第6章 集成运算放大器1(2)

(4-1)第6章集成运算放大器(4-2)集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。集成电路的分类：模拟集成电路、数字集成电路；小、中、大、超大规模集成电路；6.1集成运算放大器简介(4-3)UEE+UCCu+uou–反相输入端同相输入端T3T4T5T1T2IS1组成原理输入级中间级输出级与uo反相与uo同相(4-4)一、开环电压放大倍数Auo无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105107之间。理想运放的Auo为。二、共模抑制比KCMMR常用分贝作单位，一般100dB以上。2主要参数(4-5)ri大:几十k几百k运放的特点KCMRR很大ro小：几十几百Auo很大:104107理想运放：riKCMRRro0Auo运放符号：＋－u－u+uo－＋＋u－u+uoAuo3理想运算放大器及其分析依据(4-6)uiuo+UOM-UOMAuo越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。uiuo_++AuoCoOMEuUmax例：若UOM=12V，Auo=106，则|ui|12V时，运放处于线性区。线性放大区(4-7)由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的理想运放。理想运放的条件oAir0or)uu(Auoo虚短路uu0iI放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。虚开路运放工作在线性区的特点(4-8)理想运放的符号_++u+u-u0(2-9)6.2.1反馈的基本概念凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。6.2运算放大电路中的负反馈(2-10)放大器输出输入取+加强输入信号正反馈用于振荡器取-削弱输入信号负反馈用于放大器开环闭环反馈网络±叠加反馈信号实际被放大信号反馈框图：(2-11)负反馈的分析步骤3.是否负反馈？4.是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）1.找出反馈网络（电阻）。2.是交流反馈还是直流反馈？(2-12)1.交流反馈与直流反馈交流反馈：反馈只对交流信号起作用。直流反馈：反馈只对直流信号起作用。若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。(2-13)增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1C(2-14)增加旁路电容C后，RE1只对直流起反馈作用。C+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1(2-15)2.判断反馈的方法——瞬时极性法假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。(2-16)例：判断Rf是否负反馈+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif是负反馈(2-17)例：判断Rf是否负反馈uC1uB2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2是负反馈(2-18)负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点负反馈的类型判定(2-19)电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。(2-20)RLuoRLuo电压反馈采样的两种形式：采样电阻(2-21)电流反馈采样的两种形式：RLioiERLioiERf采样电阻(2-22)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较。并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较。串联反馈使电路的输入电阻增大；并联反馈使电路的输入电阻减小。串联反馈和并联反馈(2-23)iifibib=i-if并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈(2-24)电压反馈与电流反馈判别方法：电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。并联反馈与串联反馈判别方法：并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。总结(2-25)例：判断反馈的类型+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈并联反馈此电路是电压并联负反馈(2-26)例：判断反馈的类型电流反馈并联反馈uC1uB2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2此电路是电流并联负反馈(2-27)i1idifuoRF_++R1R2ui+-RL+-fdiii1削弱净输入为负反馈FofRui反馈取自输出电压,为电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式做比较,为并联反馈电压并联负反馈(2-28)fiduuu削弱净输入为负反馈oFfuRRRu11反馈取自输出电压,为电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式做比较,为串联反馈电压串联负反馈uoRF_++R1R2ui+-RL+-i1ifud-+uf-+(2-29)fiduuu为负反馈反馈取自输出电流为电流反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式做比较为串联反馈电流串联负反馈uo_++R2ui+-RL+-ioud-+uf-+RF(2-30)为负反馈反馈取自输出电流,为电流反馈反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式做比较,为并联反馈RFuo+-RLR_++R1R2ui+-fdiii1ioi1idifiR电流并联负反馈(2-31)反馈电路的三个环节：放大：dooXXA反馈：ofXXF叠加：fidXXX基本放大电路AodXoX反馈回路FfXiX+–输出信号输入信号反馈信号差值信号6.2.3负反馈对放大电路工作性能的影响一、对放大倍数的影响(2-32)基本放大电路AodXoX反馈回路FfXiX+–dooXXA——开环放大倍数ioFXXA——闭环放大倍数ofXXF——反馈系数(2-33)负反馈放大器的一般关系：基本放大电路AodXoX反馈回路FfXiX+–oodofdfoioFAFXXXXXXXXXA111FAAoo1FAo1反馈深度定义：(2-34)dfXX、同相，所以0||FAo则有：oFAA负反馈使放大倍数下降。引入负反馈使电路的稳定性提高。FAAAooF1FAAAdAAdoooFF11(2)FAAAooF1中，dfofdooXXXXXXFA(1)(3)若1FAo称为深度负反馈，此时FAF1在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。(2-35)二、改善波形的失真Aouiuo加反馈前加反馈后ufuiudAoF+–改善uouo(2-36)三、对输入、输出电阻的影响1.串联负反馈使电路的输入电阻增加：2.并联负反馈使电路的输入电阻减小：例如:射极输出器理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小。(2-37)3.电压负反馈使电路的输出电阻减小：例如:射极输出器理解：电压负反馈目的是阻止uo的变化，稳定输出电压。放大电路等效右图框中为电压源：输出电阻越小，输出电压越稳定。roesouoRL(2-38)理解：电流负反馈目的是阻止io的变化，稳定输出电流。放大电路等效为右图框中电流源：输出电阻越大，输出电流越稳定。4.电流负反馈使电路的输出电阻增加：roisoioRL