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四、运算放大器电路的结构
1 同相放大器
2 反相放大器 3 电压跟随器
电压跟随器及其等效电路
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3 电压跟随器
----源与负载的连接
RS vS

vO

RS


a)
RL
vL
vS



分析负载 的电流和 功率消耗 由谁提供 ?

vI
b)
RL
vL
(a) 直接连接； (b) 经由电压跟随器连接以消除加载效应
rd 2MΩ , a 200V/mV , ro 75
差分输入电阻， 电压增益， 输出电阻
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vD vP vN
称为差分输入电压，增益a 称为无载增益，因 为输出不加载时有 vo avD avP vN 两个输入端对地都容许有独立的电位，所以把这种输 入端口称为双端型。而输出端口属于单端型。运算放 大器仅对它的输入电压之间的差作出响应，而不对它 们单个的值响应，因此运算放大器也称为差分放大器。
输出串联
端口电阻
R r 1 T
1
r为开环电阻；并联拓扑 用 1 ，串联拓扑用 1。
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六、运算放大器的供电
（1）给内部晶体管提供偏置 （2）通过运算放大器反过来又要将电源给输出负 载和反馈网络供电
运算放大器用旁路电容供电
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反相输入的电流流向和功率耗散
io , iEE , iCC , IQ
第二章
信号放大电路
主讲：马艺闻 补充：运算放大器的基础知识
• 参考书：基于运算放大器和模拟集成电路的电 路设计——【美】塞尔吉欧.佛朗哥著；刘树棠 朱茂林 荣玫译；第3版
1
一、放大器
放大器是一种二端口器件,它接受一个称为输入的外 加信号,产生一个称为输出的信号并使输出=增益X输入, 这里增益是指合适的比例常数。满足于这一定义的器件 称为线性放大器。

a
xo

增益的灵敏度
A 1 a A 1 T a
A A
前向通道要求不 高, 但需要高质 量的元件实现反 馈网络和保证跟 踪能力
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负反馈在干扰和噪声上的效果
x1 代表某些不需要的信号 ， 像输入失调误差和输入 噪声
x2 代表某中间点进入的噪 声， 它可以代表电源的交流 声
静态电源电流
在整个运算放大器中，载有电流的只有两个回路：放 大器输出与输出负载构成的驱动回路；以及从运算放 大器正端电源到负端电源构成的供电回路。
io 0, iEE iCC IQ
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同相输入的电流流向和功率耗散
iCC iEE io
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电流流向和功率耗散的例题1：
一反相放大器 R1 10k, R2 20k, vI 3V 驱动一 2 k 的负载。
当信号从源向负载传播 时，首先在输入端口受 到某些衰减，然后放大 器内部放大，最后在输 出端口又有衰减。这些 衰减统称为加载效应。
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加载效应导致什么？
信号源
放大器
负载
iS
RS
iI
Ri
Asc iI
Ro iO
RL
电流放大器
io Rs Ro Asc is Rs Ri Ro RL
理想的电流放大器 R 0，R
(1) 假定IQ 0.5mA, 求 iCC , iEE 和 io ;
(2)求运算放大器的内 部功率耗散。
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电流流向和功率耗散的例题2：
当运算放大器作实验时 ，有一台在 10V vS 10V范围内可 变的电压源是很方便的 。（a)利用一块741 运算放大器和一只 100k 的电位器设计一个这样 的电压源。（ b)如果v s设定为 10 V，当将一个 1k的负载接到这个电压源 上时，电压将会变化 多少？
741参数 rd 2MΩ , a 200 V/mV , ro 75
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习题1
和电压，以及运算放大 器内部耗散的功率。
1 如图所示电路中 IQ 1.5mA,若（a)vI 2V; (b)vI 2V,求全部电流
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习题2
2 (a) 假定供电电源为 15V电源, 设计一个0V v s 10V范围内
跟随器的作用是在源和负载之间起到一种缓冲作用
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五、负反馈
源
xi
xd xf

a
xo 负载

误差放大器, 反馈网络, 求和网络
a 电路的闭环增益: A 1 a
Aideal lim A
T
1

环路增益： T a
A Aideal
1 1 1/ T
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xi
xd xf
vo vD a
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三、理想运算放大器：
理想运算放大器：
a
理想端口条件：
rd ro 0 iP i N 0
输入电阻为无穷大: 任何一个信号源都 能驱动它,且对前级没有任何负载; 输出电阻为零: 输出能驱动无限个其它 负载; 无限带宽: 任何频率的信号能进行无衰 减的放大 无限的CMRR: 输出共模噪声电压为零; 无限的转换率: 输出电压变化与输入电 压变化同时出现.
x3 代表输出端进入的噪声 ，
xo x3 a2 x2 a1 xi xo x1
或者
它可以代表输出负载的 变化
x3 a1a2 x2 xo xi x1 1 a1a2 a1 a1a2
启示？
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运算放大器电路中的反馈
输出并联
i o
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基本放大器及其理想端电阻
为消除在信号放大过程中产生加载效应, 放大器应具备的理想特性
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二、运算放大器
VCC
-----高增益的电压放大器
vN

vN

vP
VEE
a)

vO vP
vD rd


avD
ro vO
b)
(a) 运算放大器符号和电源连接； (b) 加电的运算放大器等效电路
741运算放大器一般为：
可变电压源。 (b) 假定负载为一个 1k的接地电阻和I Q 1.5mA,求运算放大 器最大内部功耗。
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信号源 电压放大器 负载
理想的电 压放大器 Ri ， Ro 0
RS vS

Ro vILeabharlann Ri
Aoc vI
vo
RL
2
输出：
RL vo Aoc vI R0 RL
Aoc
称为无载或开路电压增益 ( RL )
输入：
Ri vI vs Rs Ri
源电压－负载增益为
vo Ri RL Aoc vs Rs Ri R0 RL