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4. 理想运算放大器及其分析依据
在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理 想的运算放大器。理想化的主要条件：
1) 开环电压放大倍数 2) 开环输入电阻 3) 开环输出电阻 4) 共模抑制比
Auo
rid ro 0
K CMRR
由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，
2. 开环差模电压增益 Auo
运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo 愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。
3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 愈小愈好 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值， 运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。
运算放大器并掌握其基本分析方法； 3. 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和
积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器 的工作原理； 4. 理解电压比较器的工作原理和应用。
2020/7/14
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9.1 集成运算放大器概述
集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多 级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的 一种模拟集成电路。
输入信号 输出信号 反馈信号
X d — 净输入信号
净输入信号：X d X i X f
若三者同相，则Xd = Xi - Xf , 即Xd < Xi , 此时,反
馈信号削弱了净输入信号, 电路为负反馈。
若 Xd > Xi ，即反馈信号起了增强净输入信号的 作用则为正反馈。
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uo= (VC1－VC1 )－(VC2 + VC１ ) =－2 VC1 即对差模信号有放大能力。
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(3) 比较输入 ui1 、ui2 大小和极性是任意的。 例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV
可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV ui2 = 8 mV － 2 mV
uoRS
– es+–
+ ui
–
通过R+EUCC
将输出电压
反+馈C2到输入
+
RE
RL uo
–
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1. 反馈的定义
X i
A
X o
比较环节 基本放大电路
X i + X di
A
–
X f
F
反馈电路 (b) 带反馈
X o
(a)不带反馈
XXX oif
— — —
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9.1.3 集成运放的工作原理
反相 输入端
T3
1
ui+
T1
T2
2
同相 输入端
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IS 输入级
中间级
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+UCC
T4 输出端
T5
3
+uo
输出级 -UEE
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信号传 输方向
实际运放开环
反相
+UCC 电压放大倍数
用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化, 为此,后
面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。
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电压传输特性 uo= f (ui) +Uo(sat) uo
理想特性
线性区
u+– u–
O
饱和区
u–
–+
uo
u+
+
理想运算放大器图形符号
–Uo(sat)
对零点漂移的抑制水平。
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2. 信号输入 RB
+
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+UCC +
差模信号ui1 是有用信–号
RE
ui2
+–EE
–
(2) 差模信号 ui1 = – ui2 大小相等、极性相反
uid = ui1 – ui2 两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，
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9. 1. 2 差动放大电路
1、电路组成
RB +
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+UCC +
ui1
RE
ui2
–
+–EE
–
RE的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。 EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。 电位器 RP : 起调零作用。
输入级 中间级 输出级
偏置 电路
运算放大器方框图
输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干
扰信号，都采用带恒流源的差分放大器 。
中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源
的共发射极放大电路构成。
输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载
能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。
偏置电路: 由镜像恒流源等电路组成
共模信号的能力越强。
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若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数
输出电压
Ac = 0 uo = Ad （ui1 － ui2 ） = Ad uid
若电路不完全对称，则 Ac 0， 实际输出电压 uo = Ac uic + Ad uid
即共模信号对输出有影响 。
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
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理想运放工作在线性区的特点
u– u+
i– – i+
+
∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– ) uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0
9.1.1 集成运放的组成
1. 元器件参数的一致性和对称性好； 2. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流 源代替，电位器需外接；
3. 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电 容、电感 和变压器均需外接；
4. 二极管多用三极管的发射结代替。
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各类型号集成芯片
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即 u+= u– ,称“虚短”
电压传输特性
(2) 输入电流约等于 0
uo +Uo(sat)
即 i+= i– 0 ,称“虚断”
线性区
O
u+– u–
Auo越大，运放的 线性范围越小，必
–Uo(sat)
须加负反馈才能使 其工作于线性区。
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理想运放工作在饱和区的特点
第9章 集成运算放大器
9.1 集成运算放大器概述 9.2 放大电路中的负反馈 9.3 运算放大器在信号运算方面的应用 9.4 运算放大器在信号处理方面的应用 9.5 运算放大器在信号产生方面的应用
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第9章 集成运算放大器
本章要求
1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义； 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想
输入端
u–
u+
同相 输入端
Auo
– +
+
–UEE
uo 输出端
(a)
+UCC输出
87 6 5 F007
12 3 4 U- U+ -UCC
(b)
集成运算放大器的管脚和符号 (a) 符号; (b)引脚
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9.1.3 集成运放的特性
1. 主要参数 1. 最大输出电压 UOM 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。
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（2）交流反馈与直流反馈
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引入直 引入交
反馈只对交流信号起作用流，负称反为交流流负反反 馈。反馈只对直流起作用，称馈为的直目流反馈馈的。目
有的反馈对交直流均起作用。的：
的：
稳定静 改善放
在反馈网络中串接隔直电态容工，作可以大隔电断路 直流，此时反馈只对交流起作点用。。 的性能
对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有 抑制作用。
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电工电子学BHale Waihona Puke 上一页 下一页 返回 退出
4. 输入和输出方式
RB +
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+UCC +
ui1
RE
ui2
–
+–EE
–
双端输入双端输出
双端输入单端输出 单端输入双端输出 单端输入单端输出
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如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈。 如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。
(4)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式 的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。