第5章 集成運(yùn)算放大器n

1、 課程的基本描述課程的基本描述課程名稱：課程名稱：數(shù)字電路綜合設(shè)計(jì)數(shù)字電路綜合設(shè)計(jì)Comprehensive design of digital circuit課程編號(hào)：課程編號(hào)：040115HI06課程性質(zhì)：課程性質(zhì)：學(xué)科、專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科、專業(yè)基礎(chǔ)適用專業(yè)：適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)參考教材：參考教材：理論理論葉挺秀葉挺秀. 電工電子學(xué)電工電子學(xué). 第四版第四版. 北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2014年年毛法堯毛法堯. 數(shù)字邏輯（第二版）北京：高等教育出版社，數(shù)字邏輯（第二版）北京：高等教育出版社，2008年年實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)總總 學(xué)學(xué) 時(shí)：時(shí)：32學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)：理

2、論學(xué)時(shí)：12學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：無(wú)無(wú)上機(jī)學(xué)時(shí)：上機(jī)學(xué)時(shí)：無(wú)無(wú)翻轉(zhuǎn)、案例翻轉(zhuǎn)、案例實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐：實(shí)踐：20學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)學(xué)學(xué) 分：分：2學(xué)分學(xué)分開課學(xué)期：開課學(xué)期：第三學(xué)期第三學(xué)期前導(dǎo)課程：前導(dǎo)課程：數(shù)字電路及邏輯數(shù)字電路及邏輯后續(xù)課程：后續(xù)課程：計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、微機(jī)接口技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、微機(jī)接口技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)常見(jiàn)集成運(yùn)放芯片簡(jiǎn)介常見(jiàn)集成運(yùn)放芯片簡(jiǎn)介5.1 5.1 集成運(yùn)放的基本組成集成運(yùn)放的基本組成 5.1.1 概述概述 運(yùn)算放大器實(shí)際上就是一個(gè)高增益的多級(jí)直接耦合運(yùn)算放大器實(shí)際上就是一個(gè)高增益的多級(jí)直接耦合放大器，廣泛應(yīng)用于模擬信號(hào)的放大

3、器，廣泛應(yīng)用于模擬信號(hào)的運(yùn)算、放大、濾波運(yùn)算、放大、濾波等功能。等功能。 集成運(yùn)算放大器則是利用集成工藝，將運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器則是利用集成工藝，將運(yùn)算放大器的所有元件集成制作在同一塊硅片上，然后再封裝的所有元件集成制作在同一塊硅片上，然后再封裝在管殼內(nèi)。在管殼內(nèi)。 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)稱為集成運(yùn)放，習(xí)稱運(yùn)放。使用集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)稱為集成運(yùn)放，習(xí)稱運(yùn)放。使用集成運(yùn)放，只需另加少數(shù)幾個(gè)外部元件，集成運(yùn)放，只需另加少數(shù)幾個(gè)外部元件， 就可以就可以方便地實(shí)現(xiàn)很多電路功能?？梢哉f(shuō)，集成運(yùn)放已經(jīng)方便地實(shí)現(xiàn)很多電路功能?？梢哉f(shuō)，集成運(yùn)放已經(jīng)成為模擬電子技術(shù)領(lǐng)域中的成為模擬電子技術(shù)領(lǐng)域中的核心通用器件核心通

4、用器件之一。之一。集成運(yùn)放基本組成框圖集成運(yùn)放基本組成框圖 5.1.2集成運(yùn)放的輸入級(jí)電路集成運(yùn)放的輸入級(jí)電路- -基本差動(dòng)放大電路基本差動(dòng)放大電路 1 1 由兩個(gè)由兩個(gè)對(duì)稱對(duì)稱的單管共射放大電路組成的的單管共射放大電路組成的 Vl和和V2是兩只特性是兩只特性相同的三極管、相同的三極管、 RB1= RB2，RCl=RC2 2 2 對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制作用對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制作用電路完全對(duì)稱，由此，當(dāng)電路完全對(duì)稱，由此，當(dāng)u uI I=0=0時(shí)，時(shí)，u uOl=Ol=u uO2O2，u uO O= =u uOlOl- -u uO2O2=0=0。如果由于某種原因，使兩管集電極。如果由于某種原因，使兩管集電

5、極電流發(fā)生變化，那么，它們各自的變化量大小相等，電流發(fā)生變化，那么，它們各自的變化量大小相等，方向相同。即方向相同。即u uOlOl=u uO2O2，則輸出變化量，則輸出變化量u uO O=u uOlOlu uO2O2=0=0，說(shuō)明抑制了零點(diǎn)漂移。，說(shuō)明抑制了零點(diǎn)漂移。3 3 差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù) 差模信號(hào)差模信號(hào)：幅度相等極性相反的信號(hào)：幅度相等極性相反的信號(hào) 差模輸入方式：差模輸入方式： 若令單管電路的電壓放大倍數(shù)均為若令單管電路的電壓放大倍數(shù)均為A1 ，則有：，則有： ）（）（i1o2i1o1U21AUU21AU差動(dòng)放大電路的輸出差動(dòng)放大電路的輸出uO為：為： ioooAUUUU21

6、差模放大倍數(shù)（差模放大倍數(shù)（Ad）為：）為： Ad =A1 差動(dòng)放大電路的差模電壓放大倍數(shù)與構(gòu)成它的單管電路的差動(dòng)放大電路的差模電壓放大倍數(shù)與構(gòu)成它的單管電路的電壓放大倍數(shù)相同?？梢哉J(rèn)為差動(dòng)式電路的特點(diǎn)之一是多電壓放大倍數(shù)相同?？梢哉J(rèn)為差動(dòng)式電路的特點(diǎn)之一是多用一只放大管來(lái)?yè)Q取對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制。用一只放大管來(lái)?yè)Q取對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制。 射極耦合差動(dòng)放大電路射極耦合差動(dòng)放大電路4 4電路分析電路分析 （1）靜態(tài)分析）靜態(tài)分析假定電路完全對(duì)稱假定電路完全對(duì)稱 ，uI=0時(shí)，則基極電流時(shí)，則基極電流IBl=IB2=IB，集電極，集電極電流電流ICl=IC2=IC。于是在。于是在Vl和和V2的基極回路中有

7、如下關(guān)系：的基極回路中有如下關(guān)系：IBRB+uBE+IERE=EE。近似條件下：。近似條件下： EEECREII22集電極靜態(tài)電流集電極靜態(tài)電流IC為：為： 基極靜態(tài)電流基極靜態(tài)電流IB為：為： EECBREII2 每管的每管的集集-射電壓射電壓為：為： 靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)基極電位基極電位UB為：為： uCEVCCICRCVCC EECRER2BBBRIU（2 2）動(dòng)態(tài)分析）動(dòng)態(tài)分析 按圖按圖5.3所示計(jì)算其交流參數(shù)所示計(jì)算其交流參數(shù) 差模電壓放大倍數(shù)為：差模電壓放大倍數(shù)為： bebCdrRRAAA21輸入電阻輸入電阻ri為：為： ri = 2（Rb+rbe） 差模輸出電阻差模輸出電阻ro為：為：

