运算放大器的常见电路29页PPT

第4章 集成运算放大器电路
4―3―2差动放大器的工作原理及性能分析 基本差动放大器如图4―12所示。它由两个性能参
数完全相同的共射放大电路组成，通过两管射极连接 并经公共电阻RE将它们耦合在一起，所以也称为射极 耦合差动放大器。
I UE (UEE ) UEE 0.7
RE
RE
第4章 集成运算放大器电路
IC2
R1 R2
Ir
(4―7) (4―8)
第4章 集成运算放大器电路
可见，IC2与Ir成比例关系，其比值由R1和R2确定。 参考电流Ir现在应按下式计算：
UCC
Ir
UCC U BE1 Rr R1
UCC Rr R1
(4―9)
Ir
Rr
IC2
IB1
V1
＋
UBE1 －
IE1
R1
IB2 ＋
UBE2 － R2
(4―11)
Ir
IC1
IB3
IC1
IC3
IC1 IC2,
IC3
3 1 3
IE3
IE3
IC2
IC1
1
IC2
2
若三管特性相同，则β1=β2=β3=β,求解以上各
式可得
IC3
(1 2ຫໍສະໝຸດ 222)Ir
(4―12)
第4章 集成运算放大器电路
利用交流等效电路可求出威尔逊电流源的动态内阻
Ro为
Ro 2 rce
4―2 电流源电路
电流源对提高集成运放的性能起着极为重要的作 用。一方面它为各级电路提供稳定的直流偏置电流， 另一方面可作为有源负载，提高单级放大器的增益。 下面我们从晶体管实现恒流的原理入手，介绍集成运 放中常用的电流源电路。

详细内容见P233表12-1
例1：图示网络，求H参数矩阵。
解： u1 nu2
i1
1 n
i2
u2
1 g
i1
u1
1 g
i2
u1 nu2
u1 u1 u1 nu2 nu2
n(u2 u2) nu2
u1=nu2 i2=-ni1
例2：图示电路中，u1=2cos2000t, 求u2(t).
A ——— 开环电压放大系数 （非常大）
五、实际运放输入输出关系
线性工作，输出开路时：
Ri
Ro
+
现象： 1、线性工作范围很小； 2、要求前级驱动能力小； 3、具有一定的负载能力；
Ri ———输入电阻（非常大） Ro———输出电阻（非常小）
A ——— 开环电压放大系数 （非常大）
Ri ———输入电阻 Ro———输出电阻
L
解：L
C g2
10 6 (50 103 )2
2500
(H )
(2) 浮地电感:
证明以下两个二端口等效：
L C g2
下面网络A方程：
A方程为：
4、理想回转器与变压器比较 理想变压器
理想回转器
u1 nu2
n 0
i1
1 n
i
2
A 0
1 n
互易元件, 阻抗变换 非互易元件, 阻抗逆变换
12-1 运算放大器及其等效电路
一、运算放大器 （有源多端器件）
具有高放大倍数、高输入阻抗和低 输出阻抗的直接耦合（电压）放大器。
二、电路符号
通常运算放大器有5个引出端：正电源端，负电源端，同相
输入端，反相输入端，输出端。此外还有公共端通常称为“地”

vi1 - vn vi2 - vn vn - vo
R1
R2
R3
- vo
R3 R1
vi1
R3 R2
vi2
若 R1 R2 R3 则有 - vo vi1 vi2
（该电路也称为加法电路）
2.4.4 积分电路和微分电路
1. 积分电路
根据“虚短”，得 vP vP 0
根据“虚断”，得
ii 0
因此
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
线性范围内 vO＝Avo(vP－vN)
Avo——斜率
end
2.2 理想运算放大器
1. vo的饱和极限值等于运放的电源电压 V＋和V－
2. 运放的开环电压增益很高 若（vP－vN）＞0 则 vO= +Vom=V＋ 若（vP－vN）＜0 则 vO= –Vom=V－
2. 运算放大器的电路模型
通常： ▪ 开环电压增益
Avo的105 （很高）
▪ 输入电阻 ri 106Ω （很大）
▪ 输出电阻 ro 100Ω （很小）
图2.1.3 运算放大器的电路模型
vO＝Avo(vP－vN)
（ V－＜ vO ＜V＋ ）
注意输入输出的相位关系
2. 运算放大器的电路模型
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
引入反馈后
vn 0，vp(vi)不变
→ (vp－vn)↓ → vo↓
使输出减小了，增益Av＝vo/vi下降了，这时的反馈称为负反馈。
2.3.1 同相放大电路
3. 虚假短路 ▪ 图中输出通过负反馈的作用，使vn自动 地跟踪vp， 即vp≈vn，或vid＝vp－vn≈0。这种现象 称为虚假短路，简称虚短

1.运算放大器的简介
• 运算放大器是可以对电信号进行运算，一 般具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗 的放大器。
• 运算放大器最早被设计出来的目的是用来 进行加，减，微分，积分的模擬数学运算， 因此被称为“运算放大器” 。同时它也成 为实现模拟计算机（analog computer）的 基本建构单元。
VOLTAGE RANGE LOW INPUT BIAS AND OFFSET CURRENT HIGH INPUT IMPEDANCE J–FET INPUT STAGE INTERNAL FREQUENCY COMPENSATION
• 第一代产品基本沿用了分立元件放大电路的设计思想，采 用集成数字电路的制造工艺，利用了少量横向PNP管，构 成以电流源做偏置电路的三级直接耦合放大电路。
• 第二代产品普遍采用了有源负载，简化了电路的设计，并 使开环增益有了显著提高，各方面性能指标比较均衡，属 于通用型运放。
• 第三代产品的输入级采用了超β管，β值高达1000~5000倍， 而且版图设计上考虑了热效应的影响，从而减小了失调电 压、失调电流以及他们的温漂，增大了共模抑制比和输入 电阻。
2.运算放大器的参数和分类
• 主要有低频增益、单位增益频率、相位边 限移电压、还有噪声等
• 按工作原理可分为电压放大型、电流放大 型、跨导型和互阻型。
• 按性能指标可分为高阻型、高速型、高精 度型和低耗型
3.集成运放的发展概况
• 第四代产品采用了斩波稳零和动态稳零技术，使各性能指 标参数更加理想化。
ST(意法半导体)的运放产品
• LF147 WIDE BANDWIDTH QUAD J-FET
OPERATIONAL AMPLIFIERS
LOW POWER CONSUMPTION WIDE COMMON-MODE (UP TO VCC+) AND DIFFERENTIAL