《電工與電子技術(shù)》第7章集成運(yùn)算放大器

1、第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.1集成運(yùn)放是具有很高開環(huán)電壓放大倍數(shù)的直接耦合放大器集成運(yùn)放是具有很高開環(huán)電壓放大倍數(shù)的直接耦合放大器.輸入級輸入級 差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器輸出級輸出級 射極輸出器或互補(bǔ)對稱功率放大器射極輸出器或互補(bǔ)對稱功率放大器中間級中間級 電壓放大器電壓放大器偏置電路偏置電路 由鏡像恒流源等電路組成由鏡像恒流源等電路組成輸入級輸入級偏置電路偏置電路中間級中間級輸出級輸出級輸出輸出反相反相輸入輸入同相同相輸入輸入+UCCuo+- -UEET12T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T17T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8

2、R9R10R11R12C第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器uiuou+u+ +7.112345678+UCC空空腳腳輸出輸出端端調(diào)零調(diào)零電位器電位器反相反相輸入輸入同相同相輸入輸入- -UEE調(diào)零調(diào)零電位器電位器信號傳信號傳輸方向輸方向運(yùn)放開環(huán)運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) ui = u u+或或 ui = u+ u A運(yùn)放開環(huán)運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.1（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)）開環(huán)電壓放大倍數(shù) Auo；( Auo 104 ) 運(yùn)放線性工作狀態(tài)下的差模電壓放大倍數(shù)運(yùn)放線性工作狀態(tài)下的差模電壓放大倍數(shù)（2）開環(huán)差模輸入電阻）開環(huán)差模輸入電

3、阻 rid； ( rid 105 )（3）開環(huán)輸出電阻）開環(huán)輸出電阻 ro； ( ro 104，或，或80dB )（6）通頻帶）通頻帶 fBW 運(yùn)放的性能指標(biāo)用以下參數(shù)來表示，運(yùn)放的參數(shù)繁運(yùn)放的性能指標(biāo)用以下參數(shù)來表示，運(yùn)放的參數(shù)繁多，只介紹涉及差模特性和共模特性的主要參數(shù)。多，只介紹涉及差模特性和共模特性的主要參數(shù)。 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.11. 開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù) Auo 2. 開環(huán)差模輸入電阻開環(huán)差模輸入電阻 rid 3. 開環(huán)輸出電阻開環(huán)輸出電阻 ro 04. 共模抑制比共模抑制比 KCMR 5. 通頻帶通頻帶 fBW 運(yùn)放的理想化模型是一組理想化的

4、參數(shù)，運(yùn)放的理想化模型是一組理想化的參數(shù)，是將實(shí)際運(yùn)放等效為理想運(yùn)放的條件。是將實(shí)際運(yùn)放等效為理想運(yùn)放的條件。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.1 定義：定義：uo= f ( ui )，其中其中 ui = u+ u UOMUOMuoui0UOMUOMUimUimuiuo0uiuou+u+ +線性區(qū)線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)在開環(huán)條件下，運(yùn)放的線性區(qū)非常窄，在開環(huán)條件下，運(yùn)放的線性區(qū)非常窄，Uim為為 V量級。量級。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.1相當(dāng)于相當(dāng)于兩輸入端之間兩輸入端之間短路短路。對于理想運(yùn)放對于理想運(yùn)放 rid 即即 相當(dāng)于相當(dāng)于兩輸入端之間兩輸入端之間斷路斷路

5、。有有 +iiuiriduo +iiuiuo +idiirui uoo-iAuuuu 對于理想運(yùn)放對于理想運(yùn)放 Auo ，ui 0運(yùn)放在線性區(qū)運(yùn)放在線性區(qū)符合運(yùn)算關(guān)系符合運(yùn)算關(guān)系第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.1因?yàn)榇嬖谪?fù)反饋信號因?yàn)榇嬖谪?fù)反饋信號, 同相輸入同相輸入端端 由由“虛斷路虛斷路”原則原則 ii = 0 , 有有 u+= 0 當(dāng)同相輸入端接地時(shí)，當(dāng)同相輸入端接地時(shí)，由由“虛短路虛短路”原則原則u+iiuo +R1RFR2u_ui+iiuo +R1RFR2u_u+ui當(dāng)反相輸入端接地時(shí)當(dāng)反相輸入端接地時(shí),運(yùn)放工作在運(yùn)放工作在狀態(tài)的必要條件：狀態(tài)的必要條件：第第7章章 集成

6、運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.1“虛斷路虛斷路”原則仍然成立。原則仍然成立。對于理想運(yùn)放對于理想運(yùn)放相當(dāng)于兩輸入端之間相當(dāng)于兩輸入端之間 斷路斷路 注意注意: “虛短路虛短路”原則原則 有有 +iiuiuo +當(dāng)輸入信號變化時(shí)，輸出信號并不隨之變化。當(dāng)輸入信號變化時(shí)，輸出信號并不隨之變化。UOM = VCC (12 )VUOMUOMUimUimuiuo0線性區(qū)線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.2由虛斷路由虛斷路 id 0加上深度負(fù)反饋加上深度負(fù)反饋得輸出與輸入的關(guān)系得輸出與輸入的關(guān)系i1ifidauouiR2R1RF +對對a點(diǎn)列點(diǎn)列KCL方程方程 i1= id