8、ro=2RC 4 4 差動(dòng)放大電路的連接方式差動(dòng)放大電路的連接方式 可以組合成四種不同的連接方式，即：可以組合成四種不同的連接方式，即：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出和單端輸入單端輸出。雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出和單端輸入單端輸出。 詳見(jiàn)表詳見(jiàn)表5.1bebCdrRRA）（/2RL)(2bebirRrCoRr2bebCdrRRA）（LR21)(2bebirRrCoRr bebCdrRRA）（/2RL)(2bebirRrCoRr2bebCdrRRA）（LR21)(2bebirRrCoRr 接法電路原理圖差分放大倍數(shù)輸入輸出電阻共模抑制比特點(diǎn)雙端輸入

9、雙端輸出很高放大倍數(shù)與單管相同電路對(duì)稱時(shí)共模抑制比 適用于輸入輸出對(duì)稱電路雙端輸入單端輸出較高放大倍數(shù)為單管的一半共模抑制比仍然很高 適用于將差動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為單管信號(hào)的情況單端輸入雙端輸出很高放大倍數(shù)與單管相同電路對(duì)稱時(shí)共模抑制比 適用于將單端輸入轉(zhuǎn)為雙端輸出電路單端輸入單端輸出較高放大倍數(shù)為單管的一半共模抑制比仍然很高 適用于輸入輸出都要接地的情況。5.1.35.1.3集成運(yùn)放的輸出級(jí)電路集成運(yùn)放的輸出級(jí)電路- -互補(bǔ)對(duì)稱電互補(bǔ)對(duì)稱電路路工作原理：工作原理：ui為正半周時(shí)，為正半周時(shí)，T1管工作，管工作，T2管截止，輸出管截止，輸出uo為正；為正；ui為負(fù)半周時(shí)，為負(fù)半周時(shí)，T2管工作，管工作

10、，T1管截止；輸出管截止；輸出uo為負(fù)。為負(fù)。兩管交替工作，在負(fù)載電阻兩管交替工作，在負(fù)載電阻RL上得到完整的正弦波。上得到完整的正弦波。 uuVCCVCCoiLR輸入輸出波形圖輸入輸出波形圖uiuououo 交越失真交越失真死區(qū)電壓死區(qū)電壓uuVCCVCCoiLR2. 克服交越失真的互補(bǔ)對(duì)電路克服交越失真的互補(bǔ)對(duì)電路 靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，T1、T2兩管發(fā)射兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管結(jié)電壓分別為二極管D1、 D2的正向?qū)▔航担碌恼驅(qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通使兩管均處于微弱導(dǎo)通狀態(tài)，以消除交越失真。狀態(tài)，以消除交越失真。 電路中增加電路中增加 D1、D2工作原理工作原理 ： uuRoLi

11、2R1DD2VCC1RVCC5.1.4 5.1.4 集成運(yùn)放的圖形符號(hào)集成運(yùn)放的圖形符號(hào)集成運(yùn)放的特點(diǎn)：集成運(yùn)放的特點(diǎn)：電壓增益高電壓增益高輸入電阻大輸入電阻大輸出電阻小輸出電阻小反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端輸出端輸出端國(guó)內(nèi)符號(hào)：國(guó)內(nèi)符號(hào)：國(guó)際符號(hào)：國(guó)際符號(hào)： 1.輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓UIO 輸入電壓為零時(shí)，將輸出電壓除以電壓增益，輸入電壓為零時(shí)，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調(diào)電壓。是表征運(yùn)放內(nèi)即為折算到輸入端的失調(diào)電壓。是表征運(yùn)放內(nèi)部電路對(duì)稱性的指標(biāo)。部電路對(duì)稱性的指標(biāo)。5.2.1 集成運(yùn)放的主要參數(shù)5.2 5.2 集成運(yùn)放的基本特性集成運(yùn)放的基本特性 2.輸

12、入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流 IIO 在零輸入時(shí)，差分輸入級(jí)的差分對(duì)管基極電流之差，用在零輸入時(shí)，差分輸入級(jí)的差分對(duì)管基極電流之差，用于表征差分級(jí)輸入電流不對(duì)稱的程度。于表征差分級(jí)輸入電流不對(duì)稱的程度。 3.輸入偏置電流輸入偏置電流IIB ： 輸入電壓為零時(shí)，輸入電壓為零時(shí)，運(yùn)放兩個(gè)輸入端偏置電流的平均值，運(yùn)放兩個(gè)輸入端偏置電流的平均值，用于衡量差分放大對(duì)管輸入電流的大小。用于衡量差分放大對(duì)管輸入電流的大小。 2B1BIB21III 4.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 ： 無(wú)反饋時(shí)的差模電壓增益。無(wú)反饋時(shí)的差模電壓增益。一般一般Aod在在100120dB左右，高增益運(yùn)放可達(dá)左右，高

13、增益運(yùn)放可達(dá)140dB以上。以上。 UUUAood 5.最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓Uidmax 運(yùn)放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過(guò)此電壓時(shí)運(yùn)放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過(guò)此電壓時(shí),差分管將出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。差分管將出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。 6.最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓Vicmax 在保證運(yùn)放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。在保證運(yùn)放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共模電壓超過(guò)此值時(shí)，輸入差分對(duì)管出現(xiàn)飽和，放大器失共模電壓超過(guò)此值時(shí)，輸入差分對(duì)管出現(xiàn)飽和，放大器失去共模抑制能力。去共模抑制能力。 7.共模抑制比共模抑制比 KCMR ： KCMR=20lg

14、(Avd / Avc ) (dB) 其典型值在其典型值在80dB以上，性能好的高達(dá)以上，性能好的高達(dá)180dB。 8.最大輸出電壓最大輸出電壓Vomax 在額定電源電壓和額定負(fù)載下，不出現(xiàn)明顯非線性失在額定電源電壓和額定負(fù)載下，不出現(xiàn)明顯非線性失真的最大輸出電壓峰值。如電源電壓為真的最大輸出電壓峰值。如電源電壓為15V時(shí)，時(shí)，V Vomaxomax約為約為13V13V。 9.最大輸出電流最大輸出電流Iomax 在額定電源電壓下達(dá)到最大輸出電壓時(shí)所能輸出的最大在額定電源電壓下達(dá)到最大輸出電壓時(shí)所能輸出的最大電流。通用一般幾到幾十毫安。電流。通用一般幾到幾十毫安。 10.輸入電阻輸入電阻ri和輸出

15、電阻和輸出電阻ro 集成運(yùn)放輸如電阻集成運(yùn)放輸如電阻ri為雙極型管輸入級(jí)約為為雙極型管輸入級(jí)約為1051011歐，場(chǎng)效應(yīng)管輸入級(jí)可達(dá)歐，場(chǎng)效應(yīng)管輸入級(jí)可達(dá)1011歐以上。歐以上。 集成運(yùn)放輸出電阻集成運(yùn)放輸出電阻ro ，是從輸出端看進(jìn)去的等效電阻，是從輸出端看進(jìn)去的等效電阻，一般為幾十至幾百歐。一般為幾十至幾百歐。5.2.2 集成運(yùn)放的電壓傳輸特性 所謂電壓傳輸特性是指放大電路的輸出電壓與輸所謂電壓傳輸特性是指放大電路的輸出電壓與輸入電壓之間的函數(shù)關(guān)系。即入電壓之間的函數(shù)關(guān)系。即： uo= Ao ui = Ao ( u+u- ) 當(dāng)ui =u+-u- 較小，即在-uik 到+uik 之間變化時(shí)

