運(yùn)算放大器應(yīng)用簡化

1、1運(yùn)算放大器的應(yīng)用2理想運(yùn)放基本組態(tài) 3n同相輸入端同相輸入端n反相輸入端反相輸入端n輸出端輸出端n正電源端、負(fù)電源端正電源端、負(fù)電源端n接地端接地端n補(bǔ)償端補(bǔ)償端n偏置端偏置端n調(diào)零端調(diào)零端n其中前五種為基本引出端。其中前五種為基本引出端。運(yùn)放的引出端運(yùn)放的引出端4理想運(yùn)放基本組態(tài)特點(diǎn)理想運(yùn)放基本組態(tài)特點(diǎn)n輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓 A idR0 oR0 IOU0 IOI CMRKn開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù)n差模輸入電阻差模輸入電阻n輸出電阻輸出電阻n頻帶無限寬頻帶無限寬n輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流n共模抑制比共模抑制比n干擾和噪聲都不存在干擾和噪聲都不存在n 以上各項(xiàng)指標(biāo)不受任何溫度和

2、濕度的影響以上各項(xiàng)指標(biāo)不受任何溫度和濕度的影響 5實(shí)際使用的運(yùn)放特性指標(biāo)是實(shí)際使用的運(yùn)放特性指標(biāo)是n(1)(1)電壓增益相當(dāng)大；電壓增益相當(dāng)大；n(2)(2)通頻帶相當(dāng)寬；通頻帶相當(dāng)寬； n(3)(3)能作反相或同相的差分放大；能作反相或同相的差分放大； n(4)(4)輸入阻抗相當(dāng)大；輸入阻抗相當(dāng)大； n(5)(5)輸出阻抗很??；輸出阻抗很??； n(6)(6)直流失調(diào)可設(shè)計(jì)到最??；直流失調(diào)可設(shè)計(jì)到最??； n(7)(7)可進(jìn)行溫度補(bǔ)償；可進(jìn)行溫度補(bǔ)償； n(8)(8)可加深度負(fù)反饋，以改善高頻特性；可加深度負(fù)反饋，以改善高頻特性； n(9)(9)輸出級可輸出最大額定電流；輸出級可輸出最大額定電流

3、； n(10)(10)在差分輸入狀態(tài)下，對共模信號的抑制能力好（即在差分輸入狀態(tài)下，對共模信號的抑制能力好（即共模抑制比高）。共模抑制比高）。 6運(yùn)放實(shí)現(xiàn)多種基本電路功能運(yùn)放實(shí)現(xiàn)多種基本電路功能 n(1)(1)可用作放大器（如音頻、視頻放大、交流直流放大、可用作放大器（如音頻、視頻放大、交流直流放大、微分放大和對數(shù)放大器等等）；微分放大和對數(shù)放大器等等）； n(2)(2)可作模擬運(yùn)算（如加法器、減法器、積分器、微分可作模擬運(yùn)算（如加法器、減法器、積分器、微分器、換碼器、系數(shù)均衡器等等）；器、換碼器、系數(shù)均衡器等等）； n(3)(3)可作有源濾波器（如低通濾波器、高通濾波器、帶可作有源濾波器（如

4、低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等等）；通濾波器、帶阻濾波器等等）； n(4)(4)可作振蕩器（如正弦波振蕩器、非正弦波振蕩器、可作振蕩器（如正弦波振蕩器、非正弦波振蕩器、多諧振蕩器等等）；多諧振蕩器等等）； n(5)(5)可作恒定電源（如穩(wěn)壓源、恒流源等等）；可作恒定電源（如穩(wěn)壓源、恒流源等等）； n(6)(6)可作轉(zhuǎn)換器（如電流電壓轉(zhuǎn)換器、頻率電壓轉(zhuǎn)可作轉(zhuǎn)換器（如電流電壓轉(zhuǎn)換器、頻率電壓轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、比較器、電壓跟隨器等等）；換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、比較器、電壓跟隨器等等）； n(7)(7)可構(gòu)成各種非線性電路（如高效檢波器、限幅器、可構(gòu)成各種非線性電路（如高效檢波器、限幅器

