理想运算放大器.ppt

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（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,