7、+ if ifi1FouRRu 由虛地由虛地,1i1Rui FofRui 代入方程代入方程 i1= if第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.2得閉環(huán)電壓放大倍數(shù)得閉環(huán)電壓放大倍數(shù)平衡電阻平衡電阻若取若取 R1 = RF 電路成為反相器電路成為反相器 uo = uiAuf = 1放大倍數(shù)放大倍數(shù)uouiR2R1RF +i1ifidai1FouRRu 1FioufRRuuA 在靜態(tài)時(shí)，從運(yùn)放在靜態(tài)時(shí)，從運(yùn)放的兩個(gè)輸入端向外看的兩個(gè)輸入端向外看去去所接的電阻應(yīng)相等所接的電阻應(yīng)相等 。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.2代入代入 if = i1由給定條件由給定條件RF R4，可忽略可

8、忽略RF在輸出回路在輸出回路對對R4 的分流作用的分流作用反相比例運(yùn)算電路如圖，反相比例運(yùn)算電路如圖，設(shè)設(shè): RFR4 ，求，求Auf。uouiR2R1RF +i1ifidaR4R3uo+得得o434ouRRRu 由虛地由虛地,1i1Rui FofRui 有：有： 431Fiouf1RRRRuuA第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.2由虛斷路由虛斷路 id = 0，有，有 u+ = ui 由虛短路由虛短路 u+ = u 由分壓關(guān)系由分壓關(guān)系閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù) 平衡電阻平衡電阻of11f-uRRRuu 故有故有i1F1Fo11uRRuRRu 1Fiouf1RRuuAuoui

9、R2R1RF + uf +idu+uof11fiuRRRuu 得得第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.2 可得可得 uoui +由虛短路由虛短路 u+ = u 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 具有射極輸出器的所有優(yōu)點(diǎn)具有射極輸出器的所有優(yōu)點(diǎn)1. 輸出電壓輸出電壓uo 與輸入電壓與輸入電壓ui同相且相等，故稱為同相同相且相等，故稱為同相 跟隨器或電壓跟隨器，而且性能更加優(yōu)良。跟隨器或電壓跟隨器，而且性能更加優(yōu)良。2. 同相跟隨器的輸入電阻很高（約為運(yùn)放的開環(huán)輸入同相跟隨器的輸入電阻很高（約為運(yùn)放的開環(huán)輸入 電阻），幾乎不從信號源吸取電流；電阻），幾乎不從信號源吸取電流；3. 輸出電阻很低，帶負(fù)

10、載能力強(qiáng)。輸出電阻很低，帶負(fù)載能力強(qiáng)。 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.2ui2ui1ui2i11FouRRu uRRu1Fo12i3231F1uRRRRR ui1 單獨(dú)作用時(shí)，輸出分量為單獨(dú)作用時(shí)，輸出分量為ui2 單獨(dú)作用時(shí)，輸出分量為單獨(dú)作用時(shí)，輸出分量為ui1 和和 ui2 共同作用時(shí)，輸出為共同作用時(shí)，輸出為1i1F2i3231Fooo1uRRuRRRRRuuu ui1RF R2R1 +u+R3uo平衡電阻平衡電阻第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器1. 反相輸入反相輸入 2. 同相輸入同相輸入3. 差動(dòng)輸入差動(dòng)輸入再代入再代入KCL方程，導(dǎo)出方程，導(dǎo)出 uo與與 u

11、i 的關(guān)系的關(guān)系再代入方程再代入方程 u+= u- - ，導(dǎo)出，導(dǎo)出uo與與ui的關(guān)系的關(guān)系利用虛地原則，導(dǎo)出利用虛地原則，導(dǎo)出 ui、uo與電流的關(guān)系，與電流的關(guān)系，利用虛斷路原則，導(dǎo)出利用虛斷路原則，導(dǎo)出 ui與與u+的關(guān)系，的關(guān)系，uo與與u- -的關(guān)系的關(guān)系利用疊加原理，分別求反相輸入的輸出分量利用疊加原理，分別求反相輸入的輸出分量 uo 和同相輸入的輸出分量和同相輸入的輸出分量 uo在輸出端疊加在輸出端疊加 uo= uo + uo以上分析方法不僅可用于比例運(yùn)算，也可用于其它線性電路以上分析方法不僅可用于比例運(yùn)算，也可用于其它線性電路.7.2第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.

12、2 在集成運(yùn)放發(fā)展的早期，主要用于模擬計(jì)算機(jī)的加、減、在集成運(yùn)放發(fā)展的早期，主要用于模擬計(jì)算機(jī)的加、減、乘、除、積分、微分、對數(shù)和指數(shù)等各種運(yùn)算，故將乘、除、積分、微分、對數(shù)和指數(shù)等各種運(yùn)算，故將“運(yùn)算運(yùn)算放大器放大器”的名稱保留至今。下面通過例題說明的運(yùn)放線性應(yīng)的名稱保留至今。下面通過例題說明的運(yùn)放線性應(yīng)用。用。電路如圖，電路如圖，試推導(dǎo)其試推導(dǎo)其運(yùn)算關(guān)系式；運(yùn)算關(guān)系式； 并根據(jù)并根據(jù) ui 波形，畫出波形，畫出uo的波形。的波形。由虛地由虛地,1i1Rui dtduCdtduCioFCFFf R1CFR2+uoA2ui i1if+ uCF 代入代入 i1 = if ，并整理，得，并整理，得

