低频电子线路 教学课件 ppt 作者 刘树林 程红丽 5-5理想运算放大器
11页1、1,5 .5.1 理想运算放大器的技术指标,1)开环差模电压增益 Aod = ;,3)输出电阻 ro = 0;,4)共模抑制比 KCMR = ;,2)差模输入电阻 rid = ;,5)UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0;,6)输入偏置电流 IIB = 0;,7)- 3 dB 带宽 fH = ,等等。,理想运放电路符号,2,5 .5.2 理想运算放大器工作在线性区的特点,输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系,即,引入负反馈是集成运放工作于线性状态的基本电路特征。,1. 线性状态的电路与传输特性,线性状态传输特性,3,2. 理想运放工作在线性状态的参数特点,1) 理想运放的差模输入电压等于零,“虚短”,由于uo为有限值,理想运放Aod= ,则输入电压为无穷小uo0。即,2)理想运放的输入电流等于零,由于 rid = ,两个输入端均没有电流,即,“虚断”,4,5 .5.3 理想运算放大器工作在非线性区的特点,图5-27非线性状态传输特性,1.非线性的电路与传输特性,开环状态或者引入正反馈,是集成运放工作在非线性区的基本电路特点。,5,2. 理想运放工作在
2、非线性状态的参数特点,当 u+ u- 时,uO = + UOPP 当 u+ u- 时, uO = - UOPP,1) uO 的值只有两种可能,在非线性区内,(u+-u-)可能很大,即 u+u-, “虚地”不存在。,2) 理想运放的输入电流等于零,“虚断”仍存在。,6,*5 .5.4 理想跨导运算放大器简介,1.OTA的基本概念,OTA(Operational Transconductance Amplifier)是跨导运算放大器的简称,它是一种双极型集成工艺制作的通用标准部件。OTA的符号如图5.28所示,它有两个输入端,一个输出端,一个控制端。符号上的“+”号代表同相输入端,“-”号代表反相输入端,IO是输出电流,IB是偏置电流,即外部控制电流。,图5-28OTA的符号,理想OTA满足方程式:,式中IO是输出电流(A);Uid是差模输入电压(V);Gm是开环增益(S),称为跨导增益。,7,在小信号下,跨导增益Gm是偏置电流IB的线性函数,其关系式为,h称跨导增益因子,UT是热电压,在室温条件下,UT=26mV,可计算出h=19.2(1/V),因此有,式中IB的量纲用A,Gm的量纲为S
3、(西门子)。,根据传输特性方程式,可画出OTA的小信号理想模型如图5-29所示。对这个理想模型,两个输入端之间开路,差模输入电阻为无穷大;输出端是一个受差模输入电压控制的电流源,输出电阻为无穷大。同时,理想跨导放大器的共模输入电阻、共模抑制比、频带宽度等参数均为无穷大,输入失调电压、输入失调电流等参数均为零。,8,图5-29OTA的小信号理想模型,与常规的电压型运算放大器比较,OTA具有下列性能特点:,1、输入电压控制输出电流,开 环增益是以S为量纲的跨导;,2、增加了一个控制端,改变控制电流(偏置电流IB)可对开环增益Gm进行连续调节;,3、它还具有电流模式的特点,如频带宽,高频性能好等。,9,2.OTA的应用原理,(1)增益可控电压放大器 用OTA构成的反相及同相电压放大器如图5-30(a)、5-30(b)所示,图中RL是负载电阻。,图5-30增益可控电压放大器 a)反相放大器 b)同相放大器,10,(2)加法器 将多个OTA的输出端并联,使它们的输出电流相加并在一个负载电阻上形成电压,便可构成对多个电压输入信号做加法运算的电路,如图5-31所示。,图5-31 电压模式加法器,在图5-31所示电路中,输出电压为,若满足Gm1=Gm2=1/RL,则输出电压为,11,
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