電工電子技術(shù) 太原理工-第06章：集成運(yùn)算放大器 121頁 3.4M ppt課件

1、2021-12-271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2021-12-272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放大電路中的反饋放大電路中的反饋6.4集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用6.3集成運(yùn)放的線性應(yīng)用集成運(yùn)放的線性應(yīng)用6.5正弦波發(fā)生器正弦波發(fā)生器2021-12-273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2021-12-274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)放的結(jié)構(gòu)和符號(hào)集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)和符號(hào) 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

2、大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的級(jí)直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成電路。一種模擬集成電路。輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)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+2021-12-275目錄目錄中間級(jí)：中間級(jí)： 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(jí)：一般采用射極輸出器或互補(bǔ)對稱電路；輸輸出級(jí)：一般采用射極輸出器或互補(bǔ)對稱電路；輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。偏置電路：給各級(jí)電路提供穩(wěn)定和合適的靜態(tài)工作點(diǎn)偏置電路：給各級(jí)電路提供穩(wěn)定和合適的

3、靜態(tài)工作點(diǎn)1.1.構(gòu)造構(gòu)造輸入級(jí)：輸入級(jí)： 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；抗干擾能力強(qiáng)。輸入端；輸入電阻大；抗干擾能力強(qiáng)。輸入端輸入端輸出端輸出端 輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí) 輸出級(jí)輸出級(jí)偏置電路偏置電路uu+2021-12-276目錄目錄2. 特點(diǎn)特點(diǎn)電路元件制作在一個(gè)芯片上，元件參數(shù)偏差一電路元件制作在一個(gè)芯片上，元件參數(shù)偏差一致，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代替或采用外接。大電阻用晶體管恒流源代替或采用外接。電容元件為電容元件

4、為200PF以下的小電容。大電容一般采以下的小電容。大電容一般采用外接。用外接。二極管一般用三極管的二極管一般用三極管的發(fā)射結(jié)構(gòu)成。發(fā)射結(jié)構(gòu)成。CEBAuo 高高: 80dB140dB; rid 高高: 105 1011ro 低低: 幾十幾十 幾百幾百; KCMR高高: 70dB130dB2021-12-277目錄目錄231411U1LM3243261574U3LM7412374618U2OP072374618U4OP27AEDA軟件中的部分集成運(yùn)放的符號(hào)軟件中的部分集成運(yùn)放的符號(hào)集成運(yùn)放的常用符號(hào)集成運(yùn)放的常用符號(hào)(a) 國際流行符號(hào)國際流行符號(hào)(b) 國際標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)國際標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)(c) 具有電

5、源引腳的流行符號(hào)具有電源引腳的流行符號(hào)+_+u-u+uoAouou+u-uo+Ucc-Uccu-u+3. 符號(hào)符號(hào)2021-12-278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)2021-12-279目錄目錄6.1.2 集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo))(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一般約為一般約為80 140 dB，即，即104107 倍。倍。 無外

6、加反饋的情況下的差模電壓放大倍數(shù)增益）。無外加反饋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一般一般KCMR 的值為的值為80dB 以上，越大越好。以上，越大越好。2021-12-2710目錄目錄衡量差動(dòng)管向輸入信號(hào)索取電流大小的標(biāo)志。衡量差動(dòng)管向輸入信號(hào)索取電流大小的標(biāo)志。3. 差模輸入電阻差模輸入電阻rid一般一般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)載能力反映集成運(yùn)放的帶負(fù)載能力,

7、一般一般ro為幾百為幾百 ，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一般一般UIO 的值為的值為1V 20mV ，越小越好。，越小越好。0OOIIUUU時(shí)，2021-12-2711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一般一般II

8、O 的值為的值為1nA 0.1 A，越小越好。，越小越好。B2B1OIIII運(yùn)放選擇與使用的注意事項(xiàng)：運(yùn)放選擇與使用的注意事項(xiàng)：盡量選擇通用的運(yùn)放盡量選擇通用的運(yùn)放學(xué)會(huì)辨認(rèn)管腳學(xué)會(huì)辨認(rèn)管腳搞清主要參數(shù)搞清主要參數(shù)UCC、ri、ro、Io等等搞清是否需要加直流偏置搞清是否需要加直流偏置搞清是否需要加調(diào)零電路及輸入、輸出的保護(hù)電路。搞清是否需要加調(diào)零電路及輸入、輸出的保護(hù)電路。2021-12-2712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(hào)理想運(yùn)算放大器的條件和符號(hào) 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

