7第一节 理想运放的概念
理想运算放大器

用极性判别法,设反相输入端瞬 时极性为“+”,则输出端极性为 “-”,经RF加到反相输入端的 反馈电压极性为“-”,与原设 定极性相反,可确定为负反馈; 反馈信号取自输出电压,属电压 反馈;反馈与输入信号之间是电 流加减关系,属并联反馈,因此 RF的接入属电压并联负反馈。
12.1 理想运算放大器
1.2 理想运放的基本性质
(1)虚短路性质 于是,理想运放工作于线性区时的第一个基本性质可表述 为:工作于线性区的理想运放,其同相端电压与反相端电 压彼此相等。也可表述为理想运放同相输入端和反相输入 端彼此虚短路。
根据这个定理,如果将理想运放的同相端接地,其反相端 的电压一定也等于零,反相端没有接地,而其电压总等于 地电压(零),我们将其称为“虚地”。
12.1 理想运算放大器-1.3 运算电路中的负反馈
用运放组成各种运算电路时,需要引入负反馈形成闭环, 使运放工作于线性区域,常用的负反馈电路如下:
3、电流串联负反馈 下图所示的为电流串联负反馈电路,它与电压串联负反馈 电路的区别是反馈信号取自输出电流(如果将输出U0交流 短路,反馈依然存在),因此属电流反馈。
“虚地”是“虚短路”的一个特例,它表示两个彼此“虚短 路”的输入端,有一个输入端接地,另一个即为“虚地”。
u u
12ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 理想运算放大器-1.2 理想运放的基本性质
1、理想运放工作于线性区时的基本性质
(2)虚断路性质 用i+和i-表示流入运放同相端和反相端的电流,根据理想运 放的定义,运放的输入电阻为无穷大,因此
模电课件集成运放基本电路

R f 8 R f 20
R2
R3
加减运算电路旳设计环节 R1 24k 先根据函数关系画出电路,R2然 后30计k算参数
解(1) 画出电路 (2) 计算电阻
平衡电阻
R3 12k R 80k
Rf
R’ // R1 // R2 =Rf // R3
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui 2
Rf R3
ui 3
(由2虚)断因:为i叠 加i点为0虚地,i输i1 入ii信2 号ii3之间i f
满u足i1 线u0性 叠u加i2 定 0u理 ,互ui不3 影0u响。u0 uo
R1
R2
R3
Rf
uo 由由u虚R虚Rf 短地uu:i:1 u0i2 ui3
ui3 ui2
ii3 ii2
R3 R2
Rf
若 R1 = R2 = R3 = R
换作用
1反相微分器 平衡电阻R’=Rf
iC
C
duC dt
由虚断:i i 0 iC i i f i f
iC
u uo Rf
C d ui
dt
由“虚
地u” 0
u
uo
iC
R
f
C
iiCi
ui
dui t
RuC
dt
u
u R
if ii+
Rf
uo
2实际应用旳微分器Zf
uRωi ↑限i→Zi制11/输uω入Ci电↓- →流i,C ↑降→低高高频u频噪o 噪声声uo Cf相位补u 偿i,+ 克制自激振荡
由虚短: u u
uo ui2
R1 R f RRf R2 R R1
_理想运算放大器

uO UOH 0
uO AOd ( u u )
由于运放的开环差模电压增 益很高,所以线性范围很小, 一般不超过0.1mV.
u +- u UOL 非线 性区
非线 性区
2、非线性区
线 性 区
若差模输入信号过大,超出其线性范围时,会导致运放内 部的某些晶体管饱和或截止,此时运放的输出电压只有两 种情况,要么为正向饱和值,要么为负向饱和值。
在分析运放的各种应用电路时,首先必须判断其中的 运放工作在哪个区域。 线性区: 必须要在电路中引入深度负反馈。
非线性区: 运放工作在开环状态。
理想运放rid=,
i i 0
实际运放 Aod ≠∞ ,当 uP 与 uN差值比较小时, 仍有 Aod (u+ u ),运放工作在线性区。
但线性区范围很小。 例如:F007 的 UoM = ± 14 V,Aod 2 × 105 ,线性 区内输入电压范围
uO
实际特性
U OM u u Aod 14 V 2 105 70 μV
偏置电路
2、电路符号
同相输入端 反相输入端 u+ + A uO + A
uO
u-
同相输入端:信号从该端输入时,输出与输入同相。 反相输入端:信号从该端输入时,输出与输入反相。
集成运放的特性指标
指标参数
开环差模增益Aod:
差模输入电阻rid: 差模输出电阻ro: 共模抑制比KCMR: 输入失调电压UIO: uIO的温漂dUIO/dT 输入失调电流IIO: IIO的温漂dIIO/dT : 最大共模输入电压:
§7-1 理想运算放大器
一、理想运放的技术指标 二、集成运放的传输特性 三、理想运放工作在线性区的特点 四、理想运放工作在非线性区的特点
理想运算放大器的分析与应用

