第四章集成運(yùn)算放大器(已修改)
2025-08-02 03:20 本頁(yè)面
【正文】 第四章 集成運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器的特點(diǎn) ：把輸入、放大、輸出和各種保護(hù)電路及反饋電路集成在一個(gè)芯片上 41 運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)與分析模型 ?運(yùn)算放大器的工作原理：是一種實(shí)現(xiàn)高增益的集成差分放大電路器件，放大倍數(shù)在 105以上。 411運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu) ? 運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)如下： 輸入隔離與 保護(hù)電路 中間放大與 補(bǔ)償 輸出驅(qū)動(dòng)與 保護(hù) ?輸入隔離與保護(hù)電路 ?中間放大與補(bǔ)償電路 ?輸出驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路 輸入隔離與保護(hù)電路 ? 功能：提供信號(hào)輸入通道 結(jié)構(gòu)：采用差分式 ? 目的： 提高對(duì)輸入噪聲和電路噪聲的抑制能力。 實(shí)現(xiàn)直流信號(hào)的放大能力 保護(hù)電路是為防止過(guò)高的輸入信號(hào)損壞放大器。 在報(bào)證高增益的的條件下，只有差分電路才能處理直流信號(hào)，同時(shí)有效的提高輸入電阻，才能使運(yùn)算放大器接近理想輸入特性。 中間放大與補(bǔ)償電路 組成：由多級(jí)放大電路和專門(mén)的補(bǔ)償電路組成。 作用： 在有效的抑制噪聲的前提下，提高運(yùn)算放大器的電壓增益能力，使其接近理想特性。 為保證良好的線性特性，在中間放大電路中設(shè)置了補(bǔ)償電路。 ? 組成 :由多級(jí)放大電路以及專門(mén)補(bǔ)償電路組成 . ? 作用 :(1)有效抑制噪聲 (2)提高電壓增益能力 ,接近理想特性(放大倍數(shù)為無(wú)窮大 ). 同時(shí)為了保證放大器具有良好的線性特性 ,在中間設(shè)置線性、溫度、電源抑制等補(bǔ)償電路。 運(yùn)算放大器 LM324P190頁(yè)圖 412 ? 輸入端之間具有極高的電阻 ? T1和 T4之間具有一定電位，可以提供基極電流 ? 基極電流由外電路提供 ? 輸出端采用達(dá)林頓管 T11和 T12 ? T10是個(gè)自舉電路，使輸出端電位和 T9輸出的電位按比例變化，即當(dāng) T10發(fā)射極電位上升時(shí)，T10基極電位也隨之上升。 ? T12和 T13之間的電阻的作用：保護(hù)輸出端不會(huì)出現(xiàn)大電流。 412 運(yùn)算放大器電路模型 ? 電路符號(hào)： ? 等效電路： V+ V K（ V+V） ∞ ? 輸入輸出的關(guān)系： VO=K（ V+ V） 其中 K是電壓放大倍數(shù)，也叫做開(kāi)環(huán)放大倍數(shù) 開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)： 運(yùn)算放大器的輸入輸出之間沒(méi)有電路連接時(shí)所具有是放大倍數(shù)。 理想運(yùn)放在輸入為 0時(shí)輸出也為 0。 理想情況下： 輸入阻抗為 ∞ 輸出阻抗為 0 開(kāi)環(huán)放大倍數(shù) K=∞ 即 v+=v， i+=i=0 2. 參數(shù)分析 ? 當(dāng)輸入與輸出相比很小，Ｋ趨向于無(wú)窮大時(shí)， v+=v， 稱之為 虛短． ? v+=v＝０， i+=i=0， 稱之為 虛地 . ? i+=i=0， 稱之為 虛斷 . 