9、抑制比KCMR 開環(huán)輸出電阻開環(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(hào)理想運(yùn)算放大器的符號(hào)2021-12-2713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)際特性實(shí)際特性理想特性理想特性負(fù)反饋特性負(fù)反饋特性 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)間太窄使用時(shí)必須加深度負(fù)反饋使用時(shí)必須加深度負(fù)反饋使使Ao降低，增寬線性區(qū)間降低，增寬線性區(qū)間輸出兩種狀態(tài)輸出兩種狀態(tài)u+ u-時(shí)，時(shí)，

10、uo = +UOM u+ u-時(shí)，時(shí)， uo = - UOM UOM =（1213V)(uufuo2021-12-2714目錄目錄6.2 放大電路中的反饋放大電路中的反饋反響反響將放大電路輸出信號(hào)電壓或電將放大電路輸出信號(hào)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(hào)。這一過程稱為反饋。信號(hào)。這一過程稱為反饋。正反饋正反饋反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)增大，反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)增大，放大倍數(shù)升高，稱為正反饋。放大倍數(shù)升高，稱為正反饋。6.2.1 反饋的基本概念反饋的基本概念1 .什么是什么是 反響反響負(fù)反饋負(fù)反饋反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小，反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小，放

11、大倍數(shù)降低，稱為負(fù)反饋。放大倍數(shù)降低，稱為負(fù)反饋。實(shí)際放大電路中，總要引入反饋，以改善電路的性能實(shí)際放大電路中，總要引入反饋，以改善電路的性能2021-12-2715目錄目錄2. 反饋的框圖表示反饋的框圖表示 開環(huán)系統(tǒng)無反饋系統(tǒng)）開環(huán)系統(tǒng)無反饋系統(tǒng)）凈輸入信號(hào)：凈輸入信號(hào)：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(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸出信號(hào)凈輸入信號(hào)凈輸入信號(hào)2021-12-2716目錄目錄 閉環(huán)系統(tǒng)有反饋系統(tǒng)）閉環(huán)系統(tǒng)有反饋系統(tǒng)）開環(huán)放大倍數(shù)：開環(huán)放大倍數(shù)：doXXXAoXXFfX反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：凈輸入信號(hào)：凈輸入信號(hào)：fXXXidiX放大

12、電路放大電路AXdXoX輸入信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸出信號(hào)FX反饋電路反饋電路fX反饋信號(hào)反饋信號(hào)比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)凈輸入信號(hào)凈輸入信號(hào)2021-12-2717目錄目錄iX放大電路放大電路AXdXoX輸入信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸出信號(hào)FX反饋電路反饋電路fX反饋信號(hào)反饋信號(hào)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(hào)凈輸入信號(hào)2021-12-2718目錄目錄3. 反饋深度分析反饋深度分析fXXXAAAFX1 反反饋饋深深度度，稱稱

13、為為正正反反饋饋，則則XfXXAAAFX11正正弦弦波波發(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, 0112021-12-2719目錄目錄XXXXfFAFAA11X 稱為深度負(fù)反饋稱為深度負(fù)反饋即即：則則，若若,111XXXXXXAFAFAF 2021-12-2720目錄目錄4. 反饋的類型反饋的類型 電壓反饋和電流反饋電壓反饋和電流反饋電壓、電流看輸出電壓、電流看輸出iXAXdXouFXfXfuR1R2iXAXdXoiFXfXfu

