1、2021-10-21目錄目錄第第 6 章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器2021-10-22目錄目錄第第6章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器6.1 集成運(yùn)算放大器簡介集成運(yùn)算放大器簡介6.2放大電路中的反響放大電路中的反響6.4集成運(yùn)放的非線性運(yùn)用集成運(yùn)放的非線性運(yùn)用6.3集成運(yùn)放的線性運(yùn)用集成運(yùn)放的線性運(yùn)用6.5正弦波發(fā)生器正弦波發(fā)生器2021-10-23目錄目錄第第6章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器2021-10-24目錄目錄6.1 集成運(yùn)算放大器簡介集成運(yùn)算放大器簡介6.1.16.1.1集成運(yùn)放的構(gòu)造和符號集成運(yùn)放的構(gòu)造和符號 集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多集成運(yùn)算放大器是一

2、種具有很高放大倍數(shù)的多級直接耦合放大電路。是開展最早、運(yùn)用最廣泛的級直接耦合放大電路。是開展最早、運(yùn)用最廣泛的一種模擬集成電路。一種模擬集成電路。輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級同相同相輸入端輸入端輸出端輸出端反相反相輸入端輸入端+UCCUEEuu+2021-10-25目錄目錄中間級：中間級： 多采用共射放大電路；電壓放大倍數(shù)高。多采用共射放大電路；電壓放大倍數(shù)高。輸出級：普通采用射極輸出器或互補(bǔ)對稱電路；輸輸出級：普通采用射極輸出器或互補(bǔ)對稱電路；輸出電阻小，帶負(fù)載才干強(qiáng)。出電阻小，帶負(fù)載才干強(qiáng)。偏置電路：給各級電路提供穩(wěn)定和適宜的靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)偏置電路：給各級電路提供穩(wěn)定和適宜的靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)

3、1.1.構(gòu)造構(gòu)造輸入級：輸入級： 采用差動(dòng)放大器，有同相輸入和反相兩個(gè)采用差動(dòng)放大器，有同相輸入和反相兩個(gè) 輸入端；輸入電阻大；抗干擾才干強(qiáng)。輸入端；輸入電阻大；抗干擾才干強(qiáng)。輸入端輸入端輸出端輸出端 輸入級輸入級中間級中間級 輸出級輸出級偏置電路偏置電路uu+2021-10-26目錄目錄2. 特點(diǎn)特點(diǎn)電路元件制造在一個(gè)芯片上，元件參數(shù)偏向一電路元件制造在一個(gè)芯片上，元件參數(shù)偏向一致，溫度均一性好。致，溫度均一性好。電阻元件的阻值范圍在電阻元件的阻值范圍在10030k ，且精度低。，且精度低。大電阻用晶體管恒流源替代或采用外接。大電阻用晶體管恒流源替代或采用外接。電容元件為電容元件為200PF

4、以下的小電容。大電容普通采以下的小電容。大電容普通采用外接。用外接。二極管普通用三極管的二極管普通用三極管的發(fā)射構(gòu)呵斥。發(fā)射構(gòu)呵斥。CEBAuo 高高: 80dB140dB; rid 高高: 105 1011 ro 低低: 幾十幾十 幾百幾百 ; KCMR高高: 70dB130dB2021-10-27目錄目錄231411U1LM3243261574U3LM7412374618U2OP072374618U4OP27AEDA軟件中的部分集成運(yùn)放的符號軟件中的部分集成運(yùn)放的符號集成運(yùn)放的常用符號集成運(yùn)放的常用符號(a) 國際流行符號國際流行符號(b) 國際規(guī)范符號國際規(guī)范符號(c) 具有電源引腳的流

5、行符號具有電源引腳的流行符號+_+u-u+uoAouou+u-uo+Ucc-Uccu-u+3. 符號符號2021-10-28目錄目錄+_+u-u+uoAouou+u-uo 輸出端輸出端u- 反相輸入端；反相輸入端；u+ 同相輸入端；同相輸入端；uo與與u- 反相反相uo與與u+ 同相同相LM7413261574U LM741 (F007)2021-10-29目錄目錄6.1.2 集成運(yùn)放的主要技術(shù)目的集成運(yùn)放的主要技術(shù)目的)(lg20)dB(i2i1oodUUUA1.開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod普通約為普通約為80 140 dB，即，即104107 倍。倍。 無外加反響的情況下

6、的差模電壓放大倍數(shù)增益。無外加反響的情況下的差模電壓放大倍數(shù)增益。通常用分貝通常用分貝dB)表示。表示。2. 共模抑制比共模抑制比KCMRocodCMRlg20)dB(AAK普通普通KCMR 的值為的值為80dB 以上，越大越好。以上，越大越好。2021-10-210目錄目錄衡量差動(dòng)管向輸入信號索取電流大小的標(biāo)志。衡量差動(dòng)管向輸入信號索取電流大小的標(biāo)志。3. 差模輸入電阻差模輸入電阻rid普通普通rid的值為的值為2M 以上，越大越好以上，越大越好(高達(dá)高達(dá)106M) 。iididiUr 4. 開環(huán)輸出電阻開環(huán)輸出電阻ro 反映集成運(yùn)放的帶負(fù)載才干反映集成運(yùn)放的帶負(fù)載才干,普通普通ro為幾百為

