运放电路简化分析的要点,输出端相当于理想电压源,虚断,虚短,7.3.3运放构成的两种基本负反馈电路,1反相放大器,平衡电阻R=Rf / R1,何种反馈？,电压并联深度负反馈,电路性能分析：, 电路结构：,由虚断：,由虚短：,“虚地”,“虚地”是反相放大器的特点,反相比例运算放大器,完成比例运算,输入电
3、阻,电压增益,2同相放大器, 电路结构：,平衡电阻R=Rf / R1,何种反馈？,电压串联深度负反馈,电路性能分析：,由虚断：,由虚短：,电压增益,P249 （710）,输入电阻,输出电阻,电压串联深度负反馈,电压跟随器,7.3.4运放的误差分析,实际运放Aod， rid,0,rid,理想运放反相放大器,相对误差,Aod， rid产生的相对误差,7.4 集成运算放大器的线性应用,7.4.1加法运算电路,反相加法运算电路,同相加法运算电路,差动加法运算电路,1反相加法运算电路,平衡电阻R=Rf / R1 / R2 / R3,由虚断：,由虚短：,由虚地：,若 R1 R2 R3 R,反相加法运算电路
4、优点,（1）改变R1 R2 R3可调相加比例参数,（2）由于叠加点为虚地，输入信号之间满足线性叠加定理，互不影响。,2同相加法运算电路,电路平衡 Rf / R= R / R1 / R2 / R3,由虚断：,由虚短：,消除u+和u-得uo和ui关系式,若 R1 R2 R3,同相加法运算电路缺点,输入信号之间相互影响,由虚断：,7.4.2差动放大器,平衡电阻 R / R2 =Rf / R1,由虚断：,由虚短：,一般要求：R = Rf R2 =R1,Rf,差模电压增益,例1求输出电压表达式,uo2,uo1,同相放大器输出,同相放大器输出,差动放大器输出,例2求输出电压表达式,由虚断：,由“虚地”,例
5、3求输出电压表达式,由虚断：,uo1,由虚短：,由反相放大器：,例4求输出电压表达式,由虚断：,由“虚地”,例5 试设计一个加减运算电路，使uo=10ui1+8ui2-20ui3,加减运算电路的设计步骤,先根据函数关系画出电路，然后计算参数,解(1) 画出电路,(2) 计算电阻,平衡电阻 R / R1 / R2 =Rf / R3,取Rf =240k,一般取 Rf =（几k 至1M）,作业： P268 7.2 7.3 7.4 P269 7.6,7.4.3 积分器,1反相积分器,平衡电阻R=R,由虚断：,由“虚地”,实现模拟信号的积分运算，还可实现延时、移相、波形变换作用,反相放大器输出,当s=j
6、0时，uo(s) ,uo(s) VCC,阻塞失真,Auf(s) ,2实际应用的积分器,反相比例放大器输出,当s=j0时，Auf (s) -Rf /R,避免阻塞失真,当sRf RCR时,7 .4.4 微分器,实现模拟信号的微分运算，还可实现移相、波形变换作用,1反相微分器,平衡电阻R=Rf,由虚断：,由“虚地”,反相放大器输出,2实际应用的微分器,R限制输入电流，降低高频噪声,1/ CiC 高频噪声,Cf相位补偿，抑制自激振荡,7 .4.5 对数和指数运算电路,由虚断：,由于PN 结电压与电流之间的关系,由“虚地”,基本对数运算电路的缺点,（1）由于UT和IS是温度的函数，因此运算精度受温度的影
7、响。,（2）UDuuoUT在小信号时误差大。,（3）只在一定范围内满足,1 对数运算电路,（1）利用参数相同的对管抵消温度对Is的影响,改进措施,（2）利用热敏电阻补偿温度对UT的影响,2 指数运算电路,由虚断：,由“虚地”,基本对数运算电路的缺点,（1）由于UT和IS是温度的函数，因此运算精度受温度的影响。,（2）UDuuoUT在小信号时误差大。,（3）只在一定范围内满足,（1）利用参数相同的对管抵消温度对Is的影响,改进措施,（2）利用热敏电阻补偿温度对UT的影响,例6求输出电压表达式,uo1,差动放大器,uo,uo,电压跟随器,作业： P269 7.7 P270 7.8 7.9 7.10 7.11,