14、RLRfoo2uuuRRRuff正正比比21故稱為電壓反饋故稱為電壓反饋故稱為電流反饋故稱為電流反饋ooiuRiufff正正比比從輸出看，反饋量取自輸出電壓，并與之成比例，為電壓反從輸出看，反饋量取自輸出電壓，并與之成比例，為電壓反饋；反饋量取自輸出電流，并與之成比例，為電流反饋。饋；反饋量取自輸出電流，并與之成比例，為電流反饋。2021-12-2721目錄目錄iXAXdXouFXfXfuR1R2iXAXdXoiFXfXfuRLRf判別電壓、電流反饋的方法：判別電壓、電流反饋的方法：短接輸出法短接輸出法將輸出端短接，反饋信號(hào)消失，稱為電壓反饋將輸出端短接，反饋信號(hào)消失，稱為電壓反饋將輸出端短接

15、，反饋信號(hào)仍存在，稱為電流反饋將輸出端短接，反饋信號(hào)仍存在，稱為電流反饋2021-12-2722目錄目錄 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(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)反饋故稱為串聯(lián)反饋并并聯(lián)聯(lián)與與：由由iidKCLiiiiiff故稱為并聯(lián)反饋故稱為并聯(lián)反饋判別串聯(lián)、并聯(lián)反饋的方法：判別串聯(lián)、并聯(lián)反饋的方法：短接輸入法短接輸入法將輸入端短接，反饋信號(hào)消失，稱為并聯(lián)反饋將輸入端短接，反饋信號(hào)消失，稱為并聯(lián)反饋將輸入端短接，反饋信號(hào)仍存在，稱為串聯(lián)反饋將輸入端短接，反饋信號(hào)仍存在，稱為串

16、聯(lián)反饋2021-12-2723目錄目錄 反饋的類型反饋的類型AXouFXfuR1R2iudufuAXouFXfuR1R2iudifiiiiudifiiiAXoiFXfuRLRfAXoiFXfuRLRfiudufu電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋2021-12-2724目錄目錄6.2.2 反饋類型的判別反饋類型的判別1. 判別有無反饋判別有無反饋找反饋元件找反饋元件uiuoRLR2R1RFuoRLRFuiuoRLR2uiR1(a)(c)(d) +uiuoR1R2RF(b)2021-12-2725目錄目錄uiuo(e)

17、(f)uiuoR12. 判別正、負(fù)反饋判別正、負(fù)反饋瞬時(shí)極性法：瞬時(shí)極性法： 標(biāo)出反饋元件所接的輸入端和輸出端的瞬標(biāo)出反饋元件所接的輸入端和輸出端的瞬時(shí)極性，找出反饋信號(hào)，列出凈輸入信號(hào)的表時(shí)極性，找出反饋信號(hào)，列出凈輸入信號(hào)的表達(dá)式進(jìn)行判別，若凈輸入信號(hào)減弱為負(fù)反饋，達(dá)式進(jìn)行判別，若凈輸入信號(hào)減弱為負(fù)反饋，若凈輸入信號(hào)增強(qiáng)為正反饋。若凈輸入信號(hào)增強(qiáng)為正反饋。2021-12-2726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fuuuidKVL2021-12-2727目錄目錄

18、ioRLR2uiR1(c)uoifiiid電電路路為為負(fù)負(fù)反反饋饋：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(jí)運(yùn)算放大器中，在單級(jí)運(yùn)算放大器中，將反饋信號(hào)接到反相輸將反饋信號(hào)接到反相輸入端為負(fù)反饋入端為負(fù)反饋2021-12-2728目錄目錄3. 判別電壓、電流反饋判別電壓、電流反饋電壓、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ooF11uuuRRRuff2021-12

19、-2729目錄目錄uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid+uiuoR1R2RF(b)uduf 反饋信號(hào)與輸出電壓從輸出同一端引反饋信號(hào)與輸出電壓從輸出同一端引出時(shí)，為電壓反饋。出時(shí)，為電壓反饋。 （同出為壓）（同出為壓）2021-12-2730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 反饋信號(hào)與輸出電壓不是從輸出同一端引出時(shí)，反饋信號(hào)與輸出電壓不是從輸出同一端引出時(shí)，為電流反饋。為電流反饋。（異出為流）（異出為流） RL不是直接接