13、dtuCRu iF1o1反相積分電路反相積分電路 當(dāng)輸入為方波時(shí)，在輸出電壓的當(dāng)輸入為方波時(shí)，在輸出電壓的線性范圍內(nèi)，輸出為三角波。線性范圍內(nèi)，輸出為三角波。uiuo解解：第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.2求輸出信號求輸出信號 uo 與輸入信號與輸入信號 ui 的運(yùn)算關(guān)系式的運(yùn)算關(guān)系式(設(shè)設(shè)R1= R2) 。 i22Fi11F1ouRRuRRuA1：反相加法運(yùn)算；：反相加法運(yùn)算；A2：反相積分運(yùn)算：反相積分運(yùn)算dtuCRu 1o4o1 dtuuCRRRi2i141FR1RFR2R4CR5+uoui1A2A1R3uo1 ui2 i2i11FuuRR 解：解：第第7章章 集成運(yùn)算放大器

14、集成運(yùn)算放大器7.2求輸出信號求輸出信號 uo 與輸入信號與輸入信號 ui 的運(yùn)算關(guān)系式；的運(yùn)算關(guān)系式； 并根據(jù)并根據(jù) ui 波形，畫出波形，畫出 uo 的波形的波形。解：解：RFC1R+uouiA2 i1if 反相微分運(yùn)算反相微分運(yùn)算,i11dtduCi 由虛地，有由虛地，有FofRui 代入代入 i1 = if ，并整理，得，并整理，得 當(dāng)輸入為方波時(shí)，在輸出電壓的當(dāng)輸入為方波時(shí)，在輸出電壓的線性范圍內(nèi)，輸出為尖脈沖。線性范圍內(nèi)，輸出為尖脈沖。dtduCRui1Fo uiuo第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器解：解：利用疊加原理：利用疊加原理：7.21 i4312o1uRRRRu 2

15、i4321212o11uRRRRRRRu 當(dāng)當(dāng)ui1、ui2分別作用時(shí)，有分別作用時(shí)，有2i43121uRRRR 1 i2i4312ooo1uuRRRRuuu 當(dāng)當(dāng) ui1、ui2共同作用共同作用 43121 i2iou1RRRRuuuA電路如圖，電路如圖，試推導(dǎo)其電壓放大倍數(shù)為試推導(dǎo)其電壓放大倍數(shù)為 。1 i2iouuuuA 放大倍數(shù)放大倍數(shù)uoR1+A1R4ui1 +A2R3R1ui2R2R2 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器PID調(diào)節(jié)器電路如圖，推導(dǎo)調(diào)節(jié)器電路如圖，推導(dǎo) uo 與與 ui 的運(yùn)算關(guān)系式。的運(yùn)算關(guān)系式。整理得整理得i1 = iC1+ iR1 uo= uRF + uC

16、F代入代入 i1 = if 解：解：由由KCL由虛地由虛地dtduCRuii11i1 由由KCLdtiCRiu fFFfo1dtdtduCRuCRdtduCRuu i11iFFi11io1 dtuCRdtduCRuCCRRuiF1i1FiF11Fo17.2uoRC1 +uiRFCFR1 i1iC1iR1if+ uRF + uCF 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器PID調(diào)節(jié)器電路如圖，推導(dǎo)調(diào)節(jié)器電路如圖，推導(dǎo) uo 與與 ui 的運(yùn)算關(guān)系式。的運(yùn)算關(guān)系式。 dtuCRdtduCRuCCRRuiF1i1FiF11Fo17.2：若將：若將 RF 短路，則有短路，則有 dtuCRuCCuiF1

17、iF1o1電路成為電路成為。若將若將 CF 短路，則有短路，則有uCF= 0，有有 dtduCRuRRui1Fi1Fo電路成為電路成為。uoRC1 +uiRFCFR1 i1iC1iR1if+ uRF + uCF 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.2測量放大器電路如圖，推導(dǎo)測量放大器電路如圖，推導(dǎo) uo 與輸入的運(yùn)算關(guān)系式。與輸入的運(yùn)算關(guān)系式。解：解： 第一級由第一級由A1和和A2組成同相并聯(lián)差動(dòng)運(yùn)組成同相并聯(lián)差動(dòng)運(yùn)算電路，有很好的對算電路，有很好的對稱性，第二級稱性，第二級A3為減為減法運(yùn)算電路。法運(yùn)算電路。 由虛短路由虛短路 uA = u1 = ui1uB = u2 = ui2 o

18、1o21P1Pi1i2ABuuRRRRuuuu o1o2FouuRRu i1i2P1Fo21uuRRRRu 調(diào)整調(diào)整RP , 可改變電路可改變電路的電壓放大倍數(shù)。的電壓放大倍數(shù)。uoRP R1 +R1RRFuo2AB +ui1A1 +A2A3ui2uo1RRF第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3AFxoxixdxf xi 總輸入信號總輸入信號xd 凈輸入信號凈輸入信號放大電路放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)開環(huán)：信號只有正向傳輸開環(huán)：信號只有正向傳輸閉環(huán)：信號既有正向傳輸，也有反向傳輸，即存在反饋。閉環(huán)：信號既有正向傳輸，也有反向傳輸，即存在反饋。xo 輸出信號輸出信號xf 反饋信號反饋信號