5、、高頻檢波器、對數(shù)轉(zhuǎn)換器、乘法器等等）；高頻檢波器、對數(shù)轉(zhuǎn)換器、乘法器等等）； 7運(yùn)放基本參數(shù)運(yùn)放基本參數(shù) n(1)(1)輸入誤差特性參數(shù)（輸入偏流、輸入失調(diào)電輸入誤差特性參數(shù)（輸入偏流、輸入失調(diào)電流、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)流、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流溫漂電流溫漂 ）；）； n(2)(2)差模特性參數(shù)（差模電壓增益、最大差模輸差模特性參數(shù)（差模電壓增益、最大差模輸入電壓、差模輸入電阻和差模輸出電阻）；入電壓、差模輸入電阻和差模輸出電阻）； n(3)(3)共模特性參數(shù)（共模抑制比、最大輸入共模共模特性參數(shù)（共模抑制比、最大輸入共模電壓、共模輸入電阻）；電壓、共模輸入

6、電阻）； n(4)(4)大信號動(dòng)態(tài)特性參數(shù)（轉(zhuǎn)換速率、滿功率帶大信號動(dòng)態(tài)特性參數(shù)（轉(zhuǎn)換速率、滿功率帶寬）；寬）； n(5)(5)電源特性參數(shù)（靜態(tài)功耗、電源電壓允許變電源特性參數(shù)（靜態(tài)功耗、電源電壓允許變化范圍、電源電壓抑制比）；化范圍、電源電壓抑制比）； 8運(yùn)放的分類運(yùn)放的分類n通用型通用型n特殊性（高性能型）特殊性（高性能型）按材料和電路結(jié)構(gòu)分類：按材料和電路結(jié)構(gòu)分類： n雙極型運(yùn)算放大器雙極型運(yùn)算放大器n結(jié)型場效應(yīng)管輸入運(yùn)算放大器結(jié)型場效應(yīng)管輸入運(yùn)算放大器nMOSMOS型場效應(yīng)管輸入運(yùn)算放大器型場效應(yīng)管輸入運(yùn)算放大器n CMOSCMOS型運(yùn)算放大器型運(yùn)算放大器n應(yīng)用在音響電路中的發(fā)燒級運(yùn)

7、算放大器應(yīng)用在音響電路中的發(fā)燒級運(yùn)算放大器 9通用型通用型n目前對通用型的定義還不十分明確，此型的性目前對通用型的定義還不十分明確，此型的性能尚沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)?？梢源笾抡J(rèn)為，在不要能尚沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)?？梢源笾抡J(rèn)為，在不要求有突出參數(shù)指標(biāo)情況下使用的運(yùn)放就稱之為求有突出參數(shù)指標(biāo)情況下使用的運(yùn)放就稱之為通用型。通用型。（104）、）、（104105）、）、（105）n目前下列運(yùn)放被劃分為通用型：單運(yùn)放系列中目前下列運(yùn)放被劃分為通用型：單運(yùn)放系列中的的A709A709、A741A741、MC1456MC1456、LM301ALM301A、LF351LF351、TL081TL081等；雙運(yùn)放系列中的等

8、；雙運(yùn)放系列中的LM358LM358、RC4558RC4558、MC1458MC1458、LF353LF353、TL082TL082等；四運(yùn)放系列中的等；四運(yùn)放系列中的LM324LM324、MC3403MC3403、LF347LF347、TL084TL084等。其中，等。其中，A709A709、A741A741、LM358LM358等通用型運(yùn)放已被劃等通用型運(yùn)放已被劃到使用范圍之外。到使用范圍之外。 10特殊性（高性能型）特殊性（高性能型）n低輸入偏流型：低輸入偏流型： 雙極型運(yùn)放：雙極型運(yùn)放：25nA25nAlA;lA;場效場效應(yīng)管輸入型運(yùn)放：應(yīng)管輸入型運(yùn)放：1A1A50A ;MOS50A