20、地不是直接接地 RL不是直接接地不是直接接地2021-12-2731目錄目錄4. 判別串聯(lián)、并聯(lián)反饋判別串聯(lián)、并聯(lián)反饋串聯(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iidKVLuuuuuff2021-12-2732目錄目錄uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid+uiuoR1R2RF(b)uduf 反饋信號(hào)與輸入電壓從輸入同一端反饋信號(hào)與輸入電壓從輸入同一端引入時(shí)，為并聯(lián)反饋。引入時(shí)，為并聯(lián)反饋。 （同入為并）（同入為并）

21、反饋信號(hào)與輸入電壓不是從輸入同反饋信號(hào)與輸入電壓不是從輸入同一端引入時(shí)，為串聯(lián)反饋。一端引入時(shí)，為串聯(lián)反饋。（異入為串）（異入為串）2021-12-2733目錄目錄uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid+uiuoR1R2RF(b)udufioRLR2uiR1(c)uoifiiidudufuoRLRFui(d)io電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋2021-12-2734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

22、為串電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋例例icufube= ui-ufibic可見，電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流可見，電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流（流穩(wěn)流）（流穩(wěn)流）icibEcfRiu 2021-12-2735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)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋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)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋2021-12-2736目錄目錄uoifib =ii - ifuo可見電壓負(fù)

23、反饋，穩(wěn)定輸出電壓可見電壓負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電壓RB+UCCRCC1C2RLuiuoifiiibic（壓穩(wěn)壓）（壓穩(wěn)壓）icBoiRuuif2021-12-2737目錄目錄如：如：Rf 只對交流起反饋?zhàn)饔?，只對交流起反饋?zhàn)饔茫?C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+T1T2RfC5. 交流反饋與直流反饋交流反饋與直流反饋在反饋支路中串入隔直電容，為交流反饋。在反饋支路中串入隔直電容，為交流反饋。在反饋支路兩端并聯(lián)旁路電容，為直流反饋。在反饋支路兩端并聯(lián)旁路電容，為直流反饋。如：如：RE2只有直流反饋。起穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。只有直流反饋。起穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)

24、的作用。反饋支路無電容時(shí)即有交流反饋也有直流反饋。如：反饋支路無電容時(shí)即有交流反饋也有直流反饋。如：RE1+為電壓串聯(lián)負(fù)反饋為電壓串聯(lián)負(fù)反饋為電流串聯(lián)負(fù)反饋為電流串聯(lián)負(fù)反饋為電流串聯(lián)負(fù)反饋為電流串聯(lián)負(fù)反饋2021-12-2738目錄目錄ud2021-12-2739目錄目錄2021-12-2740目錄目錄2021-12-2741目錄目錄6.2.3 負(fù)反饋對放大電路性能的影響負(fù)反饋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 11XX

25、XXXXffAAAFAA 11XX負(fù)反饋時(shí)負(fù)反饋時(shí)或者或者2021-12-2742目錄目錄%1 . 099999 .98XXXXX fffffAAAAA%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 XfXfXXAAAA2021-12-2743目錄目錄3. 改善非線性失真改善非線性失真iuAXduouFXfuotuiotufotud有負(fù)反饋時(shí)的波形有負(fù)反饋時(shí)的波形uo大大 uf大大反饋強(qiáng)反饋強(qiáng) ud減小的多減小的多 uo減小的多減小的多uo小小 uf小小反饋弱反

26、饋弱 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基本對稱，改善了失真的波形這樣使輸出波形基本對稱，改善了失真的波形iuAXduouotuiotuo無反饋時(shí)的波形無反饋時(shí)的波形otuo2021-12-2744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，反饋強(qiáng)，使高，反饋強(qiáng)，使|AXf |下降多，在下降多，在BW外，外， |AXO |低，反饋弱，使低，反饋弱，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，

27、所以通頻帶展寬。2021-12-2745目錄目錄5. 改變輸入電阻和輸出電阻改變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)反饋使放大電路的輸入電阻串聯(lián)反饋使放大電路的輸入電阻ri增大；增大；iididifidiiifiAFuuiuuiur i ifrAFr)1 ( 深度負(fù)反饋：深度負(fù)反饋：ifrii A FuiuidufRiAFuidrif2021-12-2746目錄目錄并聯(lián)反饋使放大電路的輸入電阻并聯(lián)反饋使放大電路的輸入電阻 ri 減小。減小。idididf ididiiifAFiiuiiuiurAFRr1i if深度負(fù)反饋：深度負(fù)反饋：0ifrifiidii A Fu

