集成运放与线性电路解析：差分放大电路原理

“模拟电子技术：第3讲 集成运放与基本线性运放电路.pdf” 在模拟电子技术中，集成运算放大器（简称运放）是至关重要的组件，广泛应用于各种线性电路中。这篇讲义主要讨论了集成运放的基本原理和线性应用，包括理想运放的概念、基本线性运放电路的设计以及同相和反相输入放大电路的其他应用。 首先，集成电路运算放大器是一种高度集成的电子器件，它在一个小型硅片上集成了大量的三极管、电阻和电容等元件，实现了多级直接耦合放大。例如，μA741和LF353是常见的运算放大器型号。这些器件通常具有高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的特性，使得它们能够处理微弱的信号并提供稳定的输出。 讲义中提到了差分放大电路，这是一种核心的运放应用。差分放大电路的主要目的是放大两个输入信号之间的差值，同时抑制共模信号。当两个输入端的信号大小相等且极性相同时，我们称之为共模信号；而当它们大小相等但极性相反时，称为差模信号。差分放大电路的目标是放大差模信号，同时尽可能地抑制共模信号，以提高信噪比。 差分放大电路通常包含两个输入端和两个输出端，可以采用双端输入、双端输出的接法。当加差模信号时，输入回路和输出回路的中点保持动态电位为0，即“地”，这样可以有效地消除共模信号的影响。而当加共模信号时，由于电路的理想对称性，晶体管参数的变化可以被看作是共模信号的输入，从而通过共模放大倍数进行处理。 差分放大电路的关键性能指标包括差模放大倍数（Ad）和共模放大倍数（Ac）。差模放大倍数定义为输出差模信号与输入差模信号之比，而共模放大倍数则是输出共模信号与输入共模信号之比。此外，共模抑制比（CMRR）是衡量差分放大器性能的重要参数，表示为Ad与Ac的绝对值之比，理想的CMRR值应尽可能大，以表明电路对共模信号的抑制能力。 在实际应用中，运算放大器可以构建各种线性电路，如电压跟随器、加法器、减法器、积分器和微分器等。同相输入放大电路和反相输入放大电路是两种常见的配置，它们分别提供同相和反相的输出信号，且具有不同的电压增益和输入阻抗特性。同相输入放大电路的增益与反馈电阻和输入电阻之比有关，而反相输入放大电路的增益则与反馈电阻和输入电阻之和有关。 总结来说，模拟电子技术中的集成运放与基本线性运放电路是电子工程的基础，理解其工作原理和设计方法对于理解和设计各种电路至关重要。通过对差分放大电路的学习，我们可以更好地掌握如何利用运放来处理信号，提高电路的性能，并为后续更复杂的电路设计打下坚实的基础。