19、 x 既可以是電壓，也可以是電流。既可以是電壓，也可以是電流。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達(dá)式的一般表達(dá)式1+ AF 稱為反饋深度稱為反饋深度AF 稱為環(huán)路增益稱為環(huán)路增益AFxoxixdxf AFAxxxxxx 1/dfdddofdoiofxxxxxA 正反饋正反饋 xd = xi + xf負(fù)反饋負(fù)反饋 xd = xi xf開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)doxxA 反饋系數(shù)反饋系數(shù)ofxxF 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達(dá)式的一般表達(dá)式1+ AF 稱為反饋深度稱為反饋深度AF 稱為環(huán)路增益稱為環(huán)路增

20、益AFxoxixdxf AFAxxxxxx 1/dfdddofdoiofxxxxxA 正反饋正反饋 xd = xi + xf負(fù)反饋負(fù)反饋 xd = xi xf開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)doxxA 反饋系數(shù)反饋系數(shù)ofxxF 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3當(dāng)當(dāng) 1+ AF 1 時(shí)，（即深度負(fù)反饋）時(shí)，（即深度負(fù)反饋）FAFAAFAA11f 的閉環(huán)放大倍數(shù)的閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達(dá)式的一般表達(dá)式1+ AF 稱為反饋深度稱為反饋深度AF 稱為環(huán)路增益稱為環(huán)路增益AFxoxixdxf AFAxxA 1iof開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)doxxA 反饋系數(shù)反饋系數(shù)ofxx

21、F 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3電壓反饋電壓反饋輸出端輸出端電流反饋電流反饋輸入端輸入端串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋主要分析交流負(fù)反饋的類型及其判別。主要分析交流負(fù)反饋的類型及其判別。+AFRLuo+uS+ui+udufRS+12342 1 3 4 在在2-2 ，反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò) F 與放與放大電路大電路A相并聯(lián)，即輸出電相并聯(lián)，即輸出電壓壓 uo加在加在F 的輸入端的輸入端 3-3 ，故必有反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出信號故必有反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出信號 uf uo，uf的變化也必然反映的變化也必然反映uo的變化。的變化。將這種對輸出電壓進(jìn)行采樣的反饋方式稱為將這種對輸出電壓進(jìn)行采樣的反饋

22、方式稱為。電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓。電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3+AFRLuo+uS+ui+udufRS+12342 1 3 4 在放大電路的輸入端，在放大電路的輸入端，反饋信號與輸入信號相串反饋信號與輸入信號相串聯(lián)，并均以電壓形式出現(xiàn)聯(lián)，并均以電壓形式出現(xiàn)進(jìn)行比較進(jìn)行比較, 故為故為。ud = ui uf當(dāng)三個(gè)電壓極性相同時(shí)，有當(dāng)三個(gè)電壓極性相同時(shí)，有 ud ui 。 串聯(lián)負(fù)反饋的反饋效果與串聯(lián)負(fù)反饋的反饋效果與RS有關(guān)，有關(guān)，RS越小，越小，uS 越接近越接近恒壓源，輸入電壓恒壓源，輸入電壓 ui 越穩(wěn)定，越穩(wěn)定，uf 的變化對的變化對ud 的影響越

23、大，的影響越大，反饋效果就越明顯。特別是當(dāng)反饋效果就越明顯。特別是當(dāng)RS = 0 時(shí)，時(shí)，uf 的變化全部轉(zhuǎn)的變化全部轉(zhuǎn)化成化成 ud 的變化，反饋效果最好。的變化，反饋效果最好。 反饋的加入使凈輸入信號減小，故為反饋的加入使凈輸入信號減小，故為。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3將電路與負(fù)反饋框圖對比可見：將電路與負(fù)反饋框圖對比可見：ud uf +RL+R1R2RF+uoA+ui+ ud+ + ufRLR1R2RF+uoA+ui+ +AFRLuo+uS+ui+udufRS+12342 1 3 4 運(yùn)放為基本放大電路運(yùn)放為基本放大電路A，反饋，反饋網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)F 由電阻由電阻RF和和R

24、1串聯(lián)組成。串聯(lián)組成。 總輸入電壓總輸入電壓 ui、反饋電壓、反饋電壓 uf 、和凈輸入電壓和凈輸入電壓ud，三者均以電壓，三者均以電壓形式出現(xiàn)形式出現(xiàn) 故為故為串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋；uf 與與uo 成正比成正比 為為電壓反饋電壓反饋;第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3ud+ + ufRLR1R2RF+uoA+ui+ +AFRLuo+uS+ui+udufRS+12342 1 3 4 oF11fuRRRu 反饋電壓反饋電壓將輸出電壓的一部分送回到將輸出電壓的一部分送回到輸入端。在輸入回路，三個(gè)輸入端。在輸入回路，三個(gè)電壓均為真實(shí)極性，有電壓均為真實(shí)極性，有ud = ui uf ui 為為