28、iriAFiidrif2021-12-2747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)反饋穩(wěn)定輸出電壓，使輸出電阻電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓，使輸出電阻ro減小；減??；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)反饋：深度負(fù)反饋：0ofr電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流，使輸出電阻電流負(fù)反饋穩(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)反饋：深度負(fù)反饋：ofr2021-12-2748目錄目錄并入阻并入阻 低、串入阻高低、串入阻高

29、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)：2021-12-2749目錄目錄6.2.4 放大電路引入負(fù)反饋的一般原則放大電路引入負(fù)反饋的一般原則1. 欲穩(wěn)定某個(gè)量，則引該量的負(fù)反饋欲穩(wěn)定某個(gè)量，則引該量的負(fù)反饋穩(wěn)定直流，穩(wěn)定直流， 引直流反饋；引直流反饋；穩(wěn)定交流，穩(wěn)定交流，引交流反饋；引交流反饋；穩(wěn)定輸出電壓，穩(wěn)定輸出電壓， 引電壓反饋；引電壓反饋；穩(wěn)定輸出電流，穩(wěn)定輸出電流，引電流反饋。引電流反饋。2. 根據(jù)對輸入、輸出電阻的要求選擇反饋類型根據(jù)對輸入、輸出電阻的要求選擇反饋類型欲提高輸入電阻，欲提高輸入電阻，采用串聯(lián)反饋；采用串聯(lián)反饋；欲降低輸入電阻

30、，欲降低輸入電阻，采用并聯(lián)反饋；采用并聯(lián)反饋；2021-12-2750目錄目錄要求高內(nèi)阻輸出，要求高內(nèi)阻輸出，采用電流反饋；采用電流反饋；要求低內(nèi)阻輸出，要求低內(nèi)阻輸出，采用電壓反饋。采用電壓反饋。3、為使反饋效果強(qiáng)，根據(jù)信號(hào)源及負(fù)載確定反饋類型、為使反饋效果強(qiáng)，根據(jù)信號(hào)源及負(fù)載確定反饋類型信號(hào)源為恒壓源，信號(hào)源為恒壓源，采用串聯(lián)反饋；采用串聯(lián)反饋；信號(hào)源為恒流源，信號(hào)源為恒流源，采用并聯(lián)反饋；采用并聯(lián)反饋；要求負(fù)載能力強(qiáng)，要求負(fù)載能力強(qiáng)，采用電壓反饋；采用電壓反饋；要求恒流源輸出，要求恒流源輸出，采用電流反饋。采用電流反饋。2021-12-2751目錄目錄例例填空：填空： (1) (1) 在

31、放大電路中，為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，可以引在放大電路中，為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，可以引入入 ；若要穩(wěn)定放大倍數(shù)，應(yīng)引入若要穩(wěn)定放大倍數(shù)，應(yīng)引入 ；某些場合為了提高放大倍數(shù)，可適當(dāng)引入某些場合為了提高放大倍數(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 ；如要改變輸入電阻或輸出電阻，可以引入如要改變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)反饋直流負(fù)反饋交流負(fù)反饋交流負(fù)反饋交流正反饋交流正反饋直流負(fù)反饋直流負(fù)反饋交流負(fù)反饋交流負(fù)反饋交流負(fù)反饋交流負(fù)反饋2021-12-2752目錄目錄(2) 如希望減小放大電路從信號(hào)源索取的電流，則可采如希望減小放

