第四章集成運算放大器(已修改)
2025-08-02 03:20 本頁面
【正文】 第四章 集成運算放大器 運算放大器的特點 ：把輸入、放大、輸出和各種保護電路及反饋電路集成在一個芯片上 41 運算放大器的基本結(jié)構(gòu)與分析模型 ?運算放大器的工作原理：是一種實現(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運算放大器的基本結(jié)構(gòu) ? 運算放大器結(jié)構(gòu)如下： 輸入隔離與 保護電路 中間放大與 補償 輸出驅(qū)動與 保護 ?輸入隔離與保護電路 ?中間放大與補償電路 ?輸出驅(qū)動與保護電路 輸入隔離與保護電路 ? 功能：提供信號輸入通道 結(jié)構(gòu)：采用差分式 ? 目的： 提高對輸入噪聲和電路噪聲的抑制能力。 實現(xiàn)直流信號的放大能力 保護電路是為防止過高的輸入信號損壞放大器。 在報證高增益的的條件下，只有差分電路才能處理直流信號，同時有效的提高輸入電阻，才能使運算放大器接近理想輸入特性。 中間放大與補償電路 組成：由多級放大電路和專門的補償電路組成。 作用： 在有效的抑制噪聲的前提下，提高運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)置了補償電路。 ? 組成 :由多級放大電路以及專門補償電路組成 . ? 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)為無窮大 ). 同時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、電源抑制等補償電路。 運算放大器 LM324P190頁圖 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 ? 輸出端采用達林頓管 T11和 T12 ? T10是個自舉電路，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，T10基極電位也隨之上升。 ? T12和 T13之間的電阻的作用：保護輸出端不會出現(xiàn)大電流。 412 運算放大器電路模型 ? 電路符號： ? 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)，也叫做開環(huán)放大倍數(shù) 開環(huán)放大倍數(shù)： 運算放大器的輸入輸出之間沒有電路連接時所具有是放大倍數(shù)。 理想運放在輸入為 0時輸出也為 0。 理想情況下： 輸入阻抗為 ∞ 輸出阻抗為 0 開環(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趨向于無窮大時， 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)負反饋。輸入電阻高。 1211RRuuA ou ???虛短路 虛開路 結(jié)構(gòu)特點： 負反饋引到反相輸入端，信號從同相端輸入。 虛開路 ?電路的輸入和輸出信號具有相同的電位，因此叫做同相放大器 . ?放大倍數(shù)只能大于１ . ４ ２運算放大器基本電路組態(tài)分析 ? 運算放大器有兩種組態(tài)： 放大型 和 振蕩型 . ? 分析基本要領(lǐng)： 理想運放定義 行為特性 實際運放的 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， VO是輸出信號， 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，電路會有不同的功能 ? 選擇電路參數(shù)時注意輸入偏置電流對電路特性的影響 ? 根據(jù)運算放大器的實際參數(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，叫做 衰減電路。 ? 理想放大器（ K=∞） ? 實際放大倍數(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)。 運算放大器和三極管、場效應(yīng)管組成的放大器行為特性相同： 對輸入的電壓信號放大，并具有非線性特征 ? 運算放大器和三極管、場效應(yīng)管組成的放大器的 3點區(qū)別： ? ∞和輸入電阻 ∞的基礎(chǔ)上，閉環(huán)放大倍數(shù)是 運算放大器對輸入信號的實際放大能力。 ? ，只要輸出電壓小于運算放大器允許輸出的最大電壓，就可以認為信號沒有失真。 ? ，也可以放大直流信號。放大直流信號時，運算放大器的靜態(tài)輸出總是零，可以實現(xiàn)放大器之間的級聯(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， VO是輸出信號， 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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