25、負(fù)反饋負(fù)反饋反饋系數(shù)反饋系數(shù)F11ofRRRuuF 由于引入深度負(fù)反饋由于引入深度負(fù)反饋1F1F111fRRRRRFA 此式與前邊的推導(dǎo)相同。此式與前邊的推導(dǎo)相同。反饋類型：反饋類型：第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3AFRL+uo+RSifiSiiidui 從輸入端分析，反饋網(wǎng)絡(luò)輸從輸入端分析，反饋網(wǎng)絡(luò)輸出端與放大器輸入端相并聯(lián)，出端與放大器輸入端相并聯(lián)，反饋信號與輸入信號進(jìn)行并聯(lián)反饋信號與輸入信號進(jìn)行并聯(lián)比較，故為并聯(lián)反饋。輸入端比較，故為并聯(lián)反饋。輸入端從輸出端分析仍為電壓反饋；從輸出端分析仍為電壓反饋；當(dāng)三個(gè)電流的實(shí)際方向與圖中的假定方向相同時(shí)，有當(dāng)三個(gè)電流的實(shí)際方向與圖中

26、的假定方向相同時(shí)，有id ii if 的引入使凈輸入電流減小，故為負(fù)反饋。的引入使凈輸入電流減小，故為負(fù)反饋。三個(gè)信號必定以電流三個(gè)信號必定以電流 if 的形式出現(xiàn)，其關(guān)系為的形式出現(xiàn)，其關(guān)系為 id = ii if 。 并聯(lián)負(fù)反饋的反饋效果與信號源內(nèi)阻并聯(lián)負(fù)反饋的反饋效果與信號源內(nèi)阻RS有關(guān)，有關(guān)，RS的阻值的阻值越大越大, 信號源越接近恒流源，輸入電流信號源越接近恒流源，輸入電流 ii 越穩(wěn)定。特別是當(dāng)越穩(wěn)定。特別是當(dāng)RS 開路時(shí)，開路時(shí)，if 的變化全部轉(zhuǎn)化成的變化全部轉(zhuǎn)化成 id 的變化，反饋效果最好。的變化，反饋效果最好。 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3FRL +R1

27、R2RF+uoAiiidif+ui+ab：反饋類型為：反饋類型為 。 放大電路放大電路A仍為運(yùn)放；仍為運(yùn)放；反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)F由電阻由電阻RF構(gòu)成，構(gòu)成，它將輸出電壓轉(zhuǎn)換成反饋它將輸出電壓轉(zhuǎn)換成反饋電流電流 if。由。由“虛地虛地” ，有，有FofRui uo 為為電壓反饋電壓反饋 輸入端三個(gè)量均以電流形輸入端三個(gè)量均以電流形式出現(xiàn)，故為式出現(xiàn)，故為并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋。id = ii ifif 的真實(shí)極性為從的真實(shí)極性為從ab，有，有 ii 為為負(fù)反饋負(fù)反饋AFRL+uo+RSifiSiiidui第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 在輸出端，反饋網(wǎng)絡(luò)與放大電在輸出端，反饋網(wǎng)絡(luò)與放大電路為

28、串聯(lián)，反饋信號取自輸出路為串聯(lián)，反饋信號取自輸出電流電流io (即負(fù)載即負(fù)載RL中的電流中的電流), 形形成電流反饋，因此構(gòu)成電流串聯(lián)負(fù)反饋。成電流反饋，因此構(gòu)成電流串聯(lián)負(fù)反饋。7.3+AFRLuo+uS+ui+udufRS+io由由“虛斷路虛斷路” ，有，有 iR1 ioioiR1ud+ + ufRLR1R2A+ui+ + uo電流負(fù)反饋能夠穩(wěn)定輸出電流電流負(fù)反饋能夠穩(wěn)定輸出電流。反饋電壓為反饋電壓為 uf = iR1R1 io R1uf io 為為電流反饋；電流反饋；ud = ui uf ui 為串聯(lián)負(fù)反饋為串聯(lián)負(fù)反饋：反饋類型為：反饋類型為 。從輸入端分析為串聯(lián)負(fù)反饋。從輸入端分析為串聯(lián)

29、負(fù)反饋。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3AF+RSifiSiiiduiRLuo+io 由以上三種反饋類型的分由以上三種反饋類型的分析結(jié)論及框圖中輸入、輸出析結(jié)論及框圖中輸入、輸出回路的聯(lián)接方式可看出，其回路的聯(lián)接方式可看出，其反饋類型為電流并聯(lián)負(fù)反饋。反饋類型為電流并聯(lián)負(fù)反饋。 +uoRFR2R1 +ifRRL+uRioiiidiR+ui反饋網(wǎng)絡(luò)由反饋網(wǎng)絡(luò)由RF和采樣電阻和采樣電阻R組成。組成。 設(shè)設(shè)RF R，有，有if io，可認(rèn)為，可認(rèn)為在輸出端在輸出端 uR= ( io+ if ) R io R由由“虛地虛地”oFoFRfiRRiRui 在輸入端在輸入端 id = ii i

30、f ii：反饋類型為：反饋類型為 。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3 對于單級運(yùn)放，若反饋元件從運(yùn)放輸出端連接到反相對于單級運(yùn)放，若反饋元件從運(yùn)放輸出端連接到反相輸入端時(shí)，構(gòu)成負(fù)反饋。這是由于輸出信號與輸入信號極輸入端時(shí)，構(gòu)成負(fù)反饋。這是由于輸出信號與輸入信號極性相反，必然削弱輸入信號，使性相反，必然削弱輸入信號，使xd xi，因此形成正反饋。，因此形成正反饋。 對于多級電路，則需用瞬時(shí)極性法進(jìn)行判別對于多級電路，則需用瞬時(shí)極性法進(jìn)行判別 (見例題見例題)。 反饋類型的判別：是指判別正、負(fù)反饋；串聯(lián)、并聯(lián)反饋類型的判別：是指判別正、負(fù)反饋；串聯(lián)、并聯(lián)反饋；電壓、電流反饋，重點(diǎn)討論

