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1、电子工程系,4-1、运算放大器的基本结构与分析模型,4-2、运算放大器基本电路组态分析, 把输入/放大/输出和保护及反馈电路集成在一个芯片中 具有相当高电压增益（电压放大倍数） 是一种差分放大的基本模拟器件,4-3、运算放大器的工程分析参数,第4章 集成运算放大器,Integrated Operation Amplifier,Read 7.2,7.3,电子工程系,4-2,4-1、运算放大器的基本结构与分析模型,4-1-1、运算放大器的基本结构,4-1-2、运算放大器的电路模型,4-1 运算放大器的基本结构与分析模型,电子工程系,4-3,实现一个高电压增益的集成差分放大器件，电压放大倍数往往在1
2、05以上。,输入隔离与保护电路,中间放大与补偿,输出驱动与保护电路,4-1-1、运算放大器的基本结构,4-1 运算放大器的基本结构与分析模型,电子工程系,4-4,LM324运算放大器的基本结构示例,T1,T2,T3,T5,T6,T7,T8,T9,T10,T11,T12,T13,V +,C,4A,6A,100A,50A,V-,V +,V O,T4,输入级,中间级,输出级,4-1 运算放大器的基本结构与分析模型,放大，功耗小,减小输出电阻提高输出能力,电子工程系,4-5,一、理想运算放大器基本模型,二、理想运算放大器的行为特性分析,三、参数分析,4-1-2、运算放大器的电路模型,4-1 运算放大器
3、的基本结构与分析模型,电子工程系,4-6,+,-,+,-,研究符号,等效电路,电路符号,K(v+-v-),v +,v -,v0,在理想情况下， 输入阻抗无限大（输入电流为0） 开环放大倍数无限大（两输入端电位相等） 输出阻抗为零,一、理想运算放大器基本模型,4-1-2、运算放大器的电路模型,4-1 运算放大器的基本结构与分析模型,电子工程系,4-7,vo = K(v+-v- ),虚短 v+ = v- 开环放大倍数K无限大,虚断 i+ = I- = 0 输入阻抗（输入电流为0）,二、理想运算放大器的行为特性分析,4-1-2、运算放大器的电路模型,理想运算放大器,开环放大倍数K运算放大器输入与输出
4、间没有连接时所具有的放大倍数。,输出阻抗为零,4-1 运算放大器的基本结构与分析模型,电子工程系,4-8,If = I1,i+ = I- = 0,示例：绘制等效电路，并指出成立条件。,vi,R2,R1,Rf,v0,+,-,三、参数分析,4-1-2、运算放大器的电路模型,课堂练习,4-1 运算放大器的基本结构与分析模型,电子工程系,4-1、运算放大器的基本结构与分析模型,4-2、运算放大器基本电路组态分析, 把输入/放大/输出和保护及反馈电路集成在一个芯片中 具有相当高电压增益（电压放大倍数） 是一种差分放大的基本模拟器件,3-3、运算放大器的工程分析参数,第4章 集成运算放大器,电子工程系,4
5、-10,4-2、运算放大器基本电路组态分析,4-2-1、放大型组态,4-2-2、振荡型组态,4-2 运算放大器基本电路组态分析,电子工程系,4-11,一、行为特性分析,二、参数分析,4-2-1、放大型组态,4-2 运算放大器基本电路组态分析,电子工程系,4-12,一、行为特性分析,4-2-1、放大型组态,4-2 运算放大器基本电路组态分析,电子工程系,4-13, Z1、Z2、Z3、Z4阻抗性质不同（电阻性、电容性或电感性），放大组态电路就会具有不同功能。, 在选择电路参数时，必须注意运算放大器输入偏置电流对电路特性的影响。, 根据运算放大器的实际参数确定电阻的阻值范围。,二、参数分析,4-2-
6、1、放大型组态,4-2 运算放大器基本电路组态分析,电子工程系,4-14,放大型组态示例,v1=vi ， v2=0 Z1=R1， Z2=R f ，Z3=R2，Z4= ,仿真,仿真： （1）观察输入-输出波形 （2）研究放大倍数,4-2 运算放大器基本电路组态分析,电子工程系,4-15,一、行为特性分析,二、参数分析,4-2-2、振荡型组态,4-2 运算放大器基本电路组态分析,电子工程系,4-16,一、行为特性分析,4-2-2、振荡组态,4-2 运算放大器基本电路组态分析,电子工程系,4-17, 如果Z1=Z3、Z2=Z4，则输出将会是无限大（分母为0）。,二、参数分析,4-2-2、振荡型组态,