7、幾百 ，性能較高的集成運(yùn)放的性能較高的集成運(yùn)放的ro可小于可小于100 。UIO是為了使輸出電壓為是為了使輸出電壓為0，在輸入端加的補(bǔ)償電壓。，在輸入端加的補(bǔ)償電壓。反映了運(yùn)放輸入端兩管的對稱度。反映了運(yùn)放輸入端兩管的對稱度。5. 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓UIO普通普通UIO 的值為的值為1V 20mV ，越小越好。，越小越好。0OOIIUUU時(shí)，2021-10-211目錄目錄7. 最大輸出電壓最大輸出電壓Uopp F007為為12V13V，略低于，略低于 UCC兩個(gè)輸入端靜態(tài)電流兩個(gè)輸入端靜態(tài)電流IB1、IB2之差。之差。6. 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO普通普通IIO 的值為的值為1nA

8、 0.1 A，越小越好。，越小越好。B2B1OIIII運(yùn)放選擇與運(yùn)用的本卷須知：運(yùn)放選擇與運(yùn)用的本卷須知：盡量選擇通用的運(yùn)放盡量選擇通用的運(yùn)放學(xué)會(huì)識(shí)別管腳學(xué)會(huì)識(shí)別管腳搞清主要參數(shù)搞清主要參數(shù)UCC、ri、ro、Io等等搞清能否需求加直流偏置搞清能否需求加直流偏置搞清能否需求加調(diào)零電路及輸入、輸出的維護(hù)電路。搞清能否需求加調(diào)零電路及輸入、輸出的維護(hù)電路。2021-10-212目錄目錄6.1.3 集成運(yùn)放的電壓傳輸特性與理想化模型集成運(yùn)放的電壓傳輸特性與理想化模型1.理想運(yùn)算放大器的條件和符號理想運(yùn)算放大器的條件和符號 開環(huán)差模輸入電阻開環(huán)差模輸入電阻rid 共模抑制比共模抑制比KCMR 開環(huán)輸出

9、電阻開環(huán)輸出電阻ro 0 開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod uo_+ +u+ uuouu+ 理想運(yùn)算放大器的符號理想運(yùn)算放大器的符號2021-10-213目錄目錄2. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性u-uo_+ +u+u+ - u- uo+UOM-UOMo實(shí)踐特性實(shí)踐特性理想特性理想特性負(fù)反響特性負(fù)反響特性 線性區(qū)放大區(qū)線性區(qū)放大區(qū)非線性區(qū)飽和區(qū)非線性區(qū)飽和區(qū)線性區(qū)內(nèi)線性區(qū)內(nèi))(uuAuooAo，線性區(qū)間太窄，線性區(qū)間太窄運(yùn)用時(shí)必需加深度負(fù)反響運(yùn)用時(shí)必需加深度負(fù)反響使使Ao降低，增寬線性區(qū)間降低，增寬線性區(qū)間輸出兩種形狀輸出兩種形狀u+ u-時(shí)，時(shí)， uo = +UOM u+ u-時(shí)，

10、時(shí)， uo = - UOM UOM =1213V)(uufuo2021-10-214目錄目錄6.2 放大電路中的反響放大電路中的反響反響反響將放大電路輸出信號電壓或電將放大電路輸出信號電壓或電流的部分或全部反送到輸入端，控制輸入流的部分或全部反送到輸入端，控制輸入信號。這一過程稱為反響。信號。這一過程稱為反響。正反響正反響反響信號使凈輸入信號增大，反響信號使凈輸入信號增大，放大倍數(shù)升高，稱為正反響。放大倍數(shù)升高，稱為正反響。6.2.1 反響的根本概念反響的根本概念1 .什么是什么是 反響反響負(fù)反響負(fù)反響反響信號使凈輸入信號減小，反響信號使凈輸入信號減小，放大倍數(shù)降低，稱為負(fù)反響。放大倍數(shù)降低，

11、稱為負(fù)反響。實(shí)踐放大電路中，總要引入反響，以改善電路的性能實(shí)踐放大電路中，總要引入反響，以改善電路的性能2021-10-215目錄目錄2. 反響的框圖表示反響的框圖表示 開環(huán)系統(tǒng)無反響系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)無反響系統(tǒng)凈輸入信號：凈輸入信號：idXX 開環(huán)放大倍數(shù)：開環(huán)放大倍數(shù)：doxoXXAiX放大電路放大電路AXdXoX輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號凈輸入信號凈輸入信號2021-10-216目錄目錄 閉環(huán)系統(tǒng)有反響系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)有反響系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)：開環(huán)放大倍數(shù)：doXXXAoXXFfX反響系數(shù)：反響系數(shù)：凈輸入信號：凈輸入信號：fXXXidiX放大電路放大電路AXdXoX輸入信號輸入信號輸出信號輸

12、出信號FX反響電路反響電路fX反響信號反響信號比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)凈輸入信號凈輸入信號2021-10-217目錄目錄iX放大電路放大電路AXdXoX輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號FX反響電路反響電路fX反響信號反響信號比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)閉環(huán)放大倍數(shù)：閉環(huán)放大倍數(shù)：XXXXXXXXffAFAAFXXXAFXXXFXXXXXXXA 1)1(doddoododoioXdoXXXA oXXFfX 其中：其中：XXXfAFAA 1X凈輸入信號凈輸入信號2021-10-218目錄目錄3. 反響深度分析反響深度分析fXXXAAAFX1 反反饋饋深深度度，稱稱為為正正反反饋饋，則則XfXXAAAFX11正正弦弦波

13、波發(fā)發(fā)生生電電路路）稱稱為為振振蕩蕩器器而而，即即，則則5 . 6(, 0, 001oiXXXAAFfXX，稱稱為為負(fù)負(fù)反反饋饋，則則XfXXAAAFX11，稱稱為為無無反反饋饋，則則XfXXXAAFAFX, 0112021-10-219目錄目錄XXXXfFAFAA11X 稱為深度負(fù)反響稱為深度負(fù)反響即即：則則，若若,111XXXXXXAFAFAF 2021-10-220目錄目錄4. 反響的類型反響的類型 電壓反響和電流反響電壓反響和電流反響電壓、電流看輸出電壓、電流看輸出iXAXdXouFXfXfuR1R2iXAXdXoiFXfXfuRLRfoo2uuuRRRuff正正比比21故稱為電壓反響