9、;MOS輸入型運(yùn)輸入型運(yùn)放：放：0.1A ;CMOS0.1A ;CMOS輸入型運(yùn)放：輸入型運(yùn)放：0.1A 0.1A n低輸入失調(diào)電壓型低輸入失調(diào)電壓型 : :溫度溫度T T2525時(shí)，輸入失調(diào)電壓時(shí)，輸入失調(diào)電壓指標(biāo)在指標(biāo)在1mV1mV以下以下n低漂移型低漂移型 : :在運(yùn)放的工作溫度范圍內(nèi)在運(yùn)放的工作溫度范圍內(nèi) ，5V5V以以下下n高速型、寬頻帶型高速型、寬頻帶型 : :轉(zhuǎn)換速率在轉(zhuǎn)換速率在5V/S5V/S以上以上n高精度型：在其工作溫度范圍內(nèi)，運(yùn)放能夠給予保高精度型：在其工作溫度范圍內(nèi)，運(yùn)放能夠給予保證的輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入偏流、共證的輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入偏流、共模

10、信號抑制比、電源電壓抑制比等一系列參數(shù)的最模信號抑制比、電源電壓抑制比等一系列參數(shù)的最大值或最小值。大值或最小值。 11特殊性（高性能型）特殊性（高性能型）n高輸出電流型：高輸出電流型：101020mA20mA，如果輸出電流達(dá)到，如果輸出電流達(dá)到50mA50mA以上者便可稱為高輸出電流型運(yùn)放。在混合以上者便可稱為高輸出電流型運(yùn)放。在混合型結(jié)構(gòu)的集成運(yùn)放中，還有輸出電流達(dá)到型結(jié)構(gòu)的集成運(yùn)放中，還有輸出電流達(dá)到1A1A以上以上的產(chǎn)品，也就是在音響器材中經(jīng)常采用的功率放大的產(chǎn)品，也就是在音響器材中經(jīng)常采用的功率放大集成模塊，如目前較有名氣的集成模塊，如目前較有名氣的LM1875LM1875，TDA1

11、514TDA1514、 LM3886LM3886等等等等 n高電源電壓（高電壓）型典型值是高電源電壓（高電壓）型典型值是15V15V，能接納，能接納工作電源電壓在工作電源電壓在20V20V以上的運(yùn)放以上的運(yùn)放 12特殊性（高性能型）特殊性（高性能型）n低功耗型（微功耗型低功耗型（微功耗型): ):一般運(yùn)放一般運(yùn)放50mW50mW以上，低功耗以上，低功耗, ,在電源電壓為在電源電壓為15V15V時(shí)，靜態(tài)功耗在時(shí)，靜態(tài)功耗在5mW5mW以下，運(yùn)以下，運(yùn)放在放在3V3V以下工作，靜態(tài)功耗在以下工作，靜態(tài)功耗在1mW1mW以下，稱為以下，稱為微功耗型微功耗型 n低噪型：一般運(yùn)放的輸入換算噪聲電壓低噪型

12、：一般運(yùn)放的輸入換算噪聲電壓enen在在 10VP10VPP P以上，而低噪聲型運(yùn)放的輸入噪聲電壓以上，而低噪聲型運(yùn)放的輸入噪聲電壓enen在在2VP2VPP P以下，輸入噪聲密度以下，輸入噪聲密度enen在在10V/Hz10V/Hz以以下下 13符號符號傳輸特性傳輸特性線性放大區(qū)等效電路線性放大區(qū)等效電路正向飽和區(qū)等效電路正向飽和區(qū)等效電路負(fù)向飽和區(qū)等效電路負(fù)向飽和區(qū)等效電路一、理想運(yùn)放模型14理想運(yùn)放用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述：理想運(yùn)放用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述：0 i0 iIdIdsatOuuUu 0 IdusatOsatUuU 0 Idu通常比電源電壓低通常比電源電壓低1 12V2V 15分析運(yùn)放線性區(qū)應(yīng)