7、4-2 运算放大器基本电路组态分析,电子工程系,4-18,振荡型组态示例,例4-2-5 选用LM324运算放大器,仿真,仿真： （1）观察输出波形 （2）调整参数，研究各参数对波形的影响,4-2 运算放大器基本电路组态分析,电子工程系,4-19,4-3、运算放大器的工程分析参数,4-3-1、工程参数,4-3-2、特性曲线,4-3 运算放大器的工程分析参数,电子工程系,4-20, 开环放大倍数, 输入偏置电流, 电源电压, 频带增益乘积, 跟踪速度, 功率损耗, 共模抑制比（CMR）, 噪声系数, 工作温度与保存温度, 极限参数,最大最小电源电压,最大功率,温度极限, 失调电压和电流,4-3-1
8、、工程参数,4-3 运算放大器的工程分析参数,电子工程系,4-21,指电路系统的输出信号没有通过其他电路连接到输入端时的差模放大倍数。,一、开环放大倍数,4-3-1、工程参数,v0 = K(v+v-),开环放大倍数K,4-3 运算放大器的工程分析参数,电子工程系,4-22,开环放大倍数示例,选用理想运算放大器,仿真,仿真： （1）观察输出波形与输入、电源电压的关系。,4-3 运算放大器的工程分析参数,电子工程系,4-23,指运算放大器两个差分输入端的基极(栅极)静态电流的平均值。,二、输入偏置电流IIB,4-3-1、工程参数,IIB= (IIB1+ IIB2)/2,+,-,v-,v+,IIB2
9、,IIB1,理想情况下：IIB1= IIB2 = 0 （虚断I+= I- = 0 ）,4-3 运算放大器的工程分析参数,电子工程系,4-24,（2）失调电压VIO 由于放大器差分输入电路不对称而造成的两个输入端静态电压之差。,IIO = |IIB1 - IIB2| 即（|I+ - I-|),（1）失调电流IIO由于放大器差分输入电路不对称而造成的两个输入端静态电流之差。,VIO = |VIB1 - VIB2| 即（|V+ - V-|),三、输入失调参数,4-3-1、工程参数,理想情况下：IIO= 0 ，VIO = 0 （虚断I+= I- = 0 ）,4-3 运算放大器的工程分析参数,电子工程系
10、,4-25,器件正常工作的条件。电源功率电源电压范围电源电压抑制比,四、电源电压,4-3-1、工程参数,五、输出幅度,指在给定电源电压下，运算放大器所能达到的最大输出电压。,六、允许最大差模输入电压,表示运算放大器所能承受的最大差模输入信号电压（器件中的PN结所限）。,七、允许最大共模输入电压,表示运算放大器所能承受的最大共模输入信号电压，一般高于电源电压。,4-3 运算放大器的工程分析参数,电子工程系,4-26,4-3-1、工程参数,4-3 运算放大器的工程分析参数,Slew Rate,电子工程系,4-27,跟踪速度示例 Slew rate,输入正弦波信号最大值为1V，频率为1kHz 。,在
11、045度间的上升幅度为700mV，需0.125ms。,最大上升速度为700mV/0.125ms=0.0056v/ms。,4-3 运算放大器的工程分析参数,电子工程系,4-28,NF噪声系数,Psi输入信号功率,Pso输出信号功率,Pni输入端噪声功率,Pn0输出端噪声功率,十、噪声系数,4-3-1、工程参数,4-3 运算放大器的工程分析参数,电子工程系,4-29,一、小信号频率响应特性曲线,二、大信号频率响应特性曲线,4-3-2、特性曲线,提供运放在小信号输入时的频率特性，根据这条曲线，可以确定小信号时所允许达到的电压增益。,LM324的小信号特性曲线,提供运放在大信号输入时的频率特性，根据这条曲线，可以确定大信号时所允许达到的电压增益。,LM324的大信号特性曲线,4-3 运算放大器的工程分析参数,
