模拟电路分析基础

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2.模拟电路分析基础

简介:模拟电路包括的内容很多,我们只从实际需要进行讲解,此课我们限定的内容如下:

a.理想运算放大器的特性

b.运算放大器两种工作(使用)状态

c.常用基本运放电路的分析和计算

①反向运算放大器

②同向运算放大器

③差动放大器

2.1理想运算放大器的特性

目的:对分析和解决实际问题做到化繁为简,表示方式如图2-1所示

a.理想运算放大器的条件(性能参数理想值)

①开环增益无限大;

②输入阻抗无限大;

③输出阻抗为零;

④输入失调电压和失调电流为零; ⑤共模抑制比无限大; ⑥带宽无限大。

由上述条件可导出理想运算放大器的两个重要特性(分析计算的基础) b.特性

①特性Ⅰ:由于理想运算放大器的开环增益为无限大即

→--

+V V V O 得 0→--

+V V

-+=V V

理想放大器的两个输入端之间压差为零。

②特性Ⅱ:由于理想运算放大器的输入阻抗趋于无限大,所以流经运算放大器两输入端的电流趋近于零。即

→I

这两个特性很重要,是以后分析和计算(列方程)运算放大器的基础。 2.2运算放大器两种工作(使用)状态 a.工作在放大状态

特点:运放组成电路被施加深度负反馈,运算放大器输入端有:-+=V V

运算放

大器输出端:O V 连续变化。 b.工作在比较器状态

特点:运算放大器输入端:一个输入端电压固定,一个输入端可变。 运算放大器输出端:O V 高、低变化(间断变化)如图2-2

c.两种工作状态同时存在(振荡器等)

d.运算放大器的好坏判断 若 -+

>V V

则0>O V ;若+->V V 则0

V 应为好,否则一定损坏。

2.3常用基本运放电路的分析和计算 a. 反向运算放大器 输入信号从反向端输入 ① 反向比例器(如图2-3)

闭环电压增益:vf

A 由电路可得 f

I I

=1

f

o i R V R V -

=1

1

R R V V A f i

o vf

-

==

即:1

R R A f vf

-

=

f

p

R R R

//1=

电路输入电阻: 11

R I V R i if ==

②反向加法器 如图2-4

电压输出o V 由电路图可得:321I I I I

f

++=

f

o f R V I =

; 1

11R V I i =

; 2

22

R V I i =

; 3

33R V I i =

可得⎪⎪⎭

⎝⎛++-=332

211i f i f i f o

V R R V R R V R R V 当R R R R ===321时

f

p

R R R R R

//////321=

b .同向运算放大器 输入信号从同向端输入 ①同向比例器 如图2-5

闭环电压增益:vf

A 由理想运放的两个重要特性:-+

=V V , 0

=I

可得 i V V V ==+-

由于f

I I

=1

1

1R V I i -

= , f

o

i f

R V V I -=

得 f

o

i i R V V R V -=

-1

f

p

R R R

//1=

电路输入电阻:结论:()id F vd ic if

r A r R β//≈ 量级约为十兆至百兆

②电压跟随器 如图2-6

在同向比例器中使 0

,1

=∞=f R R

则 i

o

V V = 1==

i

o vf

V V A

输入阻抗: 此时1=F β ()id

vd ic if r A r R //≈ 可当单位增益隔离器使用。

③同向加法器 如图2-7

输出信号⎪⎪⎭⎫

⎝⎛++'⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛+=∑33221111i i i i i i f o R V R V R V R R R V 式中321////i i i R R R R ='∑

偏置电流对称平衡要求

f

i i i R R R R R //////1321=

c.差动放大器 ①基本差动放大器 图2-8图2-9图2-10

闭环电压增益:vf

A

2

221id ic i id ic i V V V V V V +

=-=

()

21122

1i i ic i i id V V V V V V +=

-=

211////p p f R R R R =

结论:当 211

,p f p R R R R

== 共模输入电压为零,且能满足电路的平衡要求

1

1

2R R V V V V V A f i i o id

o vf =

-=

=

, f

ic R R R +=1

②同向串联差动放大器 如图2-11

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