13、用的依據(jù)：分析運(yùn)放線性區(qū)應(yīng)用的依據(jù)：n兩個(gè)輸入端無電流，兩個(gè)輸入端之間開路，兩個(gè)輸入端無電流，兩個(gè)輸入端之間開路， “虛開路虛開路”；n兩個(gè)輸入端兩個(gè)輸入端“虛短路虛短路”。理想運(yùn)放特性（線性區(qū)）理想運(yùn)放特性（線性區(qū)）0 uuuId uu 0 Ii 電路中必須存在負(fù)反饋電路中必須存在負(fù)反饋16分析運(yùn)放飽和區(qū)應(yīng)用的依據(jù)：分析運(yùn)放飽和區(qū)應(yīng)用的依據(jù)：n兩個(gè)輸入端無電流，兩個(gè)輸入端之間開路；兩個(gè)輸入端無電流，兩個(gè)輸入端之間開路；n比較兩個(gè)輸入端電壓大小。比較兩個(gè)輸入端電壓大小。17二、集成運(yùn)放的基本組態(tài)二、集成運(yùn)放的基本組態(tài) 1 1、反相放大組態(tài)、反相放大組態(tài)0 Ii1iiF 0 uu11/ RuiI

14、 fOFRui 181RRuuAfIOuf satfIsatfURRuURR11 閉環(huán)電壓增益閉環(huán)電壓增益1RRf 1 IOuu反相跟隨器反相跟隨器 虛地：反相輸入端沒虛地：反相輸入端沒有真正接地，而具有有真正接地，而具有地電位。地電位。1RRi 實(shí)質(zhì)：電壓并聯(lián)負(fù)反饋實(shí)質(zhì)：電壓并聯(lián)負(fù)反饋特點(diǎn)：輸入阻抗和輸出阻抗低特點(diǎn)：輸入阻抗和輸出阻抗低19例例1 1：已知已知 ，試畫出輸出波形。，試畫出輸出波形。/VsintuI2010200 ufAu解：解：輸出波形輸出波形受受 的限制的限制satU 20例例2 2：求輸出的表達(dá)式。求輸出的表達(dá)式。u解：利用疊加原理解：利用疊加原理1Iu2RIfOuRRu

15、11 IfOuRRu22 221121IfIfOOOuRRuRRuuu 虛短路虛短路同理同理令令02 Iu221121IfIfOOOuRRuRRuuu u若若R1=R2R1=R2，則有：，則有：212 2、同相放大組態(tài)、同相放大組態(tài) uu0 IiIOfuuuRRRu 1111RRuuAfIOuf satfIsatfURRRuURRR 1111否則飽和否則飽和220 fR 1R1 IOuu電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻很大；理想運(yùn)入電阻很大；理想運(yùn)放，輸入電阻為無窮放，輸入電阻為無窮大。用處很廣！大。用處很廣！ 同相跟隨器同相跟隨器 233、差分放大組態(tài)、差分放大組態(tài) Iu)(21I

16、Iuu 21IIuu 、1Ou2Ou反相放大組態(tài)和同相放反相放大組態(tài)和同相放大組態(tài)二者結(jié)合大組態(tài)二者結(jié)合 輸入信號輸入信號 可以認(rèn)為是可以認(rèn)為是 ，利用疊加原，利用疊加原理，分別計(jì)算理，分別計(jì)算 對輸出的貢獻(xiàn)對輸出的貢獻(xiàn) 和和 ，然，然后合成，即后合成，即 241121IOuRRu 234123421243421)(1)(1IIOuRRRRRRuRRRRRu 1234RRRR IIIOOOuRRuuRRuuu12211221)( 12RRuuAIOf satIsatURRuURR2121 25結(jié)論結(jié)論：運(yùn)放特性理想且外接元件參數(shù)滿足特定條件運(yùn)放特性理想且外接元件參數(shù)滿足特定條件（ ），差分運(yùn)算

17、放大器只對差模輸入），差分運(yùn)算放大器只對差模輸入信號實(shí)現(xiàn)運(yùn)算，輸出無共模分量信號實(shí)現(xiàn)運(yùn)算，輸出無共模分量，且閉環(huán)增益僅取決且閉環(huán)增益僅取決于外接電阻比。于外接電阻比。 1234RRRR 26虛短路虛短路 12RRid 221RRRic 差模輸入電阻差模輸入電阻 共模輸入電阻共模輸入電阻 27三、三、集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用 1 1、信號放大及檢測電路、信號放大及檢測電路1 1） 高輸入阻抗放大器：同相串聯(lián)差分式高輸入高輸入阻抗放大器：同相串聯(lián)差分式高輸入阻抗放大器阻抗放大器28差分輸入電阻近似為兩個(gè)運(yùn)放的共模輸差分輸入電阻近似為兩個(gè)運(yùn)放的共模輸入電阻之和，提高了輸入電阻。入電阻之和，提高了輸入電阻

