理想運(yùn)算放大器

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1、5.5.1理想運(yùn)算放大器的技術(shù)指標(biāo)1)開環(huán)差模電壓增益Aod=∞;3)輸出電阻ro=0;4)共模抑制比KCMR=∞;2)差模輸入電阻rid=∞;5)UIO=0、IIO=0、?UIO=?IIO=0;6)輸入偏置電流IIB=0;7)-3dB帶寬fH=∞,等等。++uou+u–理想運(yùn)放電路符號(hào)15.5.2理想運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)的特點(diǎn)輸出電壓與其兩個(gè)輸入端的電壓之間存在線性放大關(guān)系,即++uou+u–RF引入負(fù)反饋是集成運(yùn)放工作于線性狀態(tài)的基本電路特征。1.線性狀態(tài)的電路與傳輸特性線性狀態(tài)傳輸特性22.理想運(yùn)放工作在線性狀態(tài)的參數(shù)特點(diǎn)1)理想運(yùn)放的差模輸入電壓等于零——“虛短

2、”由于uo為有限值,理想運(yùn)放Aod=∞,則輸入電壓為無窮小uo→0。即2)理想運(yùn)放的輸入電流等于零由于rid=∞,兩個(gè)輸入端均沒有電流,即——“虛斷”35.5.3理想運(yùn)算放大器工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)+UOPPuOu+-u-O-UOPP理想特性圖5-27非線性狀態(tài)傳輸特性1.非線性的電路與傳輸特性++uou+u–++uou+u–RF開環(huán)狀態(tài)或者引入正反饋,是集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的基本電路特點(diǎn)。42.理想運(yùn)放工作在非線性狀態(tài)的參數(shù)特點(diǎn)當(dāng)u+>u-時(shí),uO=+UOPP當(dāng)u+

3、地”不存在。2)理想運(yùn)放的輸入電流等于零“虛斷”仍存在。5*5.5.4理想跨導(dǎo)運(yùn)算放大器簡介1.OTA的基本概念OTA(OperationalTransconductanceAmplifier)是跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的簡稱,它是一種雙極型集成工藝制作的通用標(biāo)準(zhǔn)部件。OTA的符號(hào)如圖5.28所示,它有兩個(gè)輸入端,一個(gè)輸出端,一個(gè)控制端。符號(hào)上的“+”號(hào)代表同相輸入端,“-”號(hào)代表反相輸入端,IO是輸出電流,IB是偏置電流,即外部控制電流。圖5-28OTA的符號(hào)理想OTA滿足方程式:式中IO是輸出電流(A);Uid是差模輸入電壓(V);Gm是開環(huán)增益(S),稱為跨導(dǎo)增益。6在小信號(hào)

4、下,跨導(dǎo)增益Gm是偏置電流IB的線性函數(shù),其關(guān)系式為h稱跨導(dǎo)增益因子,UT是熱電壓,在室溫條件下,UT=26mV,可計(jì)算出h=19.2(1/V),因此有式中IB的量綱用A,Gm的量綱為S(西門子)。根據(jù)傳輸特性方程式,可畫出OTA的小信號(hào)理想模型如圖5-29所示。對這個(gè)理想模型,兩個(gè)輸入端之間開路,差模輸入電阻為無窮大;輸出端是一個(gè)受差模輸入電壓控制的電流源,輸出電阻為無窮大。同時(shí),理想跨導(dǎo)放大器的共模輸入電阻、共模抑制比、頻帶寬度等參數(shù)均為無窮大,輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流等參數(shù)均為零。7圖5-29OTA的小信號(hào)理想模型與常規(guī)的電壓型運(yùn)算放大器比較,OTA具有下列性能特

5、點(diǎn):1、輸入電壓控制輸出電流,開環(huán)增益是以S為量綱的跨導(dǎo);2、增加了一個(gè)控制端,改變控制電流(偏置電流IB)可對開環(huán)增益Gm進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié);3、它還具有電流模式的特點(diǎn),如頻帶寬,高頻性能好等。82.OTA的應(yīng)用原理(1)增益可控電壓放大器用OTA構(gòu)成的反相及同相電壓放大器如圖5-30(a)、5-30(b)所示,圖中RL是負(fù)載電阻。圖5-30增益可控電壓放大器a)反相放大器b)同相放大器9(2)加法器將多個(gè)OTA的輸出端并聯(lián),使它們的輸出電流相加并在一個(gè)負(fù)載電阻上形成電壓,便可構(gòu)成對多個(gè)電壓輸入信號(hào)做加法運(yùn)算的電路,如圖5-31所示。圖5-31電壓模式加法器在圖5-31所示電

6、路中,輸出電壓為若滿足Gm1=Gm2=1/RL,則輸出電壓為1011

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