集成运放与线性电路解析:差分放大电路原理

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“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。