18、。 21IIIuuu 2231123)1()1(IIfOuRRuRRRRu 231RRRRf IIIOuRRuuRRu)1()(1(232123 292 2）可編程增益放大器）可編程增益放大器 若若 接通，接通， 則則可編程增益放大器的基本電路可編程增益放大器的基本電路 1S11 SA2S43243212RRRRRRRAS 3S4343213RRRRRRAS 4S443214RRRRRAS 若若 接通，接通， 則則若若 接通，接通， 則則若若 接通，接通， 則則 30 放大器有放大器有4 4種增益水平，其大小取決于外電種增益水平，其大小取決于外電阻阻 ，改變電阻大小即可改變增益。，改變電阻大小

19、即可改變增益。 41 RR41SS 如果在電路中接入譯碼器如果在電路中接入譯碼器B B對開關(guān)對開關(guān) 進(jìn)進(jìn)行控制，則可以減少控制位數(shù)。行控制，則可以減少控制位數(shù)。31碼控四段轉(zhuǎn)換可碼控四段轉(zhuǎn)換可編程增益放大器編程增益放大器 為數(shù)字為數(shù)字選通信號，譯碼選通信號，譯碼輸出后控制輸出后控制 開關(guān)開關(guān) 的選通。的選通。 10bb41SS322 2 測量放大器測量放大器（儀器放大器）（儀器放大器） 均為同相輸入，具有雙端輸入、均為同相輸入，具有雙端輸入、雙端輸出形式。雙端輸出形式。 為差分組態(tài)，實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。為差分組態(tài)，實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。21AA 、3AfOIppIIfIORuuRauuRuu222111 )

20、(21(2121IIppfOOuuRaRuu )(2112OOOuuRRu )(21(2112IIppfOuuRaRRRu 33 輸出與輸入之間輸出與輸入之間成線性放大關(guān)系。成線性放大關(guān)系。調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)電位器 即可即可方便地改善增益。方便地改善增益。 電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：l輸入電阻極高。輸入電阻極高。 l共模抑制比極高。共模抑制比極高。 l增益調(diào)節(jié)方便。增益調(diào)節(jié)方便。 )(21(2112IIppfOuuRaRRRu PPR 34 通用儀用放大器通用儀用放大器AD524AD524內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖35AD524的兩種增益設(shè)定的兩種增益設(shè)定PIN增增益益編編程程36AD524的兩種增益設(shè)定

21、的兩種增益設(shè)定電阻增益編程電阻增益編程373、信號運(yùn)算電路、信號運(yùn)算電路 1 1） 全加器全加器2132311)1(IfIfOuRRRRRuRRu 321/RRRRf 2111IfIfOuRRuRRu 結(jié)論：結(jié)論： 對輸出的貢獻(xiàn)對輸出的貢獻(xiàn)只決定于只決定于 而與而與 無關(guān)，或者說無關(guān)，或者說 不不參與運(yùn)算。參與運(yùn)算。 2RRf2Iu31RR、31RR、 38例例3 3： 試用一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成試用一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成 如下運(yùn)算關(guān)系如下運(yùn)算關(guān)系 且要求每路輸入電阻不且要求每路輸入電阻不 小于小于 1242IIOuuu k10解：選解：選 則則 由由 解得解得k151 Rk302k60421 ffR

22、RRR，321/RRRRf k203 R392 2）. .積分器和微分器積分器和微分器 a a）積分器）積分器0 Iifii 10 uuRuiI 1dtduCiOF dtduCRuOI dtuRCuIO1結(jié)論：輸出電壓與輸入結(jié)論：輸出電壓與輸入電壓的積分成正比。電壓的積分成正比。利用積分器可以構(gòu)成線利用積分器可以構(gòu)成線性良好的掃描電路。性良好的掃描電路。 40例例4 4：電路如下圖所示，求輸出電壓：電路如下圖所示，求輸出電壓 表達(dá)式。表達(dá)式。解：解：OudtduCRuuRuuOI 2/Ouu dtuRCuIO241 b b）微分器）微分器將積分器電路中電容和將積分器電路中電容和電阻的位置調(diào)換，

