《理想運放電路》課件

理想運放電路歡迎參加理想運放電路課程。本課程將深入探討運算放大器的原理、特性和應(yīng)用，為您打開模擬電子世界的大門。課程目標(biāo)理解運放基礎(chǔ)掌握理想運算放大器的定義和特性。掌握電路分析學(xué)會分析各種運放電路的工作原理。實際應(yīng)用能力能夠設(shè)計和應(yīng)用運放電路解決實際問題。理想運放的定義高增益放大器理想運放是一種具有無窮大開環(huán)增益的差動放大器。虛短虛斷特性兩個輸入端之間的電壓差為零，輸入電流為零。理想特性無失真、無噪聲、帶寬無限，輸出可以瞬間變化。理想運放的特性無窮大增益開環(huán)增益理論上無窮大。輸入阻抗無窮大輸入端不消耗電流。輸出阻抗為零輸出端可提供任意大小電流。輸入阻抗定義輸入阻抗是指運放輸入端對信號源呈現(xiàn)的阻抗。理想運放的輸入阻抗為無窮大。意義高輸入阻抗確保運放不會從信號源吸取電流，避免對前級電路產(chǎn)生負(fù)載效應(yīng)。輸出阻抗理想值理想運放的輸出阻抗為零。實際情況實際運放輸出阻抗很小，通常在幾歐姆到幾十歐姆。影響低輸出阻抗使運放能夠向負(fù)載提供較大電流，提高驅(qū)動能力。開環(huán)增益1無窮大增益理想運放的開環(huán)增益為無窮大。2實際增益實際運放開環(huán)增益通常在10^5到10^6之間。3增益意義高增益使運放能夠準(zhǔn)確放大微小信號差。共模抑制比1定義共模抑制比表示運放抑制共模信號的能力。2理想值理想運放的共模抑制比為無窮大。3實際值實際運放共模抑制比通常在60dB到120dB之間。幅頻特性1低頻段增益保持恒定，為開環(huán)增益。2中頻段增益開始下降，每十倍頻率下降20dB。3高頻段增益繼續(xù)下降，直到單位增益頻率。相頻特性相位滯后隨頻率增加，輸出信號相位逐漸滯后于輸入信號。相位裕度單位增益頻率處的相位裕度通常為45°到60°。理想輸入偏置電流定義輸入偏置電流是運放輸入端所需的直流偏置電流。理想值理想運放的輸入偏置電流為零。實際影響非零偏置電流會導(dǎo)致輸出產(chǎn)生直流偏置誤差。理想輸入偏置電壓定義輸入偏置電壓是使運放輸出為零所需的輸入電壓。理想值理想運放的輸入偏置電壓為零。校正方法通過外部電路補償可以減小偏置電壓的影響。理想輸入噪聲電壓理想情況理想運放的輸入噪聲電壓為零。實際情況實際運放存在熱噪聲和閃爍噪聲。降噪方法可通過濾波和屏蔽等方法降低噪聲。理想輸出擺幅理想情況理想運放的輸出擺幅可以達到無窮大。實際限制實際運放輸出擺幅受供電電壓限制，通常比供電電壓低1-2伏。單級運放電路1共射極放大器提供電壓增益和電流增益。2共基放大器提供電壓增益，無電流增益。3共集電極放大器提供電流增益，無電壓增益。共射極放大電路特點輸入阻抗中等，輸出阻抗中等。增益提供較高的電壓增益和電流增益。相位輸出信號相對輸入信號反相。共基放大電路低輸入阻抗輸入阻抗很低，適合低阻抗信號源。高輸出阻抗輸出阻抗較高，適合高阻抗負(fù)載。高頻特性好適用于高頻信號放大。電壓跟隨器結(jié)構(gòu)輸出端直接反饋到反相輸入端。特點電壓增益為1，提供高輸入阻抗和低輸出阻抗。應(yīng)用常用作阻抗變換器和緩沖放大器。電流跟隨器原理利用運放的虛短特性，使輸出電流跟隨輸入電流。特點電流增益為1，提供低輸入阻抗和高輸出阻抗。差動放大器1差模增益放大兩個輸入信號的差值。2共模抑制抑制兩個輸入信號的共同部分。3應(yīng)用廣泛用于儀器儀表和信號調(diào)理電路。反相放大器結(jié)構(gòu)信號輸入到反相輸入端，同相輸入端接地。增益閉環(huán)增益由反饋電阻和輸入電阻比值決定。相位輸出信號相對輸入信號反相180°。非反相放大器結(jié)構(gòu)信號輸入到同相輸入端。增益閉環(huán)增益等于1加反饋電阻與輸入電阻比值。特點輸出信號與輸入信號同相，輸入阻抗很高。電壓積分器1原理利用電容儲能特性實現(xiàn)輸入電壓的積分。2結(jié)構(gòu)反饋電阻替換為電容。3應(yīng)用用于波形變換、模擬計算等領(lǐng)域。電壓微分器1原理利用電容對電壓變化率的響應(yīng)實現(xiàn)微分。2結(jié)構(gòu)輸入電阻替換為電容。3問題易受高頻噪聲影響，實際應(yīng)用中需要改進。電流積分器輸入輸入為電流信號。核心元件使用電容作為積分元件。輸出輸出電壓與輸入電流的積分成正比。電流微分器原理利用電感對電流變化率的響應(yīng)實現(xiàn)微分。結(jié)構(gòu)反饋電阻并聯(lián)電感，輸入為電流信號。模擬運算電路應(yīng)用信號調(diào)理放大、濾波、轉(zhuǎn)換傳感器輸出信號。波形發(fā)生產(chǎn)生各種波形，如正弦波、方波等。模擬計算實現(xiàn)加減乘除、積分、微分等數(shù)學(xué)運算?？偨Y(jié)回顧1理想運放特性高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗。2基本電路反相放大器、非反相放大器、積分器、微分器。3應(yīng)用領(lǐng)域信號處理、儀器儀表、控制系統(tǒng)。課后思考設(shè)計挑戰(zhàn)設(shè)計一個具有特定增益和帶寬的放大器電路。性能優(yōu)化如何提高運放電路的抗噪聲能力？創(chuàng)新應(yīng)用探索運放在新興技術(shù)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。參考文獻《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，童詩白、華成英著