16、，輸出與輸入之間呈線性關(guān)系，-uik 到+uik 稱為線性區(qū)。 開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益A Aodod。 差模輸入電阻差模輸入電阻r ridid。 輸出電阻輸出電阻r rodod00。 共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR，5.2.3 集成運(yùn)放的理想特性集成運(yùn)放的理想特性 傳輸特性傳輸特性 ：稱為理想運(yùn)放輸入端的稱為理想運(yùn)放輸入端的“虛短虛短”。如果同相輸入端接地時(shí)，反相輸入端稱為如果同相輸入端接地時(shí)，反相輸入端稱為虛地虛地 +=-0 稱為稱為虛斷虛斷。同樣，。同樣，“虛斷虛斷”與與“斷路斷路”不同，不同，“虛斷虛斷”是指某一支路的電流十分微小是指某一支路的電流十分微小 0AUUUUOdOi

17、（1 1）運(yùn)放工作在線性工作區(qū)時(shí)的特點(diǎn)）運(yùn)放工作在線性工作區(qū)時(shí)的特點(diǎn)集成運(yùn)放工作時(shí)的特點(diǎn)集成運(yùn)放工作時(shí)的特點(diǎn)理想運(yùn)放的差模輸入電壓等于零：理想運(yùn)放的差模輸入電壓等于零：由于由于uo為有限值，理想運(yùn)放為有限值，理想運(yùn)放Aod= ，則輸入電為無(wú)窮小則輸入電為無(wú)窮小ui0。即。即 理想運(yùn)放的輸入電流等于零：由于理想運(yùn)放的輸入電流等于零：由于 rid= ，兩個(gè)輸入端均沒(méi)有電流，即，兩個(gè)輸入端均沒(méi)有電流，即 （2 2）運(yùn)放工作在非線性工作區(qū)時(shí)的特點(diǎn)）運(yùn)放工作在非線性工作區(qū)時(shí)的特點(diǎn)非線性工作區(qū)非線性工作區(qū)是指其輸出電壓是指其輸出電壓uo與輸入電壓與輸入電壓uI不成比例時(shí)不成比例時(shí)的輸入電壓取值范圍。的輸入

18、電壓取值范圍。 在非線性工作區(qū)，運(yùn)放的輸入信號(hào)超出了線性放大的范圍，在非線性工作區(qū)，運(yùn)放的輸入信號(hào)超出了線性放大的范圍，輸出電壓不再隨輸入電壓線性變化，而是達(dá)到輸出電壓不再隨輸入電壓線性變化，而是達(dá)到飽和飽和，輸出，輸出電壓為正向飽和壓降電壓為正向飽和壓降UOH(正向最大輸出電壓正向最大輸出電壓)或負(fù)向飽和或負(fù)向飽和壓降壓降UOL(負(fù)向最大輸出電壓負(fù)向最大輸出電壓)。 集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)的條件：集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)的條件：集成運(yùn)放一般是開環(huán)運(yùn)用或加正反饋。集成運(yùn)放一般是開環(huán)運(yùn)用或加正反饋。 輸出電壓有兩種形態(tài)輸出電壓有兩種形態(tài)： （1）當(dāng)）當(dāng) 時(shí)時(shí) ，（2）當(dāng)）當(dāng) 時(shí)時(shí) ， 。5.3

19、 5.3 放大器中的負(fù)反饋放大器中的負(fù)反饋5.3.1 反饋的基本概念反饋的基本概念 在電子設(shè)備中經(jīng)常采用反饋的方法來(lái)改善電路的在電子設(shè)備中經(jīng)常采用反饋的方法來(lái)改善電路的性能，以達(dá)到預(yù)定的指標(biāo)。性能，以達(dá)到預(yù)定的指標(biāo)。 將放大電路的輸出量（電壓或電流）的一部分或?qū)⒎糯箅娐返妮敵隽浚妷夯螂娏鳎┑囊徊糠只蛉?，通過(guò)一定的方式引回到輸入回路來(lái)影響輸入量全部，通過(guò)一定的方式引回到輸入回路來(lái)影響輸入量（電壓或電流）的連接方式。（電壓或電流）的連接方式。主要功能分兩部分：主要功能分兩部分：基本放大電路基本放大電路放大信號(hào)放大信號(hào)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)傳輸反饋信號(hào)傳輸反饋信號(hào)基本放大電路的輸入信號(hào)為基本放大電路的

20、輸入信號(hào)為凈輸入量?jī)糨斎肓?，由輸入信，由輸入信?hào)（輸入量）和反饋信號(hào)（反饋量）共同決定。號(hào)（輸入量）和反饋信號(hào)（反饋量）共同決定。 反饋信號(hào)中只含有交流分量的稱為反饋信號(hào)中只含有交流分量的稱為交流反饋交流反饋。或者說(shuō)?；蛘哒f(shuō)存在于交流通路中的反饋網(wǎng)絡(luò)引入交流反饋。交流反饋影存在于交流通路中的反饋網(wǎng)絡(luò)引入交流反饋。交流反饋影響電路的交流性能。本章主要是研究交流負(fù)反饋。響電路的交流性能。本章主要是研究交流負(fù)反饋。1. 直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋 在放大電路中既含有直流分量，又含有交流分量，因在放大電路中既含有直流分量，又含有交流分量，因而，必然有直流反饋與交流反饋之分。而，必然有直流反饋

21、與交流反饋之分。 反饋信號(hào)中只含有直流分量的稱為反饋信號(hào)中只含有直流分量的稱為直流反饋直流反饋?；蛘哒f(shuō)。或者說(shuō)存在于放大電路的直流通路中的反饋網(wǎng)絡(luò)引入直流反饋。存在于放大電路的直流通路中的反饋網(wǎng)絡(luò)引入直流反饋。直流反饋影響電路的直流性能，如靜態(tài)工作點(diǎn)。直流反饋影響電路的直流性能，如靜態(tài)工作點(diǎn)。 另一種是使凈輸入信號(hào)另一種是使凈輸入信號(hào)Xid比沒(méi)有引入反饋時(shí)增加了，有比沒(méi)有引入反饋時(shí)增加了，有 Xid=Xi+Xf，稱這種反饋為，稱這種反饋為正反饋正反饋。2. 負(fù)反饋與正反饋負(fù)反饋與正反饋 反饋信號(hào)反饋信號(hào)Xf送回到輸入回路與原輸入信號(hào)送回到輸入回路與原輸入信號(hào)Xi共同作用共同作用后，對(duì)凈輸入信號(hào)

22、后，對(duì)凈輸入信號(hào)Xid的影響有兩種結(jié)果：的影響有兩種結(jié)果： 一種是使凈輸入信號(hào)一種是使凈輸入信號(hào)Xid比沒(méi)有引入反饋時(shí)減小了，有比沒(méi)有引入反饋時(shí)減小了，有Xid=Xi-Xf，稱這種反饋為，稱這種反饋為負(fù)反饋負(fù)反饋；放大電路中一般引入負(fù)反饋。放大電路中一般引入負(fù)反饋。3. 電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋 在反饋放大電路中，反饋網(wǎng)絡(luò)把輸出電量（輸出電壓在反饋放大電路中，反饋網(wǎng)絡(luò)把輸出電量（輸出電壓或輸出電流）的一部分或全部取出來(lái)送回到輸入回路，因或輸出電流）的一部分或全部取出來(lái)送回到輸入回路，因此，在放大電路輸出端的取樣方式有兩種：此，在放大電路輸出端的取樣方式有兩種： 一種是電壓取樣，這時(shí)