14、故稱為電壓反響故稱為電流反響故稱為電流反響ooiuRiufff正正比比從輸出看，反響量取自輸出電壓，并與之成比例，為電壓反從輸出看，反響量取自輸出電壓，并與之成比例，為電壓反響；反響量取自輸出電流，并與之成比例，為電流反響。響；反響量取自輸出電流，并與之成比例，為電流反響。2021-10-221目錄目錄iXAXdXouFXfXfuR1R2iXAXdXoiFXfXfuRLRf判別電壓、電流反響的方法：判別電壓、電流反響的方法：短接輸出法短接輸出法將輸出端短接，反響信號消逝，稱為電壓反響將輸出端短接，反響信號消逝，稱為電壓反響將輸出端短接，反響信號仍存在，稱為電流反響將輸出端短接，反響信號仍存在，

15、稱為電流反響2021-10-222目錄目錄 串聯(lián)反響和并聯(lián)反響串聯(lián)反響和并聯(lián)反響串聯(lián)、并聯(lián)看輸入串聯(lián)、并聯(lián)看輸入iuAXduFXfuoXiuAXdiFXfioXii串串聯(lián)聯(lián)與與：由由iidKVLuuuuuff故稱為串聯(lián)反響故稱為串聯(lián)反響并并聯(lián)聯(lián)與與：由由iidKCLiiiiiff故稱為并聯(lián)反響故稱為并聯(lián)反響判別串聯(lián)、并聯(lián)反響的方法：判別串聯(lián)、并聯(lián)反響的方法：短接輸入法短接輸入法將輸入端短接，反響信號消逝，稱為并聯(lián)反響將輸入端短接，反響信號消逝，稱為并聯(lián)反響將輸入端短接，反響信號仍存在，稱為串聯(lián)反響將輸入端短接，反響信號仍存在，稱為串聯(lián)反響2021-10-223目錄目錄 反響的類型反響的類型AX

16、ouFXfuR1R2iudufuAXouFXfuR1R2iudifiiiiudifiiiAXoiFXfuRLRfAXoiFXfuRLRfiudufu電壓串聯(lián)負(fù)反響電壓串聯(lián)負(fù)反響電壓并聯(lián)負(fù)反響電壓并聯(lián)負(fù)反響電流串聯(lián)負(fù)反響電流串聯(lián)負(fù)反響電流并聯(lián)負(fù)反響電流并聯(lián)負(fù)反響2021-10-224目錄目錄6.2.2 反響類型的判別反響類型的判別1. 判別有無反響判別有無反響找反響元件找反響元件uiuoRLR2R1RFuoRLRFuiuoRLR2uiR1(a)(c)(d) +uiuoR1R2RF(b)2021-10-225目錄目錄uiuo(e)(f)uiuoR12. 判別正、負(fù)反響判別正、負(fù)反響瞬時(shí)極性法：瞬時(shí)

17、極性法： 標(biāo)出反響元件所接的輸入端和輸出端的瞬標(biāo)出反響元件所接的輸入端和輸出端的瞬時(shí)極性，找出反響信號，列出凈輸入信號的表時(shí)極性，找出反響信號，列出凈輸入信號的表達(dá)式進(jìn)展判別，假設(shè)凈輸入信號減弱為負(fù)反響，達(dá)式進(jìn)展判別，假設(shè)凈輸入信號減弱為負(fù)反響，假設(shè)凈輸入信號加強(qiáng)為正反響。假設(shè)凈輸入信號加強(qiáng)為正反響。2021-10-226目錄目錄uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid電電路路為為負(fù)負(fù)反反饋饋：由由fiiiidKCL+uiuoR1R2RF(b)uduf電電路路為為負(fù)負(fù)反反饋饋：由由fuuuidKVL2021-10-227目錄目錄ioRLR2uiR1(c)uoifiiid電電路路為為負(fù)負(fù)反反饋

18、饋：由由fiiiidKCLuduf電電路路為為負(fù)負(fù)反反饋饋：由由fuuuidKVLuoRLRFui(d)io在單級運(yùn)算放大器中，在單級運(yùn)算放大器中，將反響信號接到反相輸將反響信號接到反相輸入端為負(fù)反響入端為負(fù)反響2021-10-228目錄目錄3. 判別電壓、電流反響判別電壓、電流反響電壓、電流看輸出電壓、電流看輸出uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid有有關(guān)關(guān)，為為電電壓壓反反饋饋與與oFoFouiRuRuuiff+uiuoR1R2RF(b)uduf有有關(guān)關(guān)，為為電電壓壓反反饋饋與與ooF11uuuRRRuff2021-10-229目錄目錄uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid+uiu

19、oR1R2RF(b)uduf 反響信號與輸出電壓從輸出同一端引反響信號與輸出電壓從輸出同一端引出時(shí)，為電壓反響。出時(shí)，為電壓反響。 同出為壓同出為壓2021-10-230目錄目錄ioRLR2uiR1(c)uoifiiidudufuoRLRFui(d)io有有關(guān)關(guān)，為為電電流流反反饋饋與與o12oiiiRRiuiff 有有關(guān)關(guān)，為為電電流流反反饋饋與與oFoiuRiuff 反響信號與輸出電壓不是從輸出同一端引出時(shí)，反響信號與輸出電壓不是從輸出同一端引出時(shí)，為電流反響。為電流反響。異出為流異出為流 RL不是直接接地不是直接接地 RL不是直接接地不是直接接地2021-10-231目錄目錄4. 判別串