23、就構(gòu)電阻的位置調(diào)換，就構(gòu)成微分器。成微分器。 dtduRCuIO 輸出電壓與輸入電輸出電壓與輸入電壓的微分成正比。壓的微分成正比。42 3 3）. .電壓比較器電壓比較器l作用：判斷輸入信號電壓之間的相對大小。作用：判斷輸入信號電壓之間的相對大小。l輸出的兩種穩(wěn)定工作狀態(tài)：輸出的兩種穩(wěn)定工作狀態(tài)： 高電平輸出高電平輸出 低電平輸出低電平輸出maxOUminOURURIUu maxOOUu RIUu minOOUu （1 1）單限比較器）單限比較器 為參考電平。為參考電平。 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ； 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 。43專用集成電壓比較器專用集成電壓比較器 44LM139/339LM139/339系

24、列集成電壓比較器，由系列集成電壓比較器，由4 4個(gè)獨(dú)個(gè)獨(dú)立的精密電壓電壓比較器組成，具有低功立的精密電壓電壓比較器組成，具有低功耗、低失調(diào)的特點(diǎn)，輸入失調(diào)電壓耗、低失調(diào)的特點(diǎn)，輸入失調(diào)電壓2mV2mV，失調(diào)電流失調(diào)電流3nA3nA，可在單雙電源下工作，可在單雙電源下工作。 45 例例5 5：已知：已知 的輸出的輸出 ， ， ， ， 為理想二極管。試分為理想二極管。試分析電路的工作原理，畫出傳輸特性曲線。析電路的工作原理，畫出傳輸特性曲線。 解：解：只要只要 中任有一個(gè)中任有一個(gè)為高電平，輸出為高電平，輸出 即即為高電平；為高電平； V0min OUV61 UV32 U21VDVD 、21AA

25、、V5max OU21OOuu 、Ou21OOuu 、Ou只有只有 均為低電均為低電 平，輸出平，輸出 才為低電平。才為低電平。 46分析分析傳輸特性曲線傳輸特性曲線474.4.波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路（1 1）正弦波文氏橋振蕩器）正弦波文氏橋振蕩器 橋形橋形 網(wǎng)絡(luò)接在輸出端與網(wǎng)絡(luò)接在輸出端與同相輸入端之間，則起振同相輸入端之間，則起振條條件應(yīng)當(dāng)是相移等于零。件應(yīng)當(dāng)是相移等于零。RC1111CjRZ )1/(222CjRZ )1/(/1)1/(22211222212CRjRCjRCRjRZZZUUBofu 令令則則零相移橋式振蕩器零相移橋式振蕩器 48)1/(/1)1/(22211222212

26、CRjRCjRCRjRZZZUUBofu )/1()/1(122112212CCRRjCCRRR 01102210 CCRR 212101CCRR RRR 21CCC 21RCf 210 31 uB相移在某個(gè)頻率上相移在某個(gè)頻率上為零，則虛部為零為零，則虛部為零 滿足幅度平衡條件的運(yùn)滿足幅度平衡條件的運(yùn)放的閉環(huán)增益等于放的閉環(huán)增益等于3 3 49（2 2）方波發(fā)生器）方波發(fā)生器運(yùn)放：比較器運(yùn)放：比較器利用電容兩端電壓和利用電容兩端電壓和 相相比較，來決定輸出是高電平比較，來決定輸出是高電平還是低電平。還是低電平。高電平，電容充電；高電平，電容充電；低電平，電容放電。低電平，電容放電。電容兩端電

27、壓的變化又使輸電容兩端電壓的變化又使輸出不斷翻轉(zhuǎn)，得到方波。出不斷翻轉(zhuǎn)，得到方波。 u50 tCCCCeuuutu )()0()()(DZCUUu )()()0(211DZLCUURRRUu )()(2111DZLHCUURRRUUTu RC )21ln()()()()0(ln2111RRRCuTuuuTCCCC )21ln(2221121RRRCTTTT 瞬態(tài)電路三要素公式瞬態(tài)電路三要素公式12TT 51對稱的方波和三角波發(fā)生器電路對稱的方波和三角波發(fā)生器電路 輸出波形輸出波形PPRRCRRRTf131241 52（3 3）限幅電路）限幅電路單向限幅器單向限幅器特點(diǎn)：當(dāng)輸入信號進(jìn)入限特點(diǎn)：當(dāng)