23、反饋信號(hào)是輸出電壓的一部分一種是電壓取樣，這時(shí)反饋信號(hào)是輸出電壓的一部分或全部，即反饋信號(hào)與輸出電壓成正比（或全部，即反饋信號(hào)與輸出電壓成正比（xf=Fuo），稱為稱為電壓反饋電壓反饋。 另一種是電流取樣，這時(shí)反饋信號(hào)是輸出電流的一部另一種是電流取樣，這時(shí)反饋信號(hào)是輸出電流的一部分或全部，即反饋信號(hào)與輸出電流成正比分或全部，即反饋信號(hào)與輸出電流成正比（xf=Fio），），稱為稱為電流反饋電流反饋。 4. 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋 根據(jù)反饋信號(hào)根據(jù)反饋信號(hào)XF與輸入信號(hào)與輸入信號(hào)XI在放大電路輸入端的求在放大電路輸入端的求和方式可分為和方式可分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。

24、串聯(lián)反饋：串聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：以電壓方式求和的稱為以電壓方式求和的稱為串聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋。以電流方式求和的稱為以電流方式求和的稱為并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋。5.3.2 反饋的判斷反饋的判斷 主要看反饋通路是否真正從輸出端引回到輸入端并主要看反饋通路是否真正從輸出端引回到輸入端并對(duì)凈輸入產(chǎn)生影響。對(duì)凈輸入產(chǎn)生影響。+ (a)uiuo+ (c)uiuoui+ (b)uo1、如何判斷反饋存在、如何判斷反饋存在無(wú)反饋無(wú)反饋有反饋有反饋無(wú)反饋無(wú)反饋本級(jí)反饋：本級(jí)反饋：存在于本級(jí)基本放大電路中的反饋。存在于本級(jí)基本放大電路中的反饋。級(jí)間反饋：級(jí)間反饋：存在于后級(jí)與前級(jí)放大電路間的反饋。存在于后級(jí)與前級(jí)

25、放大電路間的反饋。2.是正反饋還是負(fù)反饋的判斷是正反饋還是負(fù)反饋的判斷 瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法 規(guī)定輸入信號(hào)在某一時(shí)刻對(duì)地的極性，并以此為依規(guī)定輸入信號(hào)在某一時(shí)刻對(duì)地的極性，并以此為依據(jù)，逐級(jí)判斷電路中各相關(guān)點(diǎn)電流的流向和電位的據(jù)，逐級(jí)判斷電路中各相關(guān)點(diǎn)電流的流向和電位的極性，從而得到輸出信號(hào)的極性；根據(jù)輸出信號(hào)的極性，從而得到輸出信號(hào)的極性；根據(jù)輸出信號(hào)的極性判斷出反饋信號(hào)的極性；若反饋信號(hào)使基本放極性判斷出反饋信號(hào)的極性；若反饋信號(hào)使基本放大電路的凈輸入信號(hào)增強(qiáng)，則說(shuō)明引入正反饋；若大電路的凈輸入信號(hào)增強(qiáng)，則說(shuō)明引入正反饋；若反饋信號(hào)使基本放大電路的凈輸入信號(hào)削弱，則說(shuō)反饋信號(hào)使基本放大電路

26、的凈輸入信號(hào)削弱，則說(shuō)明引入了負(fù)反饋。明引入了負(fù)反饋。uDuPuNuFuDuPuNuF運(yùn)放的同相端與反相端與輸出端信號(hào)之間的相位關(guān)系：運(yùn)放的同相端與反相端與輸出端信號(hào)之間的相位關(guān)系：同相端的輸入信號(hào)與輸出端信號(hào)之間同相同相端的輸入信號(hào)與輸出端信號(hào)之間同相反相端的輸入信號(hào)與輸出端信號(hào)之間反相反相端的輸入信號(hào)與輸出端信號(hào)之間反相負(fù)反饋負(fù)反饋正反饋正反饋 )uu(uFiD )uu()u(uuFiFiD正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定系統(tǒng)，不能用作線性放大，一般用于振蕩電路。 對(duì)分離元件的對(duì)分離元件的分析中三極管的集電極與基極分析中三極管的集電極與基極電壓相位相反。電壓相位相反。 反饋反饋分析的是交流信號(hào)變化，不要

27、與直流信分析的是交流信號(hào)變化，不要與直流信號(hào)混淆。號(hào)混淆。分析中用到的電壓、電流要在電路中標(biāo)出。分析中用到的電壓、電流要在電路中標(biāo)出。并且注意符號(hào)的使用規(guī)則。并且注意符號(hào)的使用規(guī)則。如果反饋對(duì)交直流均起作用，可以用全量。如果反饋對(duì)交直流均起作用，可以用全量。 當(dāng)為當(dāng)為交流反饋時(shí)，瞬時(shí)極性法所判斷的是交流反饋時(shí)，瞬時(shí)極性法所判斷的是相相位的關(guān)系位的關(guān)系。電路中兩個(gè)信號(hào)的相位。電路中兩個(gè)信號(hào)的相位不是同相不是同相就是反相就是反相。3. 直流反饋、交流反饋的判斷直流反饋、交流反饋的判斷 看反饋通路傳送的是交流信號(hào)還是直流信號(hào)，或看反饋通路傳送的是交流信號(hào)還是直流信號(hào)，或者兩者都有。者兩者都有。存在于

28、直流通路中的反饋為直流反饋。存在于直流通路中的反饋為直流反饋。存在于交流通路中的反饋為交流反饋。存在于交流通路中的反饋為交流反饋。直流通路、交流通路中均存在的反饋為直流通路、交流通路中均存在的反饋為交直流反饋。交直流反饋。4. 電壓反饋、電流反饋的判斷電壓反饋、電流反饋的判斷 從從輸出端輸出端看，假設(shè)看，假設(shè)負(fù)載短路（負(fù)載短路（RL=0），），使使輸出輸出電壓電壓uo=0，看反饋信號(hào)是否還存在：，看反饋信號(hào)是否還存在：輸出短路法：輸出短路法： 若若反饋信號(hào)不存在反饋信號(hào)不存在了，則說(shuō)明反饋信號(hào)與輸了，則說(shuō)明反饋信號(hào)與輸出電壓成比例，是出電壓成比例，是電壓反饋電壓反饋； 若若反饋信號(hào)存在反饋信號(hào)

29、存在，則說(shuō)明反饋信號(hào)不是與輸，則說(shuō)明反饋信號(hào)不是與輸出電壓成比例，而是和輸出電流成比例，是出電壓成比例，而是和輸出電流成比例，是電流電流反饋反饋。RLuoRLuo電壓反饋采樣的兩種形式：電壓反饋采樣的兩種形式：采樣電阻很大采樣電阻很大電流反饋采樣的兩種形式：電流反饋采樣的兩種形式：RLioiERLioiERf采樣電阻很小采樣電阻很小5串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷 從輸入端看，輸入信號(hào)與反饋信號(hào)的求從輸入端看，輸入信號(hào)與反饋信號(hào)的求和方式是電壓求和還是電流求和：和方式是電壓求和還是電流求和：若輸入信號(hào)與反饋信號(hào)的求和方式是若輸入信號(hào)與反饋信號(hào)的求和方式是電壓求電壓求和則為串聯(lián)