运算放大器能够实现多种信号处理功能,如加减 运算、积分、微分、滤波等,广泛应用于模拟电 路中的信号处理环节。
电路平衡
运算放大器在电路中起到平衡作用,能够减小电 路中元件参数对输出信号的影响,提高电路的稳 定性。
信号放大与处理
电压放大
01
运算放大器能够将微弱的输入电压信号放大到所需的幅度,广
泛应用于传感器信号的放大和处理。
电流放大
02
运算放大器也可以将微弱的输入电流信号转换成电压信号,实
现电流的放大和处理。
滤波
03
通过在运算放大器电路中加入适当的RC或LC元件,可以实现低
通、高通、带通和带阻滤波器,对信号进行滤波处理。
信号源与比较器
信号源
运算放大器可以作为信号源使用,通 过反馈和正反馈电路,产生方波、三 角波、正弦波等波形。
音频信号放大
理想运算放大器具有高放大倍数和低失真特性,可用于放大微弱的 音频信号,如麦克风输入的信号。
音频信号滤波
理想运算放大器可以与RC电路配合使用,实现低通、高通、带通和 带阻滤波器,对音频信号进行滤波处理。
音频信号比较
理想运算放大器可以用于比较两个音频信号的幅度,例如用于音量控 制或音频切换。
当输入信号过大时,输出电压会达到电源电压, 导致输出信号失真。
截止失真
当输入信号过小或为零时,输出电压会接近零, 导致输出信号失真。
双向限幅失真
当输入信号在一定范围内变化时,输出电压会在 电源电压和零之间变化,导致输出信号失真。
频率响应分析
低频增益
低频增益是指运算放大器在低频时的电压增益。低频增益越高, 运算放大器的低频性能越好。
带宽增益乘积
带宽增益乘积是指运算放大器的带宽和增益的乘积。带宽增益乘积 越大,运算放大器的高频性能越好。
《理想运算放大器》课件

理想运算放大器的输出阻抗极 小,可以输出电流信号。
无相位差
无噪声
理想运算放大器没有相位差,可以精确放大信号。
理想运算放大器在放大信号时不会引入任何噪声。
理想运算放大器模型
输入电压
理想运算放大器可以接 受任何输入电压信号。
输入电流
理想运算放大器的输入 电流非常小,几乎可以 忽略不计。
输出电压
理想运算放大器可以输 出经过放大的电压信号。
输出电流
理想运算放大器可以输 出电流信号。
理想运算放大器的应用
1 加法器
2 减法器
使用理想运算放大器可以将多个输入信号相加。
使用理想运算放大器可以将一个输入信号减去另 一个输入信号。
3 非反相比例放大器
4 反相比例放大器
使用理想运算放大器可以放大非反相的输入信号。
使用理想运算放大器可以放大反相的输入信号。
5 低通滤波器
使用理想运算放大器可以滤除高频信号。
6 高通滤波器
使用理想运算放大器可以滤除低频信号。
理想运算放大器与现实运算放大器的差异
1
实际运算放大器的输入阻抗不是无
2
限大的
现实运算放大器的输入阻抗会有一定的限制。
3
实际运算放大器的相位差不是零
4
现实运算放大器的相位差是存在的。
5
实际运算放大器的增益不是完美的
理想运算放大器在电子电路中有广 泛的应用。
现实运算放大器与理想运算 放大器有很大的差别,但它 们仍然非常有用
虽然现实运算放大器与理想运算放 大器存在差异,但它们仍然在实际 应用中发挥着重要作用。
现实运算放大器的增益会受到一些限制。
实际运算放大器的输出阻抗不是无 限小的
运放基础知识