20、聯(lián)、并聯(lián)反響判別串聯(lián)、并聯(lián)反響串聯(lián)、并聯(lián)看輸入串聯(lián)、并聯(lián)看輸入uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid并并聯(lián)聯(lián)，為為并并聯(lián)聯(lián)反反饋饋與與：由由iidKCLiiiiiff+uiuoR1R2RF(b)uduf串串聯(lián)聯(lián)，為為串串聯(lián)聯(lián)反反饋饋與與：由由iidKVLuuuuuff2021-10-232目錄目錄uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid+uiuoR1R2RF(b)uduf 反響信號與輸入電壓從輸入同一端反響信號與輸入電壓從輸入同一端引入時(shí)，為并聯(lián)反響。引入時(shí)，為并聯(lián)反響。 同入為并同入為并 反響信號與輸入電壓不是從輸入同反響信號與輸入電壓不是從輸入同一端引入時(shí)，為串聯(lián)反響。一端引入時(shí)，為

21、串聯(lián)反響。異入為串異入為串2021-10-233目錄目錄uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid+uiuoR1R2RF(b)udufioRLR2uiR1(c)uoifiiidudufuoRLRFui(d)io電壓并聯(lián)負(fù)反響電壓并聯(lián)負(fù)反響電壓串聯(lián)負(fù)反響電壓串聯(lián)負(fù)反響電流并聯(lián)負(fù)反響電流并聯(lián)負(fù)反響電流串聯(lián)負(fù)反響電流串聯(lián)負(fù)反響2021-10-234目錄目錄RB1+UCCRCC1C2RB2RERLuiuoubeuf電電路路為為負(fù)負(fù)反反饋饋；：由由fuuuibeKVL異出為流異出為流異入為串異入為串電流串聯(lián)負(fù)反響電流串聯(lián)負(fù)反響例例icufube= ui-ufibic可見，電流負(fù)反響穩(wěn)定輸出電流可見，電流

22、負(fù)反響穩(wěn)定輸出電流流穩(wěn)流流穩(wěn)流icibEcfRiu 2021-10-235目錄目錄RB+UCCRCC1C2RERLuiuo例例RB+UCCRCC1C2RLuiuoufube電電路路為為負(fù)負(fù)反反饋饋；：由由fuuuibeKVL同出為壓同出為壓異入為串異入為串電壓串聯(lián)負(fù)反響電壓串聯(lián)負(fù)反響ifiiib電電路路為為負(fù)負(fù)反反饋饋：由由fiiiibKCL同出為壓同出為壓同入為并同入為并電壓并聯(lián)負(fù)反響電壓并聯(lián)負(fù)反響2021-10-236目錄目錄uoifib =ii - ifuo可見電壓負(fù)反響，穩(wěn)定輸出電壓可見電壓負(fù)反響，穩(wěn)定輸出電壓RB+UCCRCC1C2RLuiuoifiiibic壓穩(wěn)壓壓穩(wěn)壓icBoiR

23、uuif2021-10-237目錄目錄如：如：Rf 只對交流起反響作用，只對交流起反響作用，+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+T1T2RfC5. 交流反響與直流反響交流反響與直流反響在反響支路中串入隔直電容，為交流反響。在反響支路中串入隔直電容，為交流反響。在反響支路兩端并聯(lián)旁路電容，為直流反響。在反響支路兩端并聯(lián)旁路電容，為直流反響。如：如：RE2只需直流反響。起穩(wěn)定靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)的作用。只需直流反響。起穩(wěn)定靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)的作用。反響支路無電容時(shí)即有交流反響也有直流反響。如：反響支路無電容時(shí)即有交流反響也有直流反響。如：RE1+為電壓串聯(lián)負(fù)反響為電壓串

24、聯(lián)負(fù)反響為電流串聯(lián)負(fù)反響為電流串聯(lián)負(fù)反響為電流串聯(lián)負(fù)反響為電流串聯(lián)負(fù)反響2021-10-238目錄目錄ud2021-10-239目錄目錄2021-10-240目錄目錄2021-10-241目錄目錄6.2.3 負(fù)反響對放大電路性能的影響負(fù)反響對放大電路性能的影響1. 降低放大倍數(shù)降低放大倍數(shù)XXXfAFAA 1X。，則則XfXXAAAF X112. 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性用相對變化率判穩(wěn)用相對變化率判穩(wěn)XXXXffAdAAFAdA 11XXXXXXffAAAFAA 11XX負(fù)反響時(shí)負(fù)反響時(shí)或者或者2021-10-242目錄目錄%1 . 099999 .98XXXXX fffff

25、AAAAA%101010900044XXXX XAAAAA變變化化率率。開開環(huán)環(huán)時(shí)時(shí)和和閉閉環(huán)環(huán)時(shí)時(shí)的的相相對對。試試求求，閉閉環(huán)環(huán)，某某放放大大器器開開環(huán)環(huán)例例9 .98999000104 XfXfXXAAAA2021-10-243目錄目錄3. 改善非線性失真改善非線性失真iuAXduouFXfuotuiotufotud有負(fù)反響時(shí)的波形有負(fù)反響時(shí)的波形uo大大 uf大大反響強(qiáng)反響強(qiáng) ud減小的多減小的多 uo減小的多減小的多uo小小 uf小小反響弱反響弱 ud減小的少減小的少 uo減小的少減小的少這樣使輸出波形根本對稱，改善了失真的波形這樣使輸出波形根本對稱，改善了失真的波形iuAXduou