28、輸入信號進(jìn)入限幅區(qū)后，輸出信號不再跟幅區(qū)后，輸出信號不再跟隨輸入信號變化，而保持隨輸入信號變化，而保持在某個(gè)固定值上。在某個(gè)固定值上。 53傳輸特性傳輸特性 ZfIZZfIIfOURRuUURRuuRRu111 二極管的接法決定了對輸二極管的接法決定了對輸出電壓的正向進(jìn)行限幅。出電壓的正向進(jìn)行限幅。 如果要進(jìn)行負(fù)向限幅，只如果要進(jìn)行負(fù)向限幅，只要將圖中的二極管和穩(wěn)壓管都要將圖中的二極管和穩(wěn)壓管都反接一下即可。反接一下即可。 若想獲得雙向限幅效果，若想獲得雙向限幅效果，只要將二極管換成穩(wěn)壓管，背只要將二極管換成穩(wěn)壓管，背靠背串接即可?？勘炒蛹纯?。54四四. . 基于運(yùn)放的有源濾波電路基于運(yùn)放的

29、有源濾波電路（1 1）低通濾波器）低通濾波器 一階有源低通濾波一階有源低通濾波器（反相型）器（反相型） 功能：使低于某功能：使低于某一頻率一頻率( (如如 ) )的信號能通過，的信號能通過，而高于而高于 的信號的信號不能通過。不能通過。 0f0f55則則CRjRCjRZf22211/ CRjRRRZUUjAfiou212111)( 000011ffjAjAff 120RRAf )(120CR )2(120CRf 歸一化的幅頻特性歸一化的幅頻特性 截止頻率截止頻率56目的：提高增益和帶負(fù)目的：提高增益和帶負(fù) 載能力載能力00012111)1()( jAjRRUUjAfiou 同相型同相型 方法方

30、法：可將：可將RCRC無源網(wǎng)絡(luò)無源網(wǎng)絡(luò) 接到運(yùn)放的同相接到運(yùn)放的同相 輸入端輸入端 57缺點(diǎn)：濾波效果不夠好。缺點(diǎn)：濾波效果不夠好。理想的低通濾波器，其幅理想的低通濾波器，其幅頻特性應(yīng)該呈矩形。頻特性應(yīng)該呈矩形。0ff 0ff 上圖所示低通濾波器的幅頻上圖所示低通濾波器的幅頻特性，在特性，在 時(shí)有時(shí)有3dB3dB衰衰減；而當(dāng)減；而當(dāng) 時(shí)，以時(shí)，以20dB/1020dB/10倍頻程的速率下倍頻程的速率下降，衰減不夠快。降，衰減不夠快。 0ff 0ff 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，其電壓增益時(shí)，其電壓增益為常數(shù)；為常數(shù)；當(dāng)當(dāng) 時(shí)，其電壓增益時(shí)，其電壓增益為零。為零。58二階有源低通濾波器電路二階有源低通濾波器電路

31、0)1(01)2(0101fofooiAUCjRRUAURUCjUCjRRU 02002001)(1)()(3(1)( QjACRCRjAAUUjAfffiou 101RRAff )(10RC )3(10 fAQ 59 為不同值時(shí)對幅頻特性的影響為不同值時(shí)對幅頻特性的影響 Q需要指出需要指出: :當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 將趨于無窮大，將趨于無窮大，意味著電路將產(chǎn)生自意味著電路將產(chǎn)生自激振蕩，因此激振蕩，因此 必須必須小于小于 ，且要求元器，且要求元器件性能穩(wěn)定。件性能穩(wěn)定。 30 fAQfR12R60（2 2）高通濾波器）高通濾波器 將低通濾波器中起濾波將低通濾波器中起濾波作用的電阻、電容互換作用的電