三、 单片集成电压比较器
比较器。这些比较器的阈 *四、 窗口比较器
值是固定的,有的只有一 个阈值,有的具有两个阈
*五、 比较器的应用
值。
一、 单门限比较器
只有一个门限的 比较器
(1)过零比较器和单门限电压比较器
•过零电压比较 器是典型的幅 度比较电路。
•其电路图和传
输特性曲线如
(a)
图所示。
(b)
时间相等,斜率绝对值
也相等,故vo为三角波。
图14.11 三角波发生器的波形
32开4...在输振v出o荡1=峰周-值V期Z后:,电容C
当C始1使T放0/A2VVR电1oZ的4 md,tVvP2o略V按RRo大m12线V于性Z零上时升,,
如Tvo此1从4周RV-4o而CVmZV复V跳oZm始变,为4RRR产+12R4 R2V生V1CZZ振, 降荡。vo的上升时间和下
(3)、
I1
U R1
Ui R1
( 5)、 AUf
Uo Ui
1 Rf R1
Uo
(1
Rf R1
)U i
结论:闭环增益AUf只取决于Rf和R1 ;
而与运放本身无关。
同相比例运算电路(特例)
电路:
Rf =0
R1 =
R2 Ui
∞ Uo
当 Rf =0 ; R1 = 时:上式中的电地求出
T
2Rf C
ln(1
2R2 R1
)
图14.08 方波发生器波形图
(2)占空比可调的矩形波电路
显然为了改变输出方波的占空比,应改变电容 器C的充电和放电时 间常数。占空比可调 的矩形波电路见图14.09。
C充电时,充电电流
理想运放电路

理想运放电路理想运放电路是一种重要的电子元件,广泛应用于各种电子设备和电路中。
它以其高增益、低失真、高输入阻抗和低输出阻抗等特点,成为现代电子电路中不可或缺的一部分。
本文将从理想运放电路的基本原理、特点和应用等方面进行阐述。
理想运放电路是一种特殊的放大电路,可以将输入信号的幅值放大到较大的值,并保持信号的准确性和稳定性。
理想运放电路通常由差分放大器、电压跟随器和输出级等基本组成部分构成。
其中,差分放大器实现了输入信号的放大和滤波功能,电压跟随器则可以将放大后的信号输出到负载上,输出级则起到了电流放大和驱动负载的作用。
理想运放电路的特点之一是高增益。
理想运放的开环增益非常大,可以达到几十万甚至数百万倍。
这使得理想运放电路可以将微弱的输入信号放大到足够大的幅值,以满足各种应用需求。
另外,理想运放电路还具有低失真和宽带特性,可以保证信号的准确性和稳定性。
除了以上特点,理想运放电路还具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
高输入阻抗使得理想运放电路对输入信号的影响非常小,可以准确地获取输入信号。
低输出阻抗则使得理想运放电路能够有效地驱动负载,输出信号的失真较小。
理想运放电路的应用非常广泛。
在模拟电路中,理想运放电路可以用于放大、滤波、积分、微分等各种信号处理,常见的应用有运算放大器、积分器、微分器等。
在数字电路中,理想运放电路可以用于比较器、ADC、DAC等电路。
此外,理想运放电路还可以用于成像设备、音频放大器、传感器信号处理等领域。
在使用理想运放电路时,需要注意一些问题。
首先,理想运放电路对电源电压的要求较高,需要稳定可靠的电源供应。
其次,理想运放电路的输入和输出都要避免超出其工作范围,以防止损坏运放器件。
此外,理想运放电路还需要合理的布局和连接,以减少干扰和噪声。
理想运放电路是一种重要的电子元件,具有高增益、低失真、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
它在各种电子设备和电路中发挥着重要作用,广泛应用于模拟电路和数字电路中。
电子技术基础与技能-()

