第11章 運(yùn)算放大器

1、電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院1電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院2電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院3電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院4反相反相輸入端輸入端同相同相輸入端輸入端信號(hào)傳信號(hào)傳輸方向輸方向理想運(yùn)放開環(huán)理想運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)實(shí)際運(yùn)放開環(huán)實(shí)際運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院512876543空腳空腳正電源端正電源端輸出端輸出端調(diào)零端調(diào)零端調(diào)零端調(diào)零端 反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端負(fù)電源端負(fù)電源端651324電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院6電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院7

2、電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院8 ouA0)(oo uAuuu idr電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院9 u+ u uoUo(sat)+Uo(sat) O飽和區(qū)飽和區(qū)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院10AoXiX電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院11FfXdXAoXiX反饋電路反饋電路fidXXX 比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)fidXXX idXX 基本放大電路基本放大電路電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院12AFdXoXfXiX電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院13fiduuu 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院14fidiii 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣

3、與自動(dòng)化工程學(xué)院15fiduuu 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院16fidiii 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院17電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院18doXXA ofXXF fidXXX AFAXXA 1iofAAAFAAd11dff AFdXoXfXiX電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院19F電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院20電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院21fiii 0 uu1i1iiRuRuui FoFofRuRuui 1FiofRRuuAu i1FouRRu 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院22F12/ RRR 1iof

4、uuAui1FouRRu 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院23ifR2uo10K10Kiiui+Sii1K1K1K1K1K1K0 uu電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院24ifR2uo10K10Kiiui+Sii1K1K1K1K1K1Kiii32211u/ui iii3121uii 1010oofuuui fiii 1031oiuu 33iof.uuAu 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院25fiii iuuu 1i1iRuRui FoiFofRuuRuui 1Fiof1RRuuAu ifR1R2uoRFiiui+i1Fo)1(uRRu 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程

5、學(xué)院26uoRFuiR2R1+ uoui+ 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院27Foi2i2i1i1 RuRuRu 故故得得ii2ii1if11i1i1Ruui 12i2i2Ruui )( i212Fi111FouRRuRRu F0fRuui 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院28)(i2i2Fi1i1FouRRuRRu )(i2i11FouuRRu )(i2i1ouuu 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院29i2323uRRRu i1i1iRuu ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+)(oi1F11i1uuRRRu i11Fi23231Fo)1(uRRuRRRR

6、Ru 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院30)(i1i21FouuRRu i11Fi23231Fo)1(uRRuRRRRRu i1i2ouuu ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院311ifiRuii tuCRtiCuu d1d1iF1fFCoifR1R2uoRFiiui+ifuC+ tuCRud1iF1o電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院32Foi1ddRutuC tuCRudd i1Fo ifi1uoC1uiR2RF+ 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院33ii11F0151 u.uRRu ii1F12F2012F2025

7、 . 7)1()1(uuRRRRuRRu iii010206)5 . 1(5 . 7uuuuuu ui+R2uoRF2+R1R3RF1+R4電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院34 Rp2 RP1 + + uo ui1 RF + + uo1 R R R1 R2 ui2 2io1uu )(o12F1i1FouRRuRRu 1i1Fi22FuRRuRR 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院35電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院36iu電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院37iuiu電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院38iuiu電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院39iu

8、電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院40電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院4111.3 11.3 運(yùn)算放大器在波形產(chǎn)生方面的應(yīng)用運(yùn)算放大器在波形產(chǎn)生方面的應(yīng)用矩形波發(fā)生電路矩形波發(fā)生電路Z122RURRRU雙向穩(wěn)壓管,起輸出限幅作用R R1 1和和R R2 2構(gòu)成正反饋電路構(gòu)成正反饋電路 起限流的作用起限流的作用反相輸入端的電壓反相輸入端的電壓cuu 電容兩端電壓的變化是電容電容兩端電壓的變化是電容通過電阻通過電阻R RF F的充放電實(shí)現(xiàn)的的充放電實(shí)現(xiàn)的R RF F和和C C構(gòu)成負(fù)反饋電路構(gòu)成負(fù)反饋電路通過比較通過比較uu ,的大小可的大小可得出輸出電壓得出輸出電壓U UR RR R

9、2 2R RF Fu uo ou uC CR R1 1R R3 3D DZ Z電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院42U UR RR R2 2R RF Fu uo ou uC CR R1 1R R3 3D DZ Z2TtcutouZUZU思考題：如何改變矩形波的周期思考題：如何改變矩形波的周期T T？矩形發(fā)生器的波形矩形發(fā)生器的波形RURU電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院432. 2. 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器組成積分電路組成比較器R R2 2R RF FR R1 1u uo1o1D DZ ZR R5 5R R4 4C CF Fu uo ou uc cR R6 6R R3 3電氣與

