模电-运算方法放大电路.ppt

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1、第2章运算放大电路模拟信号的基本运算有：加法、减法、积分、微分、乘法。比例运算电路有：同相放大电路、反相放大电路、增益为AVF。在信号运算电路中，运放工作于线性状态（负反馈）2.1集成电路运算放大器1.集成电路运算放大器的内部组成单元图2.1.1集成运算放大器的内部结构框图组成：输入级、中间级、输出级。输入级：差分放大，提高整个电路的性能。中间级：一级（多极）放大电路，提高电压增益。输出级：为负载提供一定的功率，电压增益为1。P为同相输入端，N为反相输入端，O为输出端，V+，V-为两个电源电路符号：图2.1.2运算放大器

2、的代表符号（a）国家标准规定的符号（b）国内外常用符号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）vO＝Avo(vP－vN)（V－＜vO＜V＋）注意输入输出的相位关系当Avo(vP－vN)V＋时vO＝V＋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——斜率输出电压vO不可能超过正负电源的电压值。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

3、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－3.若V－

4、)3）虚地——运放的同相端接地，即vP=0vN=0；虚短的特例。注：适用于运放在线性且深度负反馈工作时；开环或非线性时不适用。2.3基本线性运放电路2.3.1同相放大电路（a）电路图（b）小信号电路模型图2.3.1同相放大电路1.基本电路2.几项技术指标的近似计算（1）电压增益Av根据虚短和虚断的概念有vp≈vn，ip＝-in＝0所以（可作为公式直接使用）（2）输入电阻Ri输入电阻定义根据虚短和虚断有vi＝vp，ii＝ip≈0所以（3）输出电阻RoRo→03.电压跟随器根据虚短和虚断有vo＝vn≈vp＝vi（可作为公式

5、直接使用）电压跟随器的作用无电压跟随器时负载上得到的电压电压跟随器时ip≈0，vp＝vs根据虚短和虚断有vo＝vn≈vp＝vs2.3.2反相放大电路（a）电路图（b）由虚短引出虚地vn≈0图2.3.5反相放大电路1.基本电路2.几项技术指标的近似计算（1）电压增益Av根据虚短和虚断的概念有vn≈vp＝0，ii＝0所以i1＝i2即（可作为公式直接使用）（2）输入电阻Ri（3）输出电阻RoRo→0i例：图示电路中，Rf由T型网络代替，运放理想。（1）求AVF；（2）若R1=R2=R3=10K，AVF=–100时，求R4的值。

6、解：（1）求AVF由虚地、虚断：I1=I2=Vi/R1；R2I2=R4I4I4=R2I2/R4Vo=–[R2I2+(I2+I4)R3]=–I2(R2+R3+R2R3R4)=–Vi(R2+R3+R2R3R4)R1∴AVF=VoVi=–(R2+R3+R2R3R4)R1（2）求R4：AVF=VoVi=–100；由上式：R4=0.102K若以Rf代替T型网络，则AVF=–100=RfR1Rf=1000K=1M；T型网络——低阻、高放大倍数2.4.1求差电路从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。当

7、则若继续有则根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用从放大器角度看时，增益为（该电路也称为差分电路或减法电路）2.4.2求和电路根据虚短、虚断和N点的KCL得：若则有（该电路也称为加法电路）（再接一个反相器，实行完全加法）2.4.3积分电路和微分电路1.积分电路式中，负号表示vO与vI在相位上是相反的。根据“虚短”，得根据“虚断”，得因此电容器被充电，其充电电流为设电容器C的初始电压为零，则（积分运算）2.4.3积分电路和微分电路当vI为阶跃电压时，有vO与t成线性关系2.4.3积分

8、电路和微分电路2.微分电路例：VO1=–Vi1Rf1R1=–1VVO2=Vi2–Rf2(VO1–Vi2)R3=1V+4V=5V例：A1、A2、A3与相应的元件各组成何种电路？设初始条件VC=0，VI1、VI2为稳定的直流电压，运放理想。求t秒后Vo的表达式。解：A1：反相；Vo1=–VI1A2：减法；Vo2=VI