32、阻、電容互換即可變成高通濾波器。即可變成高通濾波器。兩者是兩者是“鏡像鏡像”關(guān)系關(guān)系 。 二階有源高通濾波電二階有源高通濾波電路路 61二階有源高通濾波電二階有源高通濾波電路路 幅頻特性幅頻特性ffiouACRCRjACRjUUjA0202)()(3(1)()( 0200201)(1)( QjAf 101RRAff )(10RC )3(10 fAQ 62（3 3）帶通濾波器）帶通濾波器 功能：允許某一頻帶內(nèi)的信功能：允許某一頻帶內(nèi)的信 號通過，而處于該頻號通過，而處于該頻 帶外的信號都不能通帶外的信號都不能通 過。可以由低通和高過?？梢杂傻屯ê透?通電路結(jié)合而成。通電路結(jié)合而成。 63典型的帶

33、通濾波電路典型的帶通濾波電路 fuABjRCjjA0202020)(1)( 101RRAff )11)(1(3220RRCR CRRRRRBf )(21212 QBo/ 頻帶寬度頻帶寬度 中心角頻率中心角頻率 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù) 優(yōu)點(diǎn)：改變優(yōu)點(diǎn)：改變 和和 的比的比例就可改變頻帶寬度而不例就可改變頻帶寬度而不影響中心頻率。影響中心頻率。 fR1R64（4 4）帶阻濾波器）帶阻濾波器功能：在規(guī)定的頻帶內(nèi)信號功能：在規(guī)定的頻帶內(nèi)信號 不能通過不能通過( (或受到很或受到很 大衰減大衰減) )，而在其余，而在其余 頻率范圍，則信號能頻率范圍，則信號能 順利通過。順利通過。 原理方框圖原理方框圖 65如

34、果是阻止某一頻率分量通過，則如果是阻止某一頻率分量通過，則一般稱這種帶阻濾波器為陷波器一般稱這種帶阻濾波器為陷波器。 66陷波器陷波器 67實(shí)際工程簡化應(yīng)注意的幾點(diǎn)：實(shí)際工程簡化應(yīng)注意的幾點(diǎn)：n對輸入為交流信號的運(yùn)放電路，可以將模型中對輸入為交流信號的運(yùn)放電路，可以將模型中電壓源短路，電流源開路。電壓源短路，電流源開路。n對反相輸入的運(yùn)放，共模抑制比可忽略不計(jì)。對反相輸入的運(yùn)放，共模抑制比可忽略不計(jì)。n對同相輸入的運(yùn)放，共模抑制比引入的誤差就對同相輸入的運(yùn)放，共模抑制比引入的誤差就不可忽略。不可忽略。n可以將失調(diào)誤差和增益誤差分別考慮，然后疊可以將失調(diào)誤差和增益誤差分別考慮，然后疊加組合，得到

35、總誤差。加組合，得到總誤差。n如果討論某個(gè)如果討論某個(gè)( (些些) )參數(shù)的影響，則其它參數(shù)可參數(shù)的影響，則其它參數(shù)可視為理想的視為理想的。 68TWOTWO、電流反饋運(yùn)算放大器、電流反饋運(yùn)算放大器(Current Feedback Amplifier(Current Feedback Amplifier，CFA)CFA) 1 1、CFACFA的方框圖和符號的方框圖和符號l輸入緩沖級輸入緩沖級 ：具有高輸入電阻低輸出電阻的：具有高輸入電阻低輸出電阻的 單位電壓增益級單位電壓增益級 l互阻放大級互阻放大級 l輸出緩沖級輸出緩沖級 ：具有低輸出電阻的單位電壓增：具有低輸出電阻的單位電壓增 益級益級 CFACFA簡化方框圖簡化方框圖 69 CFACFA符號符號 有些有些CFACFA將增益調(diào)節(jié)點(diǎn)將增益調(diào)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)接到一個(gè)引出端單獨(dú)接到一個(gè)引出端 702. 2. 電流模運(yùn)放的典型電路電流模運(yùn)放的典型電路 713. CFA3. CFA電路模型及模型參數(shù)電路模型及模型參數(shù)n輸出級和輸入級：分別用具有單位電壓增益的電輸出級和輸入級：分別用具有單位電壓增益的電壓緩沖級等效