31、交流反饋類型的判別。反饋；電壓、電流反饋，重點(diǎn)討論交流反饋類型的判別。 若已判定某反饋為正反饋，則不必進(jìn)行其他反饋類型若已判定某反饋為正反饋，則不必進(jìn)行其他反饋類型的判別；的判別；只有只有判定判定為負(fù)反饋時(shí)，才需要判別其反饋類型。為負(fù)反饋時(shí)，才需要判別其反饋類型。 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 一般來說，若一般來說，若xf 與與 xi分別接到運(yùn)放的兩個(gè)輸入端時(shí)分別接到運(yùn)放的兩個(gè)輸入端時(shí), 二者二者必以電壓形式在輸入端進(jìn)行比較，即凈輸入信號必以電壓形式在輸入端進(jìn)行比較，即凈輸入信號ud = ui uf。所以凡以電壓形式進(jìn)行比較的，即是所以凡以電壓形式進(jìn)行比較的，即是； 若若 xf 與

32、與 xi 接到運(yùn)放的同一個(gè)輸入端時(shí)，二者必以電流分接到運(yùn)放的同一個(gè)輸入端時(shí)，二者必以電流分流的形式在輸入端進(jìn)行比較流的形式在輸入端進(jìn)行比較, 即凈輸入信號即凈輸入信號id = ii if。所以凡。所以凡以電流形式在進(jìn)行比較的，即是以電流形式在進(jìn)行比較的，即是。 在放大電路輸出端，根據(jù)反饋信號的采樣方式來區(qū)別在放大電路輸出端，根據(jù)反饋信號的采樣方式來區(qū)別電壓負(fù)反饋或電流負(fù)反饋。電壓負(fù)反饋或電流負(fù)反饋。 一種簡單的判別方法：設(shè)將負(fù)載一種簡單的判別方法：設(shè)將負(fù)載 RL兩端對交流短路，兩端對交流短路，或在負(fù)載或在負(fù)載 RL上并聯(lián)一個(gè)大容量電容，使輸出電壓上并聯(lián)一個(gè)大容量電容，使輸出電壓 uo= 0，7

33、.3第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器將輸出端負(fù)載兩端短路，或在負(fù)載將輸出端負(fù)載兩端短路，或在負(fù)載 RL上上并聯(lián)一個(gè)大容量電容，使輸出電壓并聯(lián)一個(gè)大容量電容，使輸出電壓 uo= 0。7.3CuiR2R1RF +RL uo+Cuo+uiR2R1RF +RRLio第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3CioRF5RF2R4R3 +RF1R2R1 +uo1A1A2RF3R6R5 +A3RF4RLR uf +uouo2ifii+uRid+ud+ui判斷電路中的反饋元件及其反饋類型。判斷電路中的反饋元件及其反饋類型。+ 反饋元件反饋元件及反饋類型及反饋類型級間反饋級間反饋局部反饋局部反饋利

34、用瞬時(shí)極性法判斷級間反饋性質(zhì)利用瞬時(shí)極性法判斷級間反饋性質(zhì): 標(biāo)出各級的瞬時(shí)極性標(biāo)出各級的瞬時(shí)極性.RF1RF2RF3RF4RF5, R, R2 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 電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器反饋類型：串聯(lián)反饋類型：串聯(lián) 電壓電壓 負(fù)反饋負(fù)反饋電流電流反饋類型的判別反饋類型的判別uiuoA1A2+uoRF1R1R2RFR4R3R5R6RF2RLuf 與與uo 成正比成正比io+ + uf + ud +7.3第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3 負(fù)

35、反饋的引入穩(wěn)定了放大器的輸出信號，在輸入信負(fù)反饋的引入穩(wěn)定了放大器的輸出信號，在輸入信號不變的情況下，提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。號不變的情況下，提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。負(fù)反饋降低了放大倍數(shù)負(fù)反饋降低了放大倍數(shù), ,但也帶來放大器性能的改善。但也帶來放大器性能的改善。對對閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù) 中的中的 A求導(dǎo)：求導(dǎo)：AFAA 1f AAAFAFAAAFAFdAdAf2f11111111 AdAAFAdA 11ff整理得整理得閉環(huán)放大倍數(shù)的穩(wěn)定性比開環(huán)時(shí)提高了閉環(huán)放大倍數(shù)的穩(wěn)定性比開環(huán)時(shí)提高了( (1+ AF) )倍。倍。相對變化量減小為相對變化量減小為AF 11AdAAdAff通常用相對變化量

36、通常用相對變化量 和和 衡量放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。衡量放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.30.707Au0AufffHAuAuf0Au00.707Auf0fHffBWffBW：加入負(fù)反饋使放大器的通頻帶展寬。加入負(fù)反饋使放大器的通頻帶展寬。0放大器的幅頻特性放大器的幅頻特性 定性解釋為：定性解釋為：當(dāng)輸出信號減小，當(dāng)輸出信號減小，反饋信號也隨之反饋信號也隨之減小，凈輸入信減小，凈輸入信號相對增大，使號相對增大，使放大器輸出信號放大器輸出信號的下降程度減小，的下降程度減小，放大倍數(shù)相應(yīng)提高。放大倍數(shù)相應(yīng)提高。 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 設(shè)設(shè) ui 為正弦波