32、大電路從信號(hào)源索取的電流，則可采用用 ；如希望取得較強(qiáng)的反饋?zhàn)饔枚盘?hào)；如希望取得較強(qiáng)的反饋?zhàn)饔枚盘?hào)源內(nèi)阻很大，則宜采用源內(nèi)阻很大，則宜采用 ；如希望負(fù)載變；如希望負(fù)載變化時(shí)輸出電流穩(wěn)定，則應(yīng)引入化時(shí)輸出電流穩(wěn)定，則應(yīng)引入 ；如希望；如希望輸出電壓穩(wěn)定，則應(yīng)引入輸出電壓穩(wěn)定，則應(yīng)引入 。串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋電流負(fù)反饋電流負(fù)反饋電壓負(fù)反饋電壓負(fù)反饋例例如果需要實(shí)現(xiàn)下列要求，在交流放大電路中應(yīng)如果需要實(shí)現(xiàn)下列要求，在交流放大電路中應(yīng)引入哪種類型的負(fù)反饋？引入哪種類型的負(fù)反饋？(1)要求輸出電壓要求輸出電壓Uo 基本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻。基本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻。(2)要求

33、輸出電流要求輸出電流 Io 基本穩(wěn)定，并能減小輸入電阻?；痉€(wěn)定，并能減小輸入電阻。(3)要求輸出電流要求輸出電流 Io 基本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻?；痉€(wěn)定，并能提高輸入電阻。答：電壓串聯(lián)負(fù)反饋答：電壓串聯(lián)負(fù)反饋答：電流并聯(lián)負(fù)反饋答：電流并聯(lián)負(fù)反饋答：電流串聯(lián)負(fù)反饋答：電流串聯(lián)負(fù)反饋2021-12-2753目錄目錄6.3 集成運(yùn)放的線性應(yīng)用集成運(yùn)放的線性應(yīng)用6.3.1 理想運(yùn)放線性應(yīng)用的分析依據(jù)理想運(yùn)放線性應(yīng)用的分析依據(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

34、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”2021-12-2754目錄目錄6.3 .2 比例運(yùn)算電路比例運(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 ；2021-12-2755目錄目錄輸入電阻：輸入電阻：反饋類型：反饋類型：電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋平衡電阻：平衡電阻：R2=R1/RF_+ + RFR

35、1R2uiuou+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 uuu2021-12-2756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 2021-12-2757目錄目錄_+ +RFR1R2uiuou+u-輸入電阻：輸入電阻：反饋類型：反饋類型：電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋平衡電阻：平衡電阻： R

36、2=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io1F0uuRR 2021-12-2758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 2021-12-2759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

37、+ui1uoR1R2ui2-NPF3NFoNN/ RRRRuRu ；PNPNRRuu ；i22Fi11FouRRuRRu 2021-12-2760目錄目錄3. 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)123F21iiouuuRRRR2021-12-2761目錄目錄_+ +RFR1R2ui2uoR3ui1u+ui1iFi2i311Fo1iiuRRu

38、u 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11F23231F1oooiiuRRuRRRRRRuuu 疊疊加加：2021-12-2762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 2021-12-2763目錄目錄如果積分器從某一時(shí)刻輸入一直流電壓，輸出如果積分器從某一時(shí)刻輸入一直流電

39、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 UUCRTomF1M TM積分時(shí)限積分時(shí)限積分時(shí)限積分時(shí)限2021-12-2764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：2021-12-2765目錄目錄上式表明：輸出電壓是對輸入電壓的比例上式表明：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， PDPD調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中起加速調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中起

40、加速作用，即使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度和工作穩(wěn)定性。作用，即使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度和工作穩(wěn)定性。fFoiRu CRfiiituCRuddi11i )dd(i1Fi1FotuCRuRRu PD調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器uoC1uiR2RF+ R1ifiRiC2021-12-2766目錄目錄6.3.5 測量放大電路測量放大電路uoR2R2RFRF+A31iauu 第第一一級(jí)級(jí)：2ibuu uiiabuu iPiPabRuRui o2o1uu+A1RRRPui1ui2uo1uo2ab+A2R1R1 )2(PRRi )2(PPiRRRuiP)21(uRR 2021-12-2767目錄目錄iPPPiPo2o1)21()2