26、otuiotuo無反響時(shí)的波形無反響時(shí)的波形otuo2021-10-244目錄目錄4. 展寬通頻帶展寬通頻帶|AXf |2X fAfBWffLffHXXXfAFAA 1XAXfo|AXO |2XOALfHfBW在在BW內(nèi)，內(nèi)， |AXO |高，反響強(qiáng)，使高，反響強(qiáng)，使|AXf |下降多，在下降多，在BW外，外， |AXO |低，反響弱，使低，反響弱，使|AXf |下降少，這樣下降少，這樣使特性曲線的兩端較平緩，所以通頻帶展寬。使特性曲線的兩端較平緩，所以通頻帶展寬。2021-10-245目錄目錄5. 改動(dòng)輸入電阻和輸出電阻改動(dòng)輸入電阻和輸出電阻 對輸入電阻對輸入電阻 ri 的影響的影響串聯(lián)反響

27、使放大電路的輸入電阻串聯(lián)反響使放大電路的輸入電阻ri增大；增大；iididifidiiifiAFuuiuuiur i ifrAFr)1 ( 深度負(fù)反響：深度負(fù)反響：ifrii A FuiuidufRiAFuidrif2021-10-246目錄目錄并聯(lián)反響使放大電路的輸入電阻并聯(lián)反響使放大電路的輸入電阻 ri 減小。減小。idididf ididiiifAFiiuiiuiurAFRr1i if深度負(fù)反響：深度負(fù)反響：0ifrifiidii A FuiriAFiidrif2021-10-247目錄目錄 對輸出電阻對輸出電阻 ro 的影響的影響電壓負(fù)反響穩(wěn)定輸出電壓，使輸出電阻電壓負(fù)反響穩(wěn)定輸出電壓

28、，使輸出電阻ro減小；減小；AFrorofFArr1o ofA 為負(fù)載開路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)。為負(fù)載開路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)。深度負(fù)反響：深度負(fù)反響：0ofr電流負(fù)反響穩(wěn)定輸出電流，使輸出電阻電流負(fù)反響穩(wěn)定輸出電流，使輸出電阻ro增大。增大。AFrorof o ofrFAr)1 ( A 為負(fù)載短路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)。為負(fù)載短路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)。深度負(fù)反響：深度負(fù)反響：ofr2021-10-248目錄目錄并入阻并入阻 低、串入阻高低、串入阻高 壓出阻壓出阻 低、流出阻高低、流出阻高 壓穩(wěn)壓、流穩(wěn)流壓穩(wěn)壓、流穩(wěn)流 特點(diǎn)：特點(diǎn)：2021-10-249目錄目錄6.2.4 放大電路引入負(fù)反響的普通原那么

29、放大電路引入負(fù)反響的普通原那么1. 欲穩(wěn)定某個(gè)量，那么引該量的負(fù)反響欲穩(wěn)定某個(gè)量，那么引該量的負(fù)反響穩(wěn)定直流，穩(wěn)定直流， 引直流反響；引直流反響；穩(wěn)定交流，穩(wěn)定交流，引交流反響；引交流反響；穩(wěn)定輸出電壓，穩(wěn)定輸出電壓， 引電壓反響；引電壓反響；穩(wěn)定輸出電流，穩(wěn)定輸出電流，引電流反響。引電流反響。2. 根據(jù)對輸入、輸出電阻的要求選擇反響類型根據(jù)對輸入、輸出電阻的要求選擇反響類型欲提高輸入電阻，欲提高輸入電阻，采用串聯(lián)反響；采用串聯(lián)反響；欲降低輸入電阻，欲降低輸入電阻，采用并聯(lián)反響；采用并聯(lián)反響；2021-10-250目錄目錄要求高內(nèi)阻輸出，要求高內(nèi)阻輸出，采用電流反響；采用電流反響；要求低內(nèi)阻輸

30、出，要求低內(nèi)阻輸出，采用電壓反響。采用電壓反響。3、為使反響效果強(qiáng)，根據(jù)信號源及負(fù)載確定反響類型、為使反響效果強(qiáng)，根據(jù)信號源及負(fù)載確定反響類型信號源為恒壓源，信號源為恒壓源，采用串聯(lián)反響；采用串聯(lián)反響；信號源為恒流源，信號源為恒流源，采用并聯(lián)反響；采用并聯(lián)反響；要求負(fù)載才干強(qiáng)，要求負(fù)載才干強(qiáng)，采用電壓反響；采用電壓反響；要求恒流源輸出，要求恒流源輸出，采用電流反響。采用電流反響。2021-10-251目錄目錄例例填空：填空： (1) (1) 在放大電路中，為了穩(wěn)定靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)，可以引在放大電路中，為了穩(wěn)定靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)，可以引入入 ；假設(shè)要穩(wěn)定放大倍數(shù)，應(yīng)引入假設(shè)要穩(wěn)定放大倍數(shù)，應(yīng)引入 ；某些場所為

31、了提高放大倍數(shù)，可適當(dāng)引入某些場所為了提高放大倍數(shù)，可適當(dāng)引入 ；希望展寬頻帶可以引入希望展寬頻帶可以引入 ；如要改動(dòng)輸入電阻或輸出電阻，可以引入如要改動(dòng)輸入電阻或輸出電阻，可以引入 ； 為了抑制溫漂，可以引入為了抑制溫漂，可以引入 。直流負(fù)反響直流負(fù)反響交流負(fù)反響交流負(fù)反響交流正反響交流正反響直流負(fù)反響直流負(fù)反響交流負(fù)反響交流負(fù)反響交流負(fù)反響交流負(fù)反響2021-10-252目錄目錄(2) 如希望減小放大電路從信號源索取的電流，那么可如希望減小放大電路從信號源索取的電流，那么可采用采用 ；如希望獲得較強(qiáng)的反響作用而信；如希望獲得較強(qiáng)的反響作用而信號源內(nèi)阻很大，那么宜采用號源內(nèi)阻很大，那么宜采用