30、反饋和則為串聯(lián)反饋；若輸入信號(hào)與反饋信號(hào)的求和方式是若輸入信號(hào)與反饋信號(hào)的求和方式是電流求電流求和則為并聯(lián)反饋和則為并聯(lián)反饋。iifibib=i-if并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋判斷反饋電路的一般步驟：判斷反饋電路的一般步驟： 根據(jù)輸出輸入之間有無(wú)實(shí)質(zhì)性的連接判斷電路有根據(jù)輸出輸入之間有無(wú)實(shí)質(zhì)性的連接判斷電路有無(wú)反饋無(wú)反饋 反饋網(wǎng)絡(luò)存在于直流通路則為直流反饋；存在于反饋網(wǎng)絡(luò)存在于直流通路則為直流反饋；存在于交流通路則反饋為交流反饋；交流、直流通路均交流通路則反饋為交流反饋；交流、直流通路均存在的反饋為交直流反饋存在的反饋為交直流反饋 用用輸出短路法輸出短路法

31、判斷是電壓反饋還是電流反饋判斷是電壓反饋還是電流反饋 根據(jù)根據(jù)輸入求和方式輸入求和方式判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋 用用瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法判斷是正反饋還是負(fù)反饋判斷是正反饋還是負(fù)反饋 5.4.1 比例運(yùn)算比例運(yùn)算 5.4.2 加法與減法運(yùn)算加法與減法運(yùn)算 5.4.3 積分與微分運(yùn)算積分與微分運(yùn)算5.4 5.4 集成運(yùn)放在模擬信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用集成運(yùn)放在模擬信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用5.4.1 比例運(yùn)算比例運(yùn)算一、反相比例運(yùn)算一、反相比例運(yùn)算運(yùn)算放大器在線性應(yīng)用運(yùn)算放大器在線性應(yīng)用時(shí)同時(shí)存在虛短和虛斷時(shí)同時(shí)存在虛短和虛斷0 ii虛斷虛斷F 1 ii -0 uu虛地虛地fFORi

32、u 1f11fFiofRRRiRiuuAu 若若Rf = R1 Auf = -1 稱為反相器稱為反相器 解：解：1. Auf = RF R1 = 50 10 = 5R2 = R1 RF =10 50 (10+50) = 8.3 k 2. 因因 Auf = RF / R1 = RF 10 = 10 故得故得 RF = Auf R1 = (10) 10 =100 k R2 = 10 100 (10 +100) = 9. 1 k uORFuiR2R1+ oF11uRRRu 因因虛斷，虛斷，所以所以u(píng)+ = ui 1Fiof1RRuuAu 因因虛短，虛短，所以所以 u = ui ，反相輸入端不反相輸入

33、端不“虛地虛地” 因要求靜態(tài)時(shí)因要求靜態(tài)時(shí)u+、u 對(duì)地電阻相同，對(duì)地電阻相同， 所以所以平衡電阻平衡電阻R2=R1/RFuoRFuiR2R1+ u+u二、同相比例運(yùn)算二、同相比例運(yùn)算 當(dāng)當(dāng) R1= 且且 RF = 0 時(shí)，時(shí)，uoRFuiR2R1+ 由運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟由運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟 隨器隨器輸入電阻高、輸出輸入電阻高、輸出 電阻低，電阻低，其跟隨性能比其跟隨性能比 射極輸出器更好。射極輸出器更好。uoui+ 例：例：1Fiof1RRuuAu uo=ui 電壓跟隨器電壓跟隨器5.4.2 加法與減法運(yùn)算加法與減法運(yùn)算一、加法運(yùn)算一、加法運(yùn)算1. 反相加法運(yùn)算反相加法運(yùn)算R3 = R1 / R

34、2 / RfiF i1 + i22I21I1fORuRuRu )(2I21I1fORuRuRu 若若 Rf = R1= R2 則則 uO = (uI1+ uI2) R2 / R3 / R4 = R1/ Rf uRRu)1(1fO)/)(1(I242342I1432431fOuRRRRRuRRRRRRRu I242342I143243/uRRRRRuRRRRRu 若若 R2 = R3 = R4 ，則則 uO = uI1+ uI2 Rf = 2R1 2. 同相加法運(yùn)算同相加法運(yùn)算法法 1：利用疊加定理：利用疊加定理uI2 = 0 uI1 使：使：I11fO1uRRu uI1 = 0 uI2 使：使

35、： uRRu)1(1fO22If1f1f2O)1(uRRRRRu 一般一般R1 = R 1； Rf = R fuO = uO1 + uO2 = Rf / R1( uI2 uI1 )法法 2：利用虛短、虛斷：利用虛短、虛斷f1fI1f11ORRRuRRRuu f1fI2RRRuu uuo = Rf /R1( uI2 uI1 )減法運(yùn)算實(shí)際是差分電路減法運(yùn)算實(shí)際是差分電路二、減法運(yùn)算二、減法運(yùn)算U=10V =410-3()-1Rt (0) =51Rt (25) =56.1Ua=R2/(R1+R2)U=5VUb=R3/(R3+Rt)U=4.762VU0=(R6/R4)(Ua-Ub)=2.38V例：利

36、用差分放大電路和電橋測(cè)量溫度例：利用差分放大電路和電橋測(cè)量溫度一、積分運(yùn)算一、積分運(yùn)算1I1Rui tuCiddoF =)0(d1oIf1CutuCRu 當(dāng)當(dāng) uI = UI 時(shí)，時(shí)，f1IoCRtUu 設(shè)設(shè) uC(0) = 0 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) = R1Cf積分電路輸出電壓：積分電路輸出電壓：tuOO5.4.3 積分與微分運(yùn)算積分與微分運(yùn)算tuCiddI11 R2 = Rf虛地虛地F 1 ii 虛斷虛斷tuCRRiuddI1ffFO RfC1 = 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)微分電路輸出電壓微分電路輸出電壓:二、微分運(yùn)算二、微分運(yùn)算 uItOuOtO5.55.5 集成運(yùn)放在幅值比較方面的應(yīng)用集成運(yùn)放在幅

37、值比較方面的應(yīng)用5.5.1 開環(huán)工作的比較器開環(huán)工作的比較器5.5.2 滯回比較器滯回比較器 5.5.1 開環(huán)工作的比較器開環(huán)工作的比較器uoui0+Uom-UomUR傳輸特性傳輸特性UR：參考電壓：參考電壓 ui ：被比較信號(hào)：被比較信號(hào) +uouiUR特點(diǎn)：運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)。特點(diǎn)：運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)。當(dāng)當(dāng)ui UR時(shí)時(shí) , uo = +Uom當(dāng)當(dāng)ui UR時(shí)時(shí) , uo = -Uom 一、一、若若ui從同相端輸入從同相端輸入 +uouiURuoui0+Uom-UomUR當(dāng)當(dāng)ui UR時(shí)時(shí) , uo = -Uom 二、二、 若若ui從反相端輸入從反相端輸入 uoui0+UOM-UOM+uoui