1 ui=0时,IB=0,由于两管特性对称, A点的静态电位UA= VCC,则CL上充 2 1 1 有左正右负的静态电压 U CL VCC ,由于CL容量很大,相当于一个电压为 VCC 2 2 的直流电源。此外,在输出端耦合电容CL的隔直作用下,流过RL的静态电流为
二、功率放大电路的分类 (1)功放管的静态工作点介于甲类和乙类之间的称为甲乙类功放电路 (2) 功放管静态工作点选择在放大区内的称为甲类功放电路 功放管静态工作点设置在截止区边缘的称为乙类功放电路 (3) 在工作过程中功放管仅在输入信号的正半周导通,负半周时功放管截 在工作过程中功放管处于导通状态,输出波形无失真。由于设置的静 它的波形失真情况和效率介于上述两类之间。是实用功放电路经常采 态电流大,放大器的效率较低,最高只能达到 止,只有半波输出。由于几乎无 50%。如图所示。 用的方式。 如图所示。 静态电流,电路的功率损耗减到 最少,使效率大大提高。在实际 使用中,乙类功放电路采用两个
流过 RL 的静态电流为零。 2. 动态分析 设输入信号 u i 为正弦信号。在 u i 正半周内,VT1导通,VT2截止,VT1的 集电极电流 I c1 电极电流 Ic2 流经方向如图,在 ui 负半周内,VT2导通,VT1截止,VT2的集 整个 流经方向如图。由于VT1和VT2管型相反,特性对称,在 ui
了解集成运放的使用常识,会根据要求正确选用元器件;
会安装和使用集成运放组成的应用电路。
3.1.1放大器中的负反馈
一、反馈放大器的组成 反馈放大器的一般形式如图所示。 反馈系数
F
Xf Xo
Xo X i'
Xo A X i 1 AF
开环放大倍数
A
闭环放大倍数
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第一节 理想运放的概念
什么是理想运放 理想运放工作在线性区时的特点 理想运放工作在非线性区时的特点
下页 总目录
1
第一节 理想运放的概念
一、 什么是理想运放
所谓理想运放,就是将集成运放的各项技术指标理想化: 所谓理想运放,就是将集成运放的各项技术指标理想化: 开环差模电压增益 Aod = ∞ 差模输入电阻 Rid = ∞ 输出电阻 ro = 0 共模抑制比 KCMR = ∞ 输入失调电压 UIo 及其温漂 αU IO 为零 输入失调电流 IIo 及其温漂αI IO 为零 输入偏置电流 IIB =0 - 3dB 带宽 fH = ∞ 等等。
u+ ui+ i-
+ -
Aod
uO
uO = A (u+ u- ) od
集成运放的电压和电流
当工作在非线性区时,集成运放的输出、输入信号之 当工作在非线性区时,集成运放的输出、 间将不满足关系式: 间将不满足关系式: u = A (u u )
O
4
od
+
-
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第一节 理想运放的概念
二、理想运放工作在线性区时的特点
uo = - Uopp 当 u+ < u不再存在虚短现象 2. 理想运放的输入电流等于零。 i+ = i虚断
6
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第一节 理想想运放,列出输入、输出 下图中运放为理想运放,列出输入、 关系式。 关系式。 iF iI = iF RF iI i
uI
-
R1
u+ ui+ i-
+ -
Aod
uO
集成运放的电压和电流
uO = Aod ( u+ - u- ) 1. 理想运放的差模输入电压等于零。 u+ = u虚短 2. 理想运放的输入电流等于零。 i+ = i- = 0 虚断
5
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第一节 理想运放的概念
三、理想运放工作在非线性区时的特点
uo ≠ Aod ( u+ - u- ) 1. 理想运放输出电压uo的值只有两种可能: u uo = + Uopp 当 u +> u -
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第一节 理想运放的概念
在各种不同的应用电路中,集成运放的工作范围可能 在各种不同的应用电路中, 有两种情况:工作在线性区或工作在非线性区。 有两种情况:工作在线性区或工作在非线性区。 当工作在线性区时,集成运放的输出电压与其两个输 当工作在线性区时, 入端的电压之间存在着线性放大关系, 入端的电压之间存在着线性放大关系,即
uu+
Aod +
i+
R
uO
u+ = u- = 0 uI - uR1 uI R1 = = u- - uO RF - uO RF
uO = –
RF R1
uI
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第一节 理想运放的概念
实际的集成运放不可能达到上述理想化的技术指标。 实际的集成运放不可能达到上述理想化的技术指标。 但一般情况下,在分析集成运放的应用电路时, 但一般情况下,在分析集成运放的应用电路时, 将实际的集成运放视为理想运放带来的误差, 将实际的集成运放视为理想运放带来的误差, 在工程上是允许的。 在工程上是允许的。 在分析运放应用电路的工作原理和输入输出关系时, 在分析运放应用电路的工作原理和输入输出关系时, 运用理想运放的概念,有利于抓住事物的本质, 运用理想运放的概念,有利于抓住事物的本质, 忽略次要因素,简化分析的过程。 忽略次要因素,简化分析的过程。