渤海大学 本科毕业论文

题

目完成人姓名主修专业所在院(系) 入学年度完成日期指导教师

同相比例运算放大器输入电阻的分析

王雷 物理学教育 物理系 年 年5月21日 李弋

2003 2007

同相比例运算放大器输入电阻的分析

王雷 渤海大学物理系

摘要：同相比例运算放大器，引入了电压串联负反馈，当运放具有理想特性时，输入电阻应为无限大，但当运放特性不理想时，输入电阻为一个有限值。为了计算同相比例运算放大器的输入电阻，我首先研究了集成运放电路的内部结构，并以长尾式差分放大电路为例进行了分析。因为同相比例运算放大器引入了电压串联负反馈，所以我又研究了一些和反馈有关的知识。最后推导了同相比例运算放大器输入电阻的精确表达式，并指出有关文献中的输入电阻的几种表达形式均是精确式在不同条件下的近似值。

关键词：运算放大器；同相比例；输入电阻；差分放大电路；反馈

Analysis of Input Resistor of Non-inverting Operational

Amplifier

Wang lei Department of Physics, BoHai University

Abstract: Non-inverting operational amplifier, has introduced the negative feedback of the voltage series. when operational amplifier has an ideal characteristic, input resistor should be an infinity, but when the characteristic is not ideal enough, input resistor should be a finite value. In order to calculate the input resistor of non-inverting operational, firstly I have studied the inner structure of the operational amplifier’s circuit and taken a long-tailed pair differential amplifier as an example to analyze. Because non-inverting operational amplifer has introduced the negative feedback of the voltage series, therefore I have studied some relevent knowledge about feedback. In the end the accurate expression of input resistor of non-inverting operational amplifier is deduced in the paper. It is pointed out that some expressions of input resistor in the relative references are all approximate to the accurate expression under different proximal conditions.

Key words: operational amplifier ; non-inverting style ; input resistor differential amplifier ; feedback

目 录

引言 1 一、长尾式差分放大电路 1 （一）静态分析 2 （二）动态分析 3 二、反馈 6 （一）什么是反馈 6 （二）正反馈和负反馈 6 （三）四种负反馈组态 7

1.电压串联负反馈 7 2.电流串联负反馈 7 3.电压并联负反馈 7 4.电流并联负反馈 7 5.引入上述四种负反馈的原则 8 （四）对同相运算放大器的反馈类型的分析 8 （五）电压串联负反馈电路的方块图 9 （六）电压串联负反馈放大电路的基本放大电路 10 （七）串联负反馈对输入电阻的影响 11 三、分析同相比例运算放大器的输入电阻 12 （一）对同相比例运算放大器输入电阻分析 13 （二）对同相比例运算放大器输入电阻的精确表达式的讨论 15 参考文献 16

同相比例运算放大器输入电阻的分析

引言

图（1）是同相比例运算放大器的一般形式。

R

＋

i－

－

图（1）

同相比例运算放大器，引入了电压串联负反馈，当运放具有理想特性时，输入电阻应为无限大。但当运放特性不理想时，输入电阻为一个有限值。

一、长尾式差分放大电路

为了计算同相比例运算放大器的输入电阻，我们首先要了解一下集成运放电路的内部结构。

集成运放的内部实质上是差分放大电路，我们以长尾式差分放大电路为例进行分析。

图（2）所示为典型的长尾式差分放大电路。

由于Re接负电源－VEE ，拖一个尾巴，故称长尾式电路，电路参数理想对称，Rb1 Rb2 Rb ，Rc1 Rc2 Rc ；T1管与T2管的特性相同，即β1 β2 β ，rbe1 rbe2 rbe ；Re为公共的发射极电阻。

（一）静态分析

当输入信号uI1 uI2 0时，电阻Re中的电流等于T1管和T2管的发射极电流之和，即

IRe IEQ1 IEQ2 2IEQ

根据基极电路方程IBQRb UBEQ 2IEQRe VEE ，可以求出基极电流IBQ或发射极电流IEQ ，从而解出静态工作点。在通常情况下，

Rb阻值很小（很多情况下Rb为信号源内阻），而且IBQ也很小，所以Rb上的电压可忽略不计，发射极电位UEQ －UBEQ ，因而发射极的

静态电流为IEQ

VEE UBEQ

2Re

只要合理选择Re的阻值，并与电源VEE相配合，就可以设置合适的静态工作点。

由IEQ可得IBQ和UBEQ IBQ

IEQ

1 β

UCEQ UCQ UEQ VCC ICQRC UBEQ

由于 UCQ1 UCQ2 ，所以 uO UCQ1 UCQ2 0 。

（二）动态分析

当差分放大电路输入共模信号时如图（3）所示。

当输入共模信号时，由于两边电路的输入信号大小相等极性相同。所以发射极电阻Re上的电流变化量ΔiRe 2 iE，发射极电位的变化量ΔuE 2 iERe，对于每只管子而言，可以认为是ΔiE流过阻值为2Re的射极电阻，如图（4）所示。

因此，与输出电压相关的T1管一边电路对共模信号的等效电路如图（5）所示。

R

Oc