38、三、過(guò)零比較器三、過(guò)零比較器: (UR =0時(shí)時(shí))+uouiuoui0+UOM-UOM +uouitui例：例：利用電壓比較器將正利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲?。弦波變?yōu)榉讲āot+Uom-Uom 分析分析1. 因?yàn)橛姓答?，所以因?yàn)橛姓答?，所以輸出飽和。輸出飽和?. 當(dāng)當(dāng)uo正飽和時(shí)正飽和時(shí)(uo =+UOM)U+HomUURRRU2113. 當(dāng)當(dāng)uo負(fù)飽和時(shí)負(fù)飽和時(shí)(uo =UOM)LomUURRRU211+uoRR2R1ui參考電壓由參考電壓由輸出電壓決定輸出電壓決定5.5.2 滯回比較器滯回比較器特點(diǎn)：特點(diǎn)：電路中使用正反饋，電路中使用正反饋， 運(yùn)放處于非線性狀態(tài)。運(yùn)放處于非線性

39、狀態(tài)。1. 沒(méi)加參考電壓的下沒(méi)加參考電壓的下行遲滯比較器行遲滯比較器 omHURRRU211omLURRRU211分別稱分別稱UH和和UL上下門限電壓上下門限電壓。稱。稱(UH - UL)為為回差或回差或門限門限寬度寬度。當(dāng)當(dāng)ui 增加到增加到UH時(shí)，輸出時(shí)，輸出由由Uom跳變到跳變到-Uom；+uoRR2R1ui當(dāng)當(dāng)ui 減小到減小到UL時(shí)，輸出時(shí)，輸出由由-Uom跳變到跳變到Uom 。傳輸特性：傳輸特性：UHULuoui0Uom-Uom tuiUom-UomtuiUHUL例：例：下行遲滯比較器的下行遲滯比較器的輸入為正弦波時(shí)，輸入為正弦波時(shí)，畫出輸出的波形。畫出輸出的波形。+uoRR2R1

40、ui RomHURRRURRRU212211RomLURRRURRRU2122112. 加上參考電壓后的下行遲滯比較器加上參考電壓后的下行遲滯比較器加上參考電壓后的上下限：加上參考電壓后的上下限：+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL 例：例：R1=10k ，R2=20k ，UOM=12V， UR=9V當(dāng)輸入當(dāng)輸入 ui 為如圖所示的波形時(shí)，畫出輸出為如圖所示的波形時(shí)，畫出輸出uo的波形。的波形。+uoRR2R1uiUR5V10Vuit0 門限電壓：門限電壓：V2212211RomLURRRURRRU+UOM-UOM根據(jù)傳輸特性畫輸出波形圖根據(jù)傳輸特性畫輸出波形圖uiuott

41、10V5V002VV10212211RomHURRRURRRU +uoRR2R1ui+uoRR2R1ui3 3、上行遲滯比較器、上行遲滯比較器沒(méi)加參考電壓的沒(méi)加參考電壓的上行遲滯比較器上行遲滯比較器 加上參考電壓后的加上參考電壓后的上行遲滯比較器上行遲滯比較器UR5.7 5.7 常見(jiàn)集成運(yùn)放芯片簡(jiǎn)介常見(jiàn)集成運(yùn)放芯片簡(jiǎn)介 （1）LM324 ：集成了集成了4個(gè)通用運(yùn)算放大器，適合需個(gè)通用運(yùn)算放大器，適合需要使用多個(gè)運(yùn)放放大器且輸入電壓范圍相同的運(yùn)算電路。要使用多個(gè)運(yùn)放放大器且輸入電壓范圍相同的運(yùn)算電路。 （2）LM358： LM358是雙運(yùn)算放大器。內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)

42、算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 正弦波和非正弦波常常作為信號(hào)源，被廣泛地應(yīng)用于無(wú)線電通信、自動(dòng)測(cè)量及自動(dòng)控制等系統(tǒng)中。電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中使用的低頻信號(hào)發(fā)生器就是一種正弦波振蕩電路，大功率的正弦波振蕩電路還可以直接為工業(yè)生產(chǎn)提供能源。 6.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 6.2 多諧振蕩器多諧振蕩器 6.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器6.1.1 正弦波振蕩器的基本原理一、自激振蕩的條件一、自激振蕩的條件

43、iUOUfUF開關(guān)合在 “1”：iOUAUu 開關(guān)合在“2” ：fOUAUu ifUU 如果：如果： 正弦波振蕩電路是用來(lái)產(chǎn)生一定頻率和幅度的正弦波信號(hào)的電路，電路中只有直流源而沒(méi)有外接信號(hào)源。其頻率范圍很廣，可以從零點(diǎn)幾Hz到幾百M(fèi)Hz以上，其輸出功率可以從幾mW到幾十mW。 6.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路由此知放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是：由此知放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是：ifUU 即：即：iiofUUFAUFU 1 AF1 AF幅度平衡條件幅度平衡條件相位平衡條件相位平衡條件二、正弦波振蕩器的起振過(guò)程二、正弦波振蕩器的起振過(guò)程1 AF nFA2 起振條件：起振條件：合閘后：合閘后

44、：信號(hào)信號(hào)小小大大平衡平衡1 AF1 AF), 2, 1, 0(2FA nn 三、正弦波振蕩電路的組成與分類三、正弦波振蕩電路的組成與分類 放大電路放大電路 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò) 正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò) 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)確定確定 f0合二為一合二為一使輸出幅值穩(wěn)定使輸出幅值穩(wěn)定使使fiXX 1 1、正弦波振蕩電路的組成、正弦波振蕩電路的組成根據(jù)根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類：所用元件分類：RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路f0 1MHz f0 很穩(wěn)定很穩(wěn)定 2、正弦波振蕩電路的分類、正弦波振蕩電路的分類三、正弦波振蕩電路的組

45、成與分類三、正弦波振蕩電路的組成與分類 四、正弦波振蕩電路的分析步驟四、正弦波振蕩電路的分析步驟1. 檢查電路的結(jié)構(gòu)和組成檢查電路的結(jié)構(gòu)和組成 ：（2）檢查放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否能保證放大電路）檢查放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否能保證放大電路正常工作；正常工作；（1）檢查電路是否包含四個(gè)組成部分，即放大電路、）檢查電路是否包含四個(gè)組成部分，即放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)；選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)；（3）檢查電路中的反饋信號(hào)取自什么地方，加在什）檢查電路中的反饋信號(hào)取自什么地方，加在什么位置以及反饋信號(hào)的極性。么位置以及反饋信號(hào)的極性。 四、正弦波振蕩電路的分析步驟四、正弦波振蕩電

46、路的分析步驟2. 判斷電路是否滿足自激振蕩的條件判斷電路是否滿足自激振蕩的條件 ：（2）幅值條件）幅值條件1 FA（1）相位條件）相位條件瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法：斷開反饋，：斷開反饋，iU加頻率為加頻率為 f0 的信號(hào)的信號(hào) ，fUiU判斷判斷 與與 的極性，的極性，若相同，則滿足相位條件。若相同，則滿足相位條件。iUoU F AfU 四、正弦波振蕩電路的分析步驟四、正弦波振蕩電路的分析步驟3. 振蕩頻率的估算振蕩頻率的估算 nFA2 計(jì)算計(jì)算 時(shí)的頻率，即為振蕩頻率時(shí)的頻率，即為振蕩頻率 f0 。振蕩頻率由相位平衡條件決定。振蕩頻率由相位平衡條件決定。寫出寫出 AF 表達(dá)式；表達(dá)式；. .1、

