运算放大器的应用原理.ppt

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1、2.2运算放大器的应用原理本节主要介绍了理想放大器的特性反相放大器的闭环特性同相放大器的闭环特性实际运算放大器的误差分析2021/9/1412.2.1理想运算放大器是运算放大器的理想模型，它的各项指标都是理想的。理想运算放大器的主要条件是：开环电压增益→∞；输入阻抗→∞；输出阻抗→0；输入失调电压→0；共模抑制比→∞；带宽→∞。2021/9/142理想运放两个重要特性（一）：“虚短”：Ao→∞因为即理想运算放大器在负反馈时，两输入端之间的电压差为零“虚短”的实质Ao→∞2021/9/14

2、3理想运放两个重要特性（二）“虚断”由于其输入阻抗无穷大，所以输入偏置电流Ii及信号电流均为零。“虚断”实质2021/9/144虚短、虚断的实质注意“虚断”、“虚短”的实质。理想运放的这两个特性是进行运放电路分析的重要工具，应灵活掌握。2021/9/1452.2.2理想运算放大器的闭环特性运算放大器通常工作在闭环状态下一、反相输入图2-5反相输入放大器2021/9/146反相输入放大器图2-5反相输入放大器2021/9/147反相输入放大器的特点闭环增益：输入阻抗：图2-5反相输入放大器2021

3、/9/148二、同相输入同向输入放大器电路如图所示：图2-6同相输入放大器2021/9/149同相输入由虚短：或由虚断：图2-6同相输入放大器2021/9/1410理想运算放大器在同相输入时的特性闭环增益输入阻抗:Zin=∞输出阻抗:Zout=0图2-6同相输入放大器2021/9/1411表2-1理想运放的闭环特性元件是Zr和ZF同相输入和反相输入的区别（各自的特点）电压增益共模输入电压输入阻抗输出阻抗2021/9/14122.2.3实际运放的误差分析由于实际运放各参数的非理想性造成运算误差分析

4、方法：把某项指标作为实际参数，其余指标作为理想参数逐项分析分Ao，Vos，Ios，CMRR以及频率的影响进行误差分析2021/9/1413一、开环电压增益的影响此时可假设，除开环电压增益，运算放大器的其它指标是理想的。可分成反相输入和同相输入等电路形式。2021/9/14141．反相输入放大器当放大器的开环增益有限时：＝02021/9/1415开环电压增益的影响－反相输入假设放大器的输入阻抗无穷大，即流过Rr与RF上的电流相等，则2021/9/1416反向输入闭环增益令得环增益化简2021/9/

5、1417闭环增益的另一种形式2021/9/14182.同相输入放大器放大器的开环增益有限，则即：2021/9/1419设放大器的输入阻抗无穷大，即流过Rr与RF的电流相等，则整理得到同相输入时的闭环增益为：2021/9/1420整理得：令实际增益与理想增益的相对误差为δ，则：2021/9/1421(1)由开环增益有限引进的误差对同相输入与反相输入放大器都等于环增益的倒数。(2)环增益不但与放大器的开环增益有关，还与外接反馈电阻有关。(3)开环增益越大，越小，误差也越小。例如，当开环增益为Ao=1

6、00dB，闭环增益Af′=40dB时，增益误差为0.1%。小结2021/9/1422二、输入失调电压的影响仅考虑输入失调电压时，实际运算放大器可用上图来等效。其中虚线右边是理想运算放大器。因为Vos的极性是随机的，图中的极性是任意规定的。图2-9输入失调电压的等效电路2021/9/1423当接成闭环形式时图2-10闭环放大器的失调2021/9/1424设放大器的开环增益与输入阻抗都是无穷大。则：即2021/9/1425说明上式的推导过程并未涉及输入方式问题，所以它对同相输入及反相输入都适用。20

7、21/9/1426三、输入失调电流的影响设运算放大器二输入端的偏置电流分别为IB1和IB2，接成闭环之后的电路如图所示。在分析输入失调电流的影响时，假设放大器的其它参数都是理想的。2021/9/1427根据叠加原理，图2-11的输出电压应由两部分叠加而成：一部分是IB1引起的，一部分是IB2引起的。而且在分析其中的任一个时，都可把另一个视为零。IB1IB22021/9/1428首先看IB2的影响。IB1=0IB22021/9/1429再看IB1的影响。IB1IB2=0IrIF2021/9/143

8、0取则2021/9/1431结论：失调电流的影响当：失调电流引起的误差为：2021/9/1432开环增益不理想失调电压失调电压失调电流2021/9/1433由输入失调电压和输入失调电流引起的输出失调为将其等效到输入端：2021/9/14341.反相端输入2021/9/14352.同相端输入2021/9/14363.失调误差的温度漂移2021/9/1437失调误差的温度漂移2021/9/1438说明Vos、Ios可正可负，因具体的放大器而异。Rr和Rp既包括外接电阻也包括信号源内阻。当信号源内阻很