37、，開環(huán)為正弦波，開環(huán)放大器發(fā)生非線性失真。放大器發(fā)生非線性失真。 加入負(fù)反饋以后，放加入負(fù)反饋以后，放大倍數(shù)下降，使輸出信大倍數(shù)下降，使輸出信號進(jìn)入非線性區(qū)的部分號進(jìn)入非線性區(qū)的部分減少，從而削弱減少，從而削弱了非線性失真。了非線性失真。7.3uf：負(fù)反饋改善了波形失真。負(fù)反饋改善了波形失真。AuouiF加入負(fù)反饋加入負(fù)反饋無負(fù)反饋無負(fù)反饋uoAuiuduiuf 改善失真的效改善失真的效果取決于失真的果取決于失真的嚴(yán)重程度和反饋嚴(yán)重程度和反饋深度的大小。深度的大小。 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器由由 uf = AF ud = (1+AF) ri riuiudufiiri+uiiir

38、iidif+開環(huán)開環(huán)idiiur ifdiiifiuuiur 閉環(huán)閉環(huán)開環(huán)開環(huán)idiiur 由由 if = AF id閉環(huán)閉環(huán)fdiiiifiiuiur ii1rAFr 7.3第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器定性定性解釋：電壓負(fù)反饋穩(wěn)定了輸出電壓，使放大器解釋：電壓負(fù)反饋穩(wěn)定了輸出電壓，使放大器更趨向于恒壓源，因而輸出電阻減小。更趨向于恒壓源，因而輸出電阻減小。定性定性解釋：電流負(fù)反饋穩(wěn)定了輸出電流，使放大器解釋：電流負(fù)反饋穩(wěn)定了輸出電流，使放大器更趨向于恒流源，因而輸出電阻增大。更趨向于恒流源，因而輸出電阻增大。7.3第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.3判斷分壓式偏置電路的

39、反饋類型。判斷分壓式偏置電路的反饋類型。RB2CE+UCCRCC1C2TRL+RB1uo+ui+ReREuS+RS交流通路交流通路反饋電壓反饋電壓 uf = ie Re ic= io 電流反饋電流反饋凈輸入電壓凈輸入電壓 ud = ube = ui uf ui 負(fù)反饋負(fù)反饋 +uouS+icTR L+uf RSReieib+ube io+ui+輸入端三個(gè)量均以電壓形式出現(xiàn)輸入端三個(gè)量均以電壓形式出現(xiàn) 串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋 Re 引入了引入了 交、直流串聯(lián)電流負(fù)反饋。交、直流串聯(lián)電流負(fù)反饋。畫出交流通路，為簡化分析，忽略了畫出交流通路，為簡化分析，忽略了RB1 和和RB2。第第7章章 集成運(yùn)算放大器

40、集成運(yùn)算放大器7.3判斷射極輸出器的反饋類型。判斷射極輸出器的反饋類型。uf = uo ，輸出電壓全部反饋到輸入端。，輸出電壓全部反饋到輸入端。RE 引入了引入了是串聯(lián)比較，是串聯(lián)比較，且三者同相，且三者同相，uf 削弱了削弱了ube。 凈輸入信號凈輸入信號ud = ube = ui uf ui +UCCC1C2TRL+RBuo+ui+RERSuS+uf+ube故有故有 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.4將模擬輸入信號將模擬輸入信號ui與某參考電壓與某參考電壓UR 進(jìn)行比較。進(jìn)行比較。利用理想運(yùn)放的電壓傳輸特性利用理想運(yùn)放的電壓傳輸特性 uo= f ( ui )。用于波形產(chǎn)生和變換

41、、模數(shù)轉(zhuǎn)換及越限報(bào)警等場合用于波形產(chǎn)生和變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換及越限報(bào)警等場合運(yùn)放大多處于開環(huán)狀態(tài)或正反饋狀態(tài)運(yùn)放大多處于開環(huán)狀態(tài)或正反饋狀態(tài)據(jù)此來判斷輸入信號的大小和極性。據(jù)此來判斷輸入信號的大小和極性。由高電平由高電平 低電平低電平由低電平由低電平 高電平高電平當(dāng)二者相等時(shí)當(dāng)二者相等時(shí), uo 產(chǎn)生躍變產(chǎn)生躍變第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.4UOMUOMuiuo0R1R2uoui+ 當(dāng)當(dāng) ui 0 時(shí)，時(shí)，uo = UOM由理想運(yùn)放開環(huán)的性質(zhì)得由理想運(yùn)放開環(huán)的性質(zhì)得畫出比較器的電壓傳輸特性畫出比較器的電壓傳輸特性即即 ui 0 時(shí)，時(shí)，uo = UZ若接入雙向穩(wěn)壓管若接入雙向穩(wěn)壓管D