47、文氏電橋（、文氏電橋（RC串并聯(lián)）振蕩器串并聯(lián)）振蕩器1）RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性)/1(111CjRZ 2222221/1/(CRjRCjRZ ）212ifZZZUUF 12211221111CRCRjCCRR RRR 21CCC 21 RCRCjF 131 oo31jRC1o 2oo231 F3arctanoof 幅頻特性：幅頻特性：相頻特性：相頻特性：當(dāng)當(dāng)= =o o時(shí)，電路達(dá)到諧振，時(shí)，電路達(dá)到諧振，電路呈電路呈“電阻性電阻性”，此時(shí)，此時(shí)31 F 0f RCf 21o 幅值最大幅值最大RC1o 2、文氏電橋振蕩器的分析、文氏電橋振蕩器的分析1）組成）組成同相比例同

48、相比例放大電路放大電路RC選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)，兼正反饋網(wǎng)絡(luò)兼正反饋網(wǎng)絡(luò)Z1、Z2、 R3 與與R4形形成四個(gè)橋臂成四個(gè)橋臂2）起振條件及振蕩頻率）起振條件及振蕩頻率 RC網(wǎng)絡(luò)諧振時(shí)滿足自網(wǎng)絡(luò)諧振時(shí)滿足自激振蕩的相位平衡條件。激振蕩的相位平衡條件。RCf 21o 振蕩頻率：振蕩頻率：由同相放大電路：由同相放大電路：431RRA 由幅度起振條件：由幅度起振條件：31 F由選頻網(wǎng)絡(luò)可知，諧振時(shí)：由選頻網(wǎng)絡(luò)可知，諧振時(shí)：1 FA3 A或或432RR RCf 21o RC正弦波振蕩器只能用作低頻振蕩器。正弦波振蕩器只能用作低頻振蕩器。振蕩頻率的范圍：振蕩頻率的范圍：1Hz 1MHz例如，橋式振蕩器。例如

49、，橋式振蕩器。選選R=1k，C=200pF，則，則 fo=796HzRC正弦波振蕩器的振蕩頻率取決于正弦波振蕩器的振蕩頻率取決于R、C的數(shù)值。的數(shù)值。 若提高振蕩頻率若提高振蕩頻率fo ，必須選擇較小的，必須選擇較小的R和和C值。值。foR基本放大電路的負(fù)載加重；基本放大電路的負(fù)載加重；C受到管子結(jié)電容和分布電容的限制。受到管子結(jié)電容和分布電容的限制。當(dāng)振蕩頻率高于當(dāng)振蕩頻率高于1MHz時(shí)，采用時(shí)，采用LC正弦波振蕩器。正弦波振蕩器。RCf21o 總結(jié)：（1）RC振蕩電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，經(jīng)濟(jì)可靠。振蕩電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，經(jīng)濟(jì)可靠。（2）RC振蕩電路的振蕩頻率較低，最高不會(huì)超過(guò)振蕩電路的

50、振蕩頻率較低，最高不會(huì)超過(guò)200kHz。（3）RC振蕩電路的振蕩電路的RC選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻特性較差，因選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻特性較差，因而應(yīng)盡量使放大器件工作在線性區(qū)，故多采用負(fù)反饋而應(yīng)盡量使放大器件工作在線性區(qū)，故多采用負(fù)反饋的方法穩(wěn)幅和改善輸出波形。的方法穩(wěn)幅和改善輸出波形。 2121021CCCCLf LECRb1Rb2ReCeCbC2C1LcC1C2L+uce- -+ube - -(1)直流等效電路直流等效電路(2)交流等效電路交流等效電路五、改進(jìn)的電容三點(diǎn)式振蕩電路五、改進(jìn)的電容三點(diǎn)式振蕩電路210111121CCCLf 振蕩頻率振蕩頻率選擇選擇 C C1， C C2， 則：則：LCf 210

51、減小了三極管極間電容對(duì)振蕩頻率的影響，適用于減小了三極管極間電容對(duì)振蕩頻率的影響，適用于產(chǎn)生高頻振蕩，且頻率穩(wěn)定度高。產(chǎn)生高頻振蕩，且頻率穩(wěn)定度高。CMLLf)2(21210 在這個(gè)電路中三極管在這個(gè)電路中三極管VT1與外圍的電感器和電容器與外圍的電感器和電容器構(gòu)成了一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩器。它的交流等效電路（不構(gòu)成了一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩器。它的交流等效電路（不考慮考慮RP和和R2的作用如圖所示，當(dāng)圖中三極管基極有一的作用如圖所示，當(dāng)圖中三極管基極有一正信號(hào)時(shí)，由于三極管的反向作用使它的集電極信號(hào)為正信號(hào)時(shí)，由于三極管的反向作用使它的集電極信號(hào)為負(fù)。兩個(gè)電容器兩端的信號(hào)極性如圖所示，通過(guò)電容器負(fù)。兩

52、個(gè)電容器兩端的信號(hào)極性如圖所示，通過(guò)電容器的反饋，三極管基極上的信號(hào)與原來(lái)同相，由于這是正的反饋，三極管基極上的信號(hào)與原來(lái)同相，由于這是正反饋，所以電路可以產(chǎn)生振蕩，反饋，所以電路可以產(chǎn)生振蕩，RP和和R1的存在，消弱的存在，消弱了電路中的正反饋信號(hào)，使電路處于剛剛起振的狀態(tài)下。了電路中的正反饋信號(hào)，使電路處于剛剛起振的狀態(tài)下。 金屬探測(cè)器的振蕩頻率約為金屬探測(cè)器的振蕩頻率約為40KHz，主要由電感，主要由電感L 、電容器電容器C1、C2決定。調(diào)節(jié)電位器決定。調(diào)節(jié)電位器RP減小反饋信號(hào)，減小反饋信號(hào)，使電路處在剛剛起振的狀態(tài)。電阻器使電路處在剛剛起振的狀態(tài)。電阻器R2是三極管是三極管VT1的基

53、極偏置電阻。微弱的振蕩信號(hào)通過(guò)電容器的基極偏置電阻。微弱的振蕩信號(hào)通過(guò)電容器C4、電、電阻器送到由三極管阻器送到由三極管VT2、電阻器、電阻器R4、R5及電容器及電容器C5等組成的電壓放大器進(jìn)行放大。然后由二極管等組成的電壓放大器進(jìn)行放大。然后由二極管VD1和和VD2進(jìn)行整流，電容器進(jìn)行整流，電容器C6進(jìn)行濾波。整流濾波后的直進(jìn)行濾波。整流濾波后的直流電壓使三極管流電壓使三極管VT3導(dǎo)通，它的集電極為低電平，發(fā)導(dǎo)通，它的集電極為低電平，發(fā)光二極管光二極管VD3亮。亮。 在金屬探測(cè)器的電感探頭在金屬探測(cè)器的電感探頭L接近金屬物體時(shí)，振蕩接近金屬物體時(shí)，振蕩電路停振，沒(méi)有信號(hào)通過(guò)電容器電路停振，沒(méi)