32、 ；如希望負(fù)；如希望負(fù)載變化時(shí)輸出電流穩(wěn)定，那么應(yīng)引入載變化時(shí)輸出電流穩(wěn)定，那么應(yīng)引入 ；如希望輸出電壓穩(wěn)定，那么應(yīng)引入如希望輸出電壓穩(wěn)定，那么應(yīng)引入 。串聯(lián)負(fù)反響串聯(lián)負(fù)反響并聯(lián)負(fù)反響并聯(lián)負(fù)反響電流負(fù)反響電流負(fù)反響電壓負(fù)反響電壓負(fù)反響例例假設(shè)需求實(shí)現(xiàn)以下要求，在交流放大電路中應(yīng)假設(shè)需求實(shí)現(xiàn)以下要求，在交流放大電路中應(yīng)引入哪種類型的負(fù)反響？引入哪種類型的負(fù)反響？(1)要求輸出電壓要求輸出電壓Uo 根本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻。根本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻。(2)要求輸出電流要求輸出電流 Io 根本穩(wěn)定，并能減小輸入電阻。根本穩(wěn)定，并能減小輸入電阻。(3)要求輸出電流要求輸出電流 Io 根本穩(wěn)定，并能

33、提高輸入電阻。根本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻。答：電壓串聯(lián)負(fù)反響答：電壓串聯(lián)負(fù)反響答：電流并聯(lián)負(fù)反響答：電流并聯(lián)負(fù)反響答：電流串聯(lián)負(fù)反響答：電流串聯(lián)負(fù)反響2021-10-253目錄目錄6.3 集成運(yùn)放的線性運(yùn)用集成運(yùn)放的線性運(yùn)用6.3.1 理想運(yùn)放線性運(yùn)用的分析根據(jù)理想運(yùn)放線性運(yùn)用的分析根據(jù)uo_+ +u+ uii+1. 凈輸入端的電流近似為零凈輸入端的電流近似為零 由由rid i = i+ = 0入端電流為零入端電流為零“虛斷虛斷2. 凈輸入端的電位近似相等凈輸入端的電位近似相等 由由Aod u = u+入端電位相等入端電位相等“虛短虛短2021-10-254目錄目錄6.3 .2 比例運(yùn)算電路比

34、例運(yùn)算電路1. 反相比例運(yùn)算器反相比例運(yùn)算器“虛虛地地”反反相相輸輸入入時(shí)時(shí)，反反相相端端為為由由“虛虛短短”，由由“虛虛斷斷”0002 uuRiuii1iFF1F1KCLRuRuiioi ；：由由1FioRRuuAu _+ + RFR1R2uiuou+u-i1FouRRu F11RuiRuioFi ；2021-10-255目錄目錄輸入電阻：輸入電阻：反響類型：反響類型：電壓并聯(lián)負(fù)反響電壓并聯(lián)負(fù)反響平衡電阻：平衡電阻：R2=R1/RF_+ + RFR1R2uiuou+u-iFouRRu1稱稱為為反反相相器器，則則若若ioFuuRR111iRiuri 共模電壓：共模電壓：02ic uuu2021

35、-10-256目錄目錄2. 同相比例運(yùn)算器同相比例運(yùn)算器i1F1ouRRRu _+ +RFR1R2uiuou+u-i1iFii0uuuuui 由“虛短”，由“虛短”，由“虛斷”，由“虛斷”，F(xiàn)111RRuiRuioFi ；F11F1KCLRRuRuiioi ；：由由1F1ioRRRuuAu 2021-10-257目錄目錄_+ +RFR1R2uiuou+u-輸入電阻：輸入電阻：反響類型：反響類型：電壓串聯(lián)負(fù)反響電壓串聯(lián)負(fù)反響平衡電阻：平衡電阻： R2=R1/RF； iurii共模電壓：共模電壓：iic2uuuu _+ +uiuo（電電壓壓跟跟隨隨器器）稱稱為為同同相相器器則則，或或若若io1F0

36、uuRR 2021-10-258目錄目錄1. 反相加法運(yùn)算器反相加法運(yùn)算器_+ + RFR1R2ui2uoRPui1i1i2iF0 uuF21iii )(22F11FoiiuRRuRRu 6.3 .3 加、減運(yùn)算電路加、減運(yùn)算電路時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)F21RRR )(21oiiuuu 2021-10-259目錄目錄2. 同相加法運(yùn)算器同相加法運(yùn)算器21P2i21i1PP/)(RRRRuRuRu ；i2i1oF321uuuRRRR 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)R3RF+ui1uoR1R2ui2-NPF3NFoNN/ RRRRuRu ；PNPNRRuu ；i22Fi11FouRRuRRu 2021-10-260目錄目錄3

37、. 減法運(yùn)算器減法運(yùn)算器 uu由由11F11o111iiiuRRRuuuRiu i2323uRRRu 11F23231F1iiouRRuRRRRRRu 解得：解得：_+ +RFR1R2ui2uoR3ui1u+ui1iFi2i3）（時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)121F3F21iiouuRRuRRRR ）（時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)123F21iiouuuRRRR2021-10-261目錄目錄_+ +RFR1R2ui2uoR3ui1u+ui1iFi2i311Fo1iiuRRuu 單單獨(dú)獨(dú)作作用用時(shí)時(shí)：用用疊疊加加原原理理23231F11F1o23232iiiuRRRRRRuRRRuuRRRuu 單單獨(dú)獨(dú)作作用用時(shí)時(shí)：分分壓壓11F