二、同相比例運(yùn)算電路 _ + ? + ? R2 R1 RP ui uo u= u+= ui 12 RuRuu iio ??io uRRu )1(12??反饋方式： 電壓串聯(lián)負(fù)反饋。輸入電阻高。 1211RRuuA ou ???虛短路 虛開(kāi)路 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 負(fù)反饋引到反相輸入端，信號(hào)從同相端輸入。 虛開(kāi)路 ?電路的輸入和輸出信號(hào)具有相同的電位，因此叫做同相放大器 . ?放大倍數(shù)只能大于１ . ４ ２運(yùn)算放大器基本電路組態(tài)分析 ? 運(yùn)算放大器有兩種組態(tài)： 放大型 和 振蕩型 . ? 分析基本要領(lǐng)： 理想運(yùn)放定義 行為特性 實(shí)際運(yùn)放的 參數(shù)特性 電路參數(shù) 分析 ４ ２ １放大型組態(tài) ? V2和 V1是輸入信號(hào)， VO是輸出信號(hào)， Z Z Z Z4為各支路的阻抗 Ｖ 2 Ｖ 1 VO Z3 Z1 Z2 Z4 ? （ V1V2） /Z1+（ VOV） /Z2=0 ? （ V2V+） /Z3=V+/Z4 ? VO=（ Z1+Z2） /Z1 * Z4/（ Z4+Z3） *V2Z2/Z1*V1 ? Z Z Z Z4各支路的阻抗性質(zhì)不同，電路會(huì)有不同的功能 ? 選擇電路參數(shù)時(shí)注意輸入偏置電流對(duì)電路特性的影響 ? 根據(jù)運(yùn)算放大器的實(shí)際參數(shù)確定電阻的阻值范圍 V1=VI， Z1=R1， Z2=RF， V2=0，Z3=R2， Z4=∞ ? 代入上式： VO=（ R1+RF） /R1*∞/（ ∞+R2）*0RF/R1*VI ? VO=（ RF/R1） *VI ? 輸入與輸出信號(hào)相位相反，叫 反相器 。 ? 反相器放大倍數(shù)可以大于 1，也可以小于 1。 ? 當(dāng)反相器放大倍數(shù)小于 1時(shí)，叫做 衰減電路。 ? 理想放大器（ K=∞） ? 實(shí)際放大倍數(shù)是有限值 RF/R1 ? RF是輸入輸出之間的連接電阻。 ? 輸入與輸出之間具有電路連接的結(jié)構(gòu)叫做反饋結(jié)構(gòu)。 ? 具有反饋結(jié)構(gòu)放大器的放大倍數(shù)叫做閉環(huán)放大倍數(shù)。 運(yùn)算放大器和三極管、場(chǎng)效應(yīng)管組成的放大器行為特性相同： 對(duì)輸入的電壓信號(hào)放大，并具有非線性特征 ? 運(yùn)算放大器和三極管、場(chǎng)效應(yīng)管組成的放大器的 3點(diǎn)區(qū)別： ? ∞和輸入電阻 ∞的基礎(chǔ)上，閉環(huán)放大倍數(shù)是 運(yùn)算放大器對(duì)輸入信號(hào)的實(shí)際放大能力。 ? ，只要輸出電壓小于運(yùn)算放大器允許輸出的最大電壓，就可以認(rèn)為信號(hào)沒(méi)有失真。 ? ，也可以放大直流信號(hào)。放大直流信號(hào)時(shí)，運(yùn)算放大器的靜態(tài)輸出總是零，可以實(shí)現(xiàn)放大器之間的級(jí)聯(lián)，形成高倍數(shù)的放大電路。 422 振蕩型組態(tài)（正反饋電路） ? V2和 V1是輸入信號(hào)， VO是輸出信號(hào)， Z Z Z Z4為各支路的阻抗 Ｖ 2 Ｖ 1 VO Z3 Z1 Z2 Z4 ? （ V1V） /Z1+（ VOV） /Z2=0 ? （ V2V+） /Z3+（ VOV+） /Z4=0 ? VO=Z4（ Z1+Z2） /（ Z1Z4Z2Z3） *V2 Z2（ Z4+Z3） /（ Z1Z4Z2Z3） *V1 ? Z Z Z Z4各支路的阻抗性
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