10、自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院44ZURRu12o當(dāng)當(dāng)011uu電路工作穩(wěn)定后電路工作穩(wěn)定后, ,當(dāng)當(dāng)Z1Uuoo121Z1221)(uRRRURRRuR R2 2R RF FR R1 1u uo1o1D DZ ZR R5 5R R4 4C CF Fu uo ou uc cR R6 6R R3 3o1uZUZU從從電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院45ZURRu12o當(dāng)當(dāng)011uu電路工作穩(wěn)定后電路工作穩(wěn)定后, ,當(dāng)當(dāng)Z1Uuoo121Z1221uRRRURRRuo1uZUZU從從R R2 2R RF FR R1 1u uo1o1D DZ ZR R5 5R R4 4C CF Fu u

11、o ou uc cR R6 6R R3 3電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院46ZUZUZURR12ZURR121F424TRCRR如何計(jì)算周期如何計(jì)算周期? ?2TZ122T0ZF42d1URRtUCRtto1uou三角波發(fā)生器的波形三角波發(fā)生器的波形電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院4711.6 11.6 使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題1. 選用元件 根據(jù)實(shí)際要求來選用運(yùn)算放大器根據(jù)實(shí)際要求來選用運(yùn)算放大器, ,主要是根據(jù)主要是根據(jù)使用條件及運(yùn)放的參數(shù)進(jìn)行選擇使用條件及運(yùn)放的參數(shù)進(jìn)行選擇。2. 消振 這是為避免運(yùn)算放大器內(nèi)部晶體管的極間電容這是為避

12、免運(yùn)算放大器內(nèi)部晶體管的極間電容和其他寄生參數(shù)的影響和其他寄生參數(shù)的影響, ,使電路產(chǎn)生自激振蕩，即外使電路產(chǎn)生自激振蕩，即外加消振的方法。加消振的方法。3. 調(diào)零 由于運(yùn)放內(nèi)部參數(shù)不可能完全對(duì)稱由于運(yùn)放內(nèi)部參數(shù)不可能完全對(duì)稱, ,輸入信號(hào)輸入信號(hào)為零為零, ,輸出可能不為零輸出可能不為零, ,為此為此, ,在使用時(shí)必須調(diào)零。在使用時(shí)必須調(diào)零。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院484.保護(hù)措施(1) (1) 輸入保護(hù)輸入保護(hù)輸入電壓將限制在二極管的正向壓降以下R R2 2R R1 1R RF Fu ui iu uo o電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院49（2 2） 輸出端保護(hù)輸出

13、端保護(hù)將兩個(gè)穩(wěn)壓管反向串聯(lián),將輸出電壓限制在一定的范圍內(nèi)R R2 2R R1 1u uo ou ui iD DZ ZR RF F電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院50用二個(gè)二極管來保護(hù),以護(hù)止正、負(fù)電源接反.-E-ER R2 2R R1 1u uo ou ui i+ +E E（3 3） 電源保護(hù)電源保護(hù)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院51（5 5） 擴(kuò)大輸出電流擴(kuò)大輸出電流互補(bǔ)對(duì)稱電路R R2 2R RB BR RF Fu ui iu uo o-E-EC CR R1 1R RB B+E+EC CT2T2T1T1D1D1D2D2電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院52集成運(yùn)放的

14、基本結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放的基本結(jié)構(gòu)-UEE+UCCuo u u反相端反相端同相端同相端T3T4T5T1T2IS輸入級(jí)輸入級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)中間級(jí)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院53例例 F007F007運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源電壓為運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源電壓為15V15V，開環(huán)電壓放大倍數(shù)，開環(huán)電壓放大倍數(shù)AU0=2 105, ,輸出輸出最大電壓（即最大電壓（即 Uo(sat)為為13V。在下圖電路。在下圖電路中分別加如下電壓，求輸出電壓及其極性：中分別加如下電壓，求輸出電壓及其極性：V;10V,15) 1 (uuV;10V,5)2(uumV;50V,)3(uuV;0mV,5)4(uu u u+ uo 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院54V651021360uoAuuu解只要兩個(gè)輸入端之間的電壓絕對(duì)值超過只要兩個(gè)輸入端之間的電壓絕對(duì)值超過6565V V，輸出電壓就達(dá)到正或負(fù)的飽和值。輸出電壓就達(dá)到正或負(fù)的飽和值。5VV10)1015(1026