理想运算放大器

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1、5.5.1理想运算放大器的技术指标1)开环差模电压增益Aod=∞；3)输出电阻ro=0；4)共模抑制比KCMR=∞；2)差模输入电阻rid=∞；5)UIO=0、IIO=0、UIO=IIO=0；6)输入偏置电流IIB=0；7)-3dB带宽fH=∞，等等。++uou+u–理想运放电路符号15.5.2理想运算放大器工作在线性区的特点输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即++uou+u–RF引入负反馈是集成运放工作于线性状态的基本电路特征。1.线性状态的电路与传输特性线性状态传输特性22.理想运放工作在线性状态的参数特点1）理想运放的差模输入电压等于零——“虚短

2、”由于uo为有限值，理想运放Aod=∞，则输入电压为无穷小uo→0。即2）理想运放的输入电流等于零由于rid=∞，两个输入端均没有电流，即——“虚断”35.5.3理想运算放大器工作在非线性区的特点+UOPPuOu+-u-O-UOPP理想特性图5-27非线性状态传输特性1.非线性的电路与传输特性++uou+u–++uou+u–RF开环状态或者引入正反馈，是集成运放工作在非线性区的基本电路特点。42.理想运放工作在非线性状态的参数特点当u+>u-时，uO=+UOPP当u+

3、地”不存在。2）理想运放的输入电流等于零“虚断”仍存在。5*5.5.4理想跨导运算放大器简介1.OTA的基本概念OTA(OperationalTransconductanceAmplifier)是跨导运算放大器的简称，它是一种双极型集成工艺制作的通用标准部件。OTA的符号如图5.28所示，它有两个输入端，一个输出端，一个控制端。符号上的“+”号代表同相输入端，“-”号代表反相输入端，IO是输出电流，IB是偏置电流，即外部控制电流。图5-28OTA的符号理想OTA满足方程式：式中IO是输出电流（A）；Uid是差模输入电压(V)；Gm是开环增益(S)，称为跨导增益。6在小信号

4、下，跨导增益Gm是偏置电流IB的线性函数，其关系式为h称跨导增益因子，UT是热电压，在室温条件下，UT=26mV，可计算出h=19.2(1/V)，因此有式中IB的量纲用A，Gm的量纲为S（西门子）。根据传输特性方程式，可画出OTA的小信号理想模型如图5-29所示。对这个理想模型，两个输入端之间开路，差模输入电阻为无穷大；输出端是一个受差模输入电压控制的电流源，输出电阻为无穷大。同时，理想跨导放大器的共模输入电阻、共模抑制比、频带宽度等参数均为无穷大，输入失调电压、输入失调电流等参数均为零。7图5-29OTA的小信号理想模型与常规的电压型运算放大器比较，OTA具有下列性能特

5、点：1、输入电压控制输出电流，开环增益是以S为量纲的跨导；2、增加了一个控制端，改变控制电流（偏置电流IB）可对开环增益Gm进行连续调节；3、它还具有电流模式的特点，如频带宽，高频性能好等。82.OTA的应用原理（1）增益可控电压放大器用OTA构成的反相及同相电压放大器如图5-30(a)、5-30(b)所示，图中RL是负载电阻。图5-30增益可控电压放大器a)反相放大器b)同相放大器9（2）加法器将多个OTA的输出端并联，使它们的输出电流相加并在一个负载电阻上形成电压，便可构成对多个电压输入信号做加法运算的电路，如图5-31所示。图5-31电压模式加法器在图5-31所示电

6、路中，输出电压为若满足Gm1=Gm2=1/RL，则输出电压为1011