模擬電路基礎(chǔ):第九章 理想運算放大器及運放電路_第1頁
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文檔簡介

電磁波波段的劃分圖0.3電磁波波段4G手機使用的是1.8GHz和2.1GHz的頻段;1GHz=109HzWiFi使用的是2.4GHz的頻段;GPS系統(tǒng)采用的是1.6GHz頻段調(diào)頻廣播:88-108MHz放大的概念放大的對象:變化量放大的本質(zhì):能量的控制放大的特征:功率放大放大的基本要求:不失真——放大的前提判斷電路能否放大的基本出發(fā)點VCC至少一路直流電源供電放大電路的性能指標1.放大倍數(shù):輸出量與輸入量之比電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測試的參數(shù)信號源信號源內(nèi)阻輸入電壓輸入電流輸出電壓輸出電流對信號而言,任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。2.輸入電阻和輸出電阻

將輸出等效成有內(nèi)阻的電壓源,內(nèi)阻就是輸出電阻。輸入電壓與輸入電流有效值之比。從輸入端看進去的等效電阻輸入電阻如何影響放大電路的性能Ri(K)1251020200∞Ui

(mV)101316181919.920

(V)11.31.61.81.91.992Aus2532.5404547.549.7550輸入電阻越大,對源增益影響越小Example.假設(shè)輸出電阻如何影響放大電路性能?Ro(K)00.010.050.10.20.51Uo

(V)1.91.881.811.731.581.260.95Example.AssumeRL(K)0.10.512Uo

(V)0.170.630.951.26Ro=1KRL(K)0.10.512Uo

(V)0.951.581.721.81Ro=0.1KRL(K)0.10.512Uo

(V)1.721.861.881.89Ro=0.01K輸出電阻越小,輸出電壓越穩(wěn)定!3.通頻帶衡量放大電路對不同頻率信號的放大能力。

amplifier

amplifier

amplifierinputoutput(a)低頻inputtt(b)中頻outputtinputt(c)高頻outputt

由于電容、電感及放大管PN結(jié)的電容效應(yīng),使放大電路在信號頻率較低和較高時電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降,并產(chǎn)生相移。下限頻率上限頻率放大器輸出信號y放大不同頻率分量的能力不同,因此造成信號失真,稱為頻率失真輸入信號xx1x2x3x4x=x1+x2+x3+x4y1=x1+10(x2+x3)+x4y1=x1-(x2+x3)+x44.最大不失真輸出電壓Uom:交流有效值。5.最大輸出功率Pom和效率η:功率放大電路的參數(shù)第九章理想集成運放及其應(yīng)用_+_+電路符號以及特點_+共模信號:大小方向都相同的一對信號9.1理想運放理想運放具有以下主要特征1.開環(huán)差模電壓增益Aod

無窮大,1052.輸入電阻:無窮大2M

3.輸出電阻:0200

4.開環(huán)帶寬fH:無窮大10Hz5.共模抑制比CMRR

無窮大,90dB6.轉(zhuǎn)換速率SR無窮大0.5V/usUIO,IIB,IIO及其溫漂,時漂,隨電源電壓漂移

0

2mv,80nA,20nA+_1.開環(huán)差模電壓增益Aod

無窮大2.輸入電阻:無窮大3.輸出電阻:0

理想運放的等效電路圖實際運放的等效電路圖實際運放的傳輸特性與理想運放比較接近。o+Uo(max)-Uo(max)實際特性理想特性uP-uN運算放大器的傳輸特性運放的末級電路采用互補推挽電路,輸出電壓最大值受電源電壓和飽和壓降的限制。o+Uo(max)-Uo(max)實際特性uP-uN線性區(qū)(虛斷)運放工作在線性區(qū)的特點

從運放的輸入特性看,可分為線性區(qū)和非線性區(qū),運放在不同區(qū)工作時的分析方法不同:Uo(虛短)引入負反饋,才能保證運放工作在線性區(qū)i1=i2uo_+RfR1RPuii1i21.放大倍數(shù)虛短路虛斷路9.2反相比例運算電路虛斷路PN2.電路的輸入電阻虛地在反相端輸入若干路信號,構(gòu)成反相加法運算電路9.3反相加法電路由此得當時,i13ui3uoifR13R2RFi12R12i11R11ui2ui1_+虛地uo9.4同相比例運算電路(non-invertingamplifier)_+RfR1RPuii1i2PNuN=uP=ui虛短路虛斷路虛斷路2.電路的輸入電阻電壓跟隨器(VoltageFollower)uo_+PuiN輸入電阻無窮大,輸出電阻0,電壓增益為1應(yīng)用同相加法電路uo流入運放輸入端的電流為0(虛斷)或用疊加定理也能得到同樣的結(jié)論在同相端輸入若干路信號,構(gòu)成同相加法運算電路-R1RF+ui1R21R22ui2P從反相輸入端看的輸入電阻為9.5.1電流源轉(zhuǎn)換為電壓源電路假設(shè)Rs>>Ri則9.5運放應(yīng)用R1_+RFui1uoui2R2R39.5.3

減法電路i1if當兩個輸入端都有信號輸入時,即為差動輸入,可進行減法運算i121uuuRRAioFu-==則虛斷虛短R1_+ui1ui2R2R3i1RF疊加定理1.ui2=02.ui1=0測量放大電路uouo2+A1–A2RRRWui1ui2uo1ab+R1R1–A3R2R2+虛短:虛斷:圖6R1R5R4R3R2R6uOui10k1k100k1k電路如圖6所示,輸入電壓ui=0.1v,兩運放均為理想運放,輸出電壓的最大值為+14v。求:(1)uo=?(2)若R3短路,uo=?(3)若R6短路,uo=?設(shè)計電路同相端系數(shù)和=反相端系數(shù)和+1用單片運放設(shè)計如下功能放大電路反相端系數(shù)和:

7.1+1.8+1=9.9同相端系數(shù)和:

2.5+3.3=5.8配平兩端,需要給同相端系數(shù)再加4.1

A1

A2

iu

R1

10K

RN

R2

50K

R3

10K

R4

30K

0u

(

導出與的運算關(guān)系式

uiuo積分運算i1iF-+RR2C虛地基本積分器tui0RC:積分時間常數(shù)tuo0tm-Uom輸入階躍信號,t0=0,

u0(t0)=0則1基本積分器i1iF-+RR2C設(shè)積分時間常數(shù)RC=1s,u0(0)=1,試畫出輸出波形。tuo01-1t(s)ui021234uouii1iF-+RR2C頻域分析uoui1積分運算實際積分器i1iF-+RR2Rf當即完成積分功能uoui微分電路uiuoiF–+RR2i1Cu–=u+=0受運放輸出最大值的限制,輸入信號的最大變化率與RC的選擇應(yīng)注意如:+Uoma

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