41、()2(uRRRRRuRRiuu )(o1o22FouuRRu 第第二二級(jí)級(jí)：為為減減法法器器uoR2R2RFRF+A3uo1uo2+)(o2o12FuuRR iP2F)21(uRRRR 2021-12-2768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(jí)級(jí)o1o2uRRu 第第二二級(jí)級(jí)o1o2ouuu 輸輸出出o1u i1FuRR i1F2uRR 2021-12-2769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+ui

42、1uoui2-Rk R+uo-1111)k/1(iouRRu 解解：第第一一級(jí)級(jí)1o122oo1)k1(kiuuRRuu 單單獨(dú)獨(dú)作作用用時(shí)時(shí)，第第二二級(jí)級(jí)，用用疊疊加加原原理理1kk1iu 22222oi2)k1(kiiuuRRRuu 單單獨(dú)獨(dú)作作用用時(shí)時(shí)，)(k1(12ooiiouuuuu 疊疊加加：2021-12-2770目錄目錄作業(yè)：作業(yè)：184頁頁6-9 6-13 6-14 6-162021-12-2771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(hào)分類按信號(hào)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

43、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2021-12-2772目錄目錄傳遞函數(shù)：傳遞函數(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：2021-12-2773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無源濾波器缺點(diǎn)：無源濾波器缺點(diǎn)：帶負(fù)載能力

44、差帶負(fù)載能力差無放大作用無放大作用各級(jí)互相影響各級(jí)互相影響2021-12-2774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 CRRUU j11)1(1Fio UURR1RFC+iUoU電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋輸入電阻大，減輕信號(hào)輸入電阻大，減輕信號(hào)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)載能力。的帶負(fù)載能力。2021-12-2775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

45、大作用，帶負(fù)載能力強(qiáng)。帶負(fù)載能力強(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波器2021-12-2776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)：2021-12-2777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

46、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)(uAH2021-12-2778目錄目錄模擬開關(guān)模擬開關(guān)模擬輸入信號(hào)模擬輸入信號(hào) SuC+ui+uo+ 采樣保持電路，多用于模采樣保持電路，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)換需要一定的時(shí)間，所以在進(jìn)行轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換前必須對模擬量進(jìn)行瞬間采樣，并把采樣值保轉(zhuǎn)換前必須對模擬量進(jìn)行瞬間采樣，并把采樣值保存一段時(shí)間，以滿足存一段時(shí)間，以滿足A/D 轉(zhuǎn)換電路的需要。轉(zhuǎn)換電路的需要。采樣存儲(chǔ)采樣存儲(chǔ)電容電容控制信號(hào)控制信

47、號(hào)電壓跟隨器電壓跟隨器2021-12-2779目錄目錄uitouGto采樣速度愈高，愈接近模擬信號(hào)的變化情況。采樣速度愈高，愈接近模擬信號(hào)的變化情況。 SuC+ui+uo+ 2021-12-2780目錄目錄6.4 集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用 運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)或正反饋狀態(tài)，工作在非線性運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)或正反饋狀態(tài)，工作在非線性區(qū)飽和區(qū)）。區(qū)飽和區(qū)）。 運(yùn)放的輸出有兩種狀態(tài)：運(yùn)放的輸出有兩種狀態(tài)：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)放非線性應(yīng)用的分析依據(jù)理想運(yùn)放非線性應(yīng)用的分析依據(jù)u-uo

48、_+ +u+uou+ - u-oUOM+UOM“虛短虛短不成立。不成立。輸入電阻輸入電阻ri=， “虛斷虛斷仍成立。仍成立。輸出電阻輸出電阻ro=0。2021-12-2781目錄目錄6.4.2 電壓比較器電壓比較器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RiUu2021-12-2782目錄目錄uo_+ +uiR1R2tUu sin)3(imi設(shè)設(shè)：輸輸出出波波形形otuiotu

49、o+UomUomUR=02021-12-2783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UR=02021-12-2784目錄目錄2. 任意電壓比較器任意電壓比較器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2021-12-2785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，只有一個(gè)門限有一個(gè)門限值，電路簡值，電路簡單，靈敏度單，靈敏度高，但是抗高，但是抗干擾能力較干擾能力較差，容易誤差，容易誤動(dòng)作。動(dòng)作。2021-12-2786目錄目錄3.窗口比較