38、23231F1oooiiuRRuRRRRRRuuu 疊疊加加：2021-10-262目錄目錄tuio1. 積分運(yùn)算器積分運(yùn)算器1i1Rui dtduCioFF dtuCRuiF1o1tuoo 輸入方波，輸出是三角波輸入方波，輸出是三角波i1iFui-+R1R2CFuo6.3 .4 積分、微分運(yùn)算電路積分、微分運(yùn)算電路0 uuF1ii 2021-10-263目錄目錄假設(shè)積分器從某一時(shí)辰輸入不斷流電壓，輸出假設(shè)積分器從某一時(shí)辰輸入不斷流電壓，輸出 將反相積分，經(jīng)過一定的時(shí)間后輸出飽和。將反相積分，經(jīng)過一定的時(shí)間后輸出飽和。tuiotuoo toUdtRCu01U-UomMF1om1UTCRU UU

39、CRTomF1M TM積分時(shí)限積分時(shí)限積分時(shí)限積分時(shí)限2021-10-264目錄目錄2. 微分運(yùn)算器微分運(yùn)算器u-= u+= 0FoFRui dtduCii11 F1ii dtduCRui1Fo ui+uoRFR2i1iFC1解得：解得：2021-10-265目錄目錄上式闡明：輸出電壓是對輸入電壓的比例上式闡明：輸出電壓是對輸入電壓的比例- -微分微分 控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)中， PD PD調(diào)理器在調(diào)理過程中起加速調(diào)理器在調(diào)理過程中起加速作用，即使系統(tǒng)有較快的呼應(yīng)速度和任務(wù)穩(wěn)定性。作用，即使系統(tǒng)有較快的呼應(yīng)速度和任務(wù)穩(wěn)定性。fFoiRu CRfiiituCRuddi11i )dd(i1Fi1Fo

40、tuCRuRRu PD調(diào)理器調(diào)理器uoC1uiR2RF+ R1ifiRiC2021-10-266目錄目錄6.3.5 丈量放大電路丈量放大電路uoR2R2RFRF+A31iauu 第第一一級級：2ibuu uiiabuu iPiPabRuRui o2o1uu+A1RRRPui1ui2uo1uo2ab+A2R1R1 )2(PRRi )2(PPiRRRuiP)21(uRR 2021-10-267目錄目錄iPPPiPo2o1)21()2()2(uRRRRRuRRiuu )(o1o22FouuRRu 第第二二級級：為為減減法法器器uoR2R2RFRF+A3uo1uo2+)(o2o12FuuRR iP2F

41、)21(uRRRR 2021-10-268目錄目錄例例uo1uo2uiR1RF+R2-RR+R / 2-uo求圖示電路的求圖示電路的uo與與ui 的運(yùn)算關(guān)系。的運(yùn)算關(guān)系。i1Fo1uRRu 解解：第第一一級級o1o2uRRu 第第二二級級o1o2ouuu 輸輸出出o1u i1FuRR i1F2uRR 2021-10-269目錄目錄例例求圖示電路的求圖示電路的uo與與ui1 和和ui2的運(yùn)算關(guān)系。的運(yùn)算關(guān)系。R1R1/k+ui1uoui2-Rk R+uo-1111)k/1(iouRRu 解解：第第一一級級1o122oo1)k1(kiuuRRuu 單單獨(dú)獨(dú)作作用用時(shí)時(shí)，第第二二級級，用用疊疊加加原

42、原理理1kk1iu 22222oi2)k1(kiiuuRRRuu 單單獨(dú)獨(dú)作作用用時(shí)時(shí)，)(k1(12ooiiouuuuu 疊疊加加：2021-10-270目錄目錄作業(yè)：作業(yè)：184頁頁6-9 6-13 6-14 6-162021-10-271目錄目錄6.3.5 有源濾波器有源濾波器1. 濾波電路的分類濾波電路的分類:按信號分類按信號分類: 模擬濾波器和數(shù)字濾波器模擬濾波器和數(shù)字濾波器按功能分類按功能分類: 按元件分類按元件分類: 無源濾波器和有源濾波器無源濾波器和有源濾波器低通濾波器低通濾波器高通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器帶阻濾波器2021-10-272目錄目錄傳送函數(shù)：

43、傳送函數(shù)：)()()()()(ioioio AUUjUjUjAio)(UUA 幅頻特性幅頻特性io)( 相頻特性相頻特性)(i jU)(o jUA(j)其中：其中：2021-10-273目錄目錄2. 一階低通濾波器一階低通濾波器CRiUoUCRCUU j1j1iooj11 RC1o 截止頻率：截止頻率：無源濾波器無源濾波器2o)(11)( Aio)(UUA o1o 0.707無源濾波器缺陷：無源濾波器缺陷：帶負(fù)載才干差帶負(fù)載才干差無放大作用無放大作用各級相互影響各級相互影響2021-10-274目錄目錄 一階有源低通濾波器一階有源低通濾波器oURRRUF11 ij1j1UCRCU ij11UC