54、有信號(hào)通過(guò)電容器C4，三極管，三極管VT3的基的基極得不到正電壓，所以三極管極得不到正電壓，所以三極管VT3截止，發(fā)光二極管截止，發(fā)光二極管熄滅。熄滅。電路工作原理電路工作原理 多諧振蕩器電路是一種矩形波產(chǎn)生電路多諧振蕩器電路是一種矩形波產(chǎn)生電路.這種電路不需要外加觸發(fā)信號(hào)這種電路不需要外加觸發(fā)信號(hào),便能連續(xù)地便能連續(xù)地, 周周期性地自行產(chǎn)生矩形脈沖期性地自行產(chǎn)生矩形脈沖.該脈沖是由基波和該脈沖是由基波和多次諧波構(gòu)成多次諧波構(gòu)成,因此稱為多諧振因此稱為多諧振 蕩器電路蕩器電路. 本節(jié)介紹用集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器。本節(jié)介紹用集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器。 6.2 多諧振蕩器多諧振蕩器 比較器的輸出

55、電壓經(jīng)一定延時(shí)，饋送作為比較器比較器的輸出電壓經(jīng)一定延時(shí)，饋送作為比較器的輸入電壓，使比較器自行翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生矩形波輸出。的輸入電壓，使比較器自行翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生矩形波輸出。 1、電路組成、電路組成RC積分電路積分電路延時(shí)兼反饋延時(shí)兼反饋遲滯比較器遲滯比較器開關(guān)電路開關(guān)電路限流限流電阻電阻6.2.1 用集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器用集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器2、工作原理、工作原理電路的正反饋系數(shù)電路的正反饋系數(shù)211RRRF zoFUFuu 比較電壓比較電壓設(shè)設(shè)t=0時(shí)，時(shí)，uC=0，uo=+UzzFUu 則則輸出電壓輸出電壓uo通過(guò)通過(guò)R向向C充電，充電，uC呈呈指數(shù)規(guī)律增加。指數(shù)規(guī)律增加。當(dāng)當(dāng)t = t1

56、，uCu+時(shí)，時(shí)，uo跳變?yōu)樘優(yōu)?Uz。zFUu 此時(shí)此時(shí)zFUu uo= Uz 此時(shí)此時(shí)C通過(guò)通過(guò)R放電，放電，uC呈指數(shù)呈指數(shù)規(guī)律減小。規(guī)律減小。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，輸出矩形波。振蕩，輸出矩形波。當(dāng)當(dāng)t = t2，uCu +時(shí)，時(shí)，uo跳變?yōu)樘優(yōu)?Uz。電容又被充電。電容又被充電。3、振蕩周期、振蕩周期t1 t2，電容放電。，電容放電。放電時(shí)間常數(shù)：放電時(shí)間常數(shù)： 1=RCz0FUuC ）（zUuC ）（11 zRCtCeFUtu ）（）（當(dāng)當(dāng)t = T1=T/2時(shí)，時(shí)，z2FUTuC ）（，代入上式，得，代入上式，得z2z11 2FUeFUTuRCTC ）（）（

57、FFRCT 11ln2 2121ln2RRRC振蕩頻率：振蕩頻率：Tf1 4、占空比可調(diào)的矩形波產(chǎn)生電路、占空比可調(diào)的矩形波產(chǎn)生電路 占空比：矩形波中高電平的持續(xù)時(shí)間與占空比：矩形波中高電平的持續(xù)時(shí)間與振蕩周期的比值。方波的占空比為振蕩周期的比值。方波的占空比為50%。%100%1002111 TT CRrR 1dw1 CRrRR 2d ww2 為改變輸出方波的占空比，可改變電容為改變輸出方波的占空比，可改變電容C的充、的充、放電時(shí)間常數(shù)。放電時(shí)間常數(shù)。占空比：占空比：其中其中rd是二極管是二極管D的導(dǎo)通電阻。的導(dǎo)通電阻。改變改變Rw 的中點(diǎn)位置，占空比就可改變。的中點(diǎn)位置，占空比就可改變。石

58、英晶體振蕩器最突出的特點(diǎn)就是振蕩頻率穩(wěn)定性好。石英晶體振蕩器最突出的特點(diǎn)就是振蕩頻率穩(wěn)定性好。一、石英晶體的特性一、石英晶體的特性1、基本特征、基本特征壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)： 在石英晶片的兩極加一電場(chǎng)，晶片將產(chǎn)生機(jī)械變形；在石英晶片的兩極加一電場(chǎng)，晶片將產(chǎn)生機(jī)械變形；反之若在晶片上施加機(jī)械壓力，在晶片相應(yīng)的方向上會(huì)反之若在晶片上施加機(jī)械壓力，在晶片相應(yīng)的方向上會(huì)產(chǎn)生一定的電場(chǎng)。產(chǎn)生一定的電場(chǎng)。壓電諧振：壓電諧振：固有頻率與晶片的切割方式、幾何形狀及尺寸有關(guān)。固有頻率與晶片的切割方式、幾何形狀及尺寸有關(guān)。6.2.2 用石英晶體構(gòu)成的多諧振蕩器用石英晶體構(gòu)成的多諧振蕩器2、石英晶體的等效電路、石英晶

59、體的等效電路符號(hào)：符號(hào)：（1）晶體不振動(dòng)時(shí)，等效為平板電容器）晶體不振動(dòng)時(shí)，等效為平板電容器C0 ，稱為靜電電，稱為靜電電容，一般為幾到幾十皮法。容，一般為幾到幾十皮法。（2）晶體振動(dòng)時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性用電感）晶體振動(dòng)時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性用電感L (10-3102H ) 等效，晶片的彈性用電容等效，晶片的彈性用電容 C (10-210-1PF )等效，晶片振等效，晶片振動(dòng)時(shí)的損耗用電阻動(dòng)時(shí)的損耗用電阻R (102)等效。等效。CC 03、石英晶體的諧振頻率、石英晶體的諧振頻率串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率LCf 21s并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率0s00p121CCfCCCCLf 此時(shí)串聯(lián)支路呈現(xiàn)為很小的

60、純電阻此時(shí)串聯(lián)支路呈現(xiàn)為很小的純電阻R，C0容抗遠(yuǎn)大于容抗遠(yuǎn)大于R，視為開路。，視為開路。 當(dāng)工作頻率大于當(dāng)工作頻率大于 fs 時(shí)，串聯(lián)支路呈感性，與時(shí)，串聯(lián)支路呈感性，與C0并聯(lián)并聯(lián)形成形成LC回路?；芈?。電抗頻率特性電抗頻率特性O(shè)fXfsfp容性容性容性容性感性感性純阻性純阻性 二、石英晶體振蕩電路二、石英晶體振蕩電路1 1、串聯(lián)型石英晶體多諧振蕩電路、串聯(lián)型石英晶體多諧振蕩電路 二、石英晶體振蕩電路二、石英晶體振蕩電路2 2、并聯(lián)型石英晶體多諧振蕩電路、并聯(lián)型石英晶體多諧振蕩電路 并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，常用于電子鐘表，計(jì)并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，常用于電子鐘表，計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘電路。算機(jī)的時(shí)