44、 CRRUU j11)1(1Fio UURR1RFC+iUoU電路為電壓串聯(lián)負(fù)反響電路為電壓串聯(lián)負(fù)反響輸入電阻大，減輕信號輸入電阻大，減輕信號源負(fù)擔(dān)，有隔離作用。源負(fù)擔(dān)，有隔離作用。輸出電阻小，具有較強(qiáng)輸出電阻小，具有較強(qiáng)的帶負(fù)載才干。的帶負(fù)載才干。2021-10-275目錄目錄幅頻特性：幅頻特性：2oo2o1io)(1)(1)1()( uFARRUUARC1o o1F)1(0uuARRA 時(shí)時(shí)：有放大作用，有放大作用，帶負(fù)載才干強(qiáng)。帶負(fù)載才干強(qiáng)。2oouuAA 時(shí)時(shí)：截止頻率：截止頻率：oo 2ouAouA)( uA為了改善濾波效果可采用二階有源低通濾波器為了改善濾波效果可采用二階有源低通濾

45、波器2021-10-276目錄目錄3.一階有源高通濾波器一階有源高通濾波器RR1RFC+iUoU2oo2o1)(1)(1)1()( uFARRAoo 2ouAouA)( uA幅頻特性：幅頻特性：RC1o 截止頻率：截止頻率：00 uA時(shí)時(shí)：2oouuAA 時(shí)時(shí)：2021-10-277目錄目錄4. 帶通與帶阻濾波器帶通與帶阻濾波器 帶通濾波器帶通濾波器低通的截止頻率大于高通的截止頻率低通的截止頻率大于高通的截止頻率oL2ouAouA)(uAH低低通通高高通通uiuo 帶阻濾波器帶阻濾波器低低通通高高通通uiuooL2ouAouA)(uAH2021-10-278目錄目錄模擬開關(guān)模擬開關(guān)模擬輸入信號

46、模擬輸入信號 SuC+ui+uo+ 采樣堅(jiān)持電路，多用于模采樣堅(jiān)持電路，多用于模 - 數(shù)轉(zhuǎn)換電路數(shù)轉(zhuǎn)換電路A/D之之前。由于前。由于A/D 轉(zhuǎn)換需求一定的時(shí)間，所以在進(jìn)展轉(zhuǎn)換需求一定的時(shí)間，所以在進(jìn)展A/D 轉(zhuǎn)換前必需對模擬量進(jìn)展瞬間采樣，并把采樣值保轉(zhuǎn)換前必需對模擬量進(jìn)展瞬間采樣，并把采樣值保管一段時(shí)間，以滿足管一段時(shí)間，以滿足A/D 轉(zhuǎn)換電路的需求。轉(zhuǎn)換電路的需求。采樣存儲(chǔ)采樣存儲(chǔ)電容電容控制信號控制信號電壓跟隨器電壓跟隨器2021-10-279目錄目錄uitouGto采樣速度愈高，愈接近模擬信號的變化情況。采樣速度愈高，愈接近模擬信號的變化情況。 SuC+ui+uo+ 2021-10-2

47、80目錄目錄6.4 集成運(yùn)放的非線性運(yùn)用集成運(yùn)放的非線性運(yùn)用 運(yùn)放處于開環(huán)形狀或正反響形狀，任務(wù)在非線性運(yùn)放處于開環(huán)形狀或正反響形狀，任務(wù)在非線性區(qū)飽和區(qū)。區(qū)飽和區(qū)。 運(yùn)放的輸出有兩種形狀：運(yùn)放的輸出有兩種形狀：u+ u-時(shí)，時(shí)，uo = +UOM高電平高電平u+ u-時(shí)，時(shí)，uo = - UOM 低電平低電平 6.4.1 理想運(yùn)放非線性運(yùn)用的分析根據(jù)理想運(yùn)放非線性運(yùn)用的分析根據(jù)u-uo_+ +u+uou+ - u-oUOM+UOM“虛短不成立。虛短不成立。輸入電阻輸入電阻ri=， “虛斷仍成立。虛斷仍成立。輸出電阻輸出電阻ro=0。2021-10-281目錄目錄6.4.2 電壓比較器電壓比較

48、器uouio+Uom-Uom1. 過零電壓比較器過零電壓比較器。則則，時(shí)時(shí)，；則則，時(shí)時(shí)，分分析析OMoiOMoi00)1(UuuuuUuuuu (2)電壓傳輸特性電壓傳輸特性uo= f( ui )uo_+ +uiR1R2UR=0參參考考電電壓壓輸輸入入電電壓壓RiUu2021-10-282目錄目錄uo_+ +uiR1R2tUu sin)3(imi設(shè)設(shè)：輸輸出出波波形形otuiotuo+UomUomUR=02021-10-283目錄目錄uouio+UomUomuo+ +uiR1R2。則則，時(shí)時(shí)，；則則，時(shí)時(shí)，分分析析OMoiOMoi00)1(UuuuuUuuuu (2)電壓傳輸特性電壓傳輸特性

49、UR=02021-10-284目錄目錄2. 恣意電壓比較器恣意電壓比較器uo_+ +URuiR1R2R3DZUZuouio+UZ-UZUR。則則，時(shí)時(shí)，；則則，時(shí)時(shí)，分分析析ZoiZoi)1(UuuuUuUuuuUuRR (2)電壓傳輸特性電壓傳輸特性DZ 為限幅電路為限幅電路2021-10-285目錄目錄為為正正值值。設(shè)設(shè)：輸輸出出波波形形RUtUu,sin)3(imi otuiotuo+UZUZUR單門限電壓單門限電壓比較器，只比較器，只需一個(gè)門限需一個(gè)門限值，電路簡值，電路簡單，靈敏度單，靈敏度高，但是抗高，但是抗干擾才干較干擾才干較差，容易誤差，容易誤動(dòng)作。動(dòng)作。2021-10-286目錄目錄3.窗口比較器窗口比較