42、Z (R3)，即可實(shí)現(xiàn)雙向限幅。，即可實(shí)現(xiàn)雙向限幅。UZUZR3UZDZ穩(wěn)壓值穩(wěn)壓值 (UZ+ UD) UZ第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器根據(jù)輸入電壓波形畫出輸出電壓波形。根據(jù)輸入電壓波形畫出輸出電壓波形。UOMUOM0uott00uiuiuoR1R2ui+ uoUOMUOM：1. 若在輸出端加入限幅后，輸出波形有何變化？若在輸出端加入限幅后，輸出波形有何變化？2. 若若ui 從同相端加入，輸出波形有何變化？從同相端加入，輸出波形有何變化？7.4第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.4UZDZR1R2uoui+ R3若加入?yún)⒖茧妷喝艏尤雲(yún)⒖茧妷?UR，有，有0ui /Vuo /

43、V設(shè)設(shè)UR= 5V和和3V， UZ = 8V，畫出輸出波形。，畫出輸出波形。8t80uo/VURui UR 時(shí)，時(shí)，uo = UZt0ui/V101053t880uo/V3885第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器電壓電壓 ui 即是即是電壓比較器的門限電平電壓比較器的門限電平UT。對于過零比較器對于過零比較器 門限電平門限電平 UT = 0 0u+ u 時(shí)，時(shí)，uo 0 ；輸出端不接輸出端不接 DZ時(shí)，時(shí)， uo = UOM輸出端接輸出端接 DZ 限幅時(shí)，限幅時(shí)，uo = UZu+ u 時(shí)，時(shí)，uo 0 ；對于電壓比較器對于電壓比較器 門限電平門限電平 UT = UR 7.4滿足滿足u+

44、= u 時(shí)對應(yīng)的輸入時(shí)對應(yīng)的輸入第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.4UZUZUT2UT10uiuoR1R2uoui+ R3UZDZRF 過零比較器和電壓比較過零比較器和電壓比較器靈敏度高，但抗干擾能器靈敏度高，但抗干擾能力較差力較差。為此，在電路中。為此，在電路中加入正反饋，形成具有滯加入正反饋，形成具有滯回特性的比較器，可大大回特性的比較器，可大大提高比較器的抗干擾能力。提高比較器的抗干擾能力。 反相輸入過零滯回比較器的反相輸入過零滯回比較器的電壓傳輸特性類似于磁滯回線，電壓傳輸特性類似于磁滯回線，具有兩個(gè)門限電平具有兩個(gè)門限電平( (閾值電壓閾值電壓) )：當(dāng)當(dāng)uiUT1時(shí)時(shí),

45、uo從從UZ UZ：當(dāng)當(dāng)uiUT2到到ui 0 時(shí)，電壓傳輸時(shí)，電壓傳輸7.4第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5：信號發(fā)生器（或稱振蕩器）是一種不需要外加輸入：信號發(fā)生器（或稱振蕩器）是一種不需要外加輸入 信號即能產(chǎn)生一定頻率和幅度的信號波形的電路。信號即能產(chǎn)生一定頻率和幅度的信號波形的電路。：按輸出波形分：按輸出波形分正弦波發(fā)生器正弦波發(fā)生器非正弦波發(fā)生器非正弦波發(fā)生器方波發(fā)生器方波發(fā)生器三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器正弦波正弦波振蕩器振蕩器按振蕩頻率分按振蕩頻率分按選頻網(wǎng)絡(luò)的按選頻網(wǎng)絡(luò)的組成元件分組成元件分低頻振蕩器低頻振蕩器高頻振蕩器高頻振蕩器RC 振蕩器振

46、蕩器LC 振蕩器振蕩器石英晶體石英晶體振蕩器振蕩器RC 橋式電路橋式電路RC 移相式電路移相式電路雙雙T 型型RC電路電路第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器udS21uiuouf+ AF7.5 當(dāng)放大器滿足一定條件時(shí)當(dāng)放大器滿足一定條件時(shí), ,不需外加輸入信號不需外加輸入信號, ,在輸出端在輸出端卻有一定頻率和幅度的信號產(chǎn)生卻有一定頻率和幅度的信號產(chǎn)生, ,這種現(xiàn)象稱為自激振蕩。這種現(xiàn)象稱為自激振蕩。 當(dāng)當(dāng)S合于合于1時(shí)，時(shí)， ui =ud當(dāng)當(dāng)S合于合于2后，如果滿足：后，如果滿足：uf = ui = ud_ 正反饋正反饋則輸出電壓保持不變。則輸出電壓保持不變。反饋系數(shù)反饋系數(shù)開環(huán)電壓放

47、大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù) 設(shè)電路輸出電壓為正弦波，設(shè)電路輸出電壓為正弦波，各個(gè)電壓均可用相量表示。各個(gè)電壓均可用相量表示。doUUA ofUUF 第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器相位和幅值條件必須同時(shí)滿足相位和幅值條件必須同時(shí)滿足, 才能產(chǎn)生等幅振蕩。才能產(chǎn)生等幅振蕩。所以自激振蕩的條件為所以自激振蕩的條件為S21uiuduouf+ AF由于有由于有反饋系數(shù)反饋系數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù)doUUA ofUUF dfUU 1ofdo UUUUFA1 FA = A + F = 2n 即即 Uf = Ud，有，有(n = 0, 1, 2, )同相位，即同相位，即與與要求要求dfUU幅

48、值相等幅值相等與與要求要求dfUU7.5第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5幅度特性幅度特性Uom=f (Ufm)Ufm1Uom1Ufm2Uom2AUfmUomo自激振蕩的建立過程自激振蕩的建立過程在在時(shí)應(yīng)滿足：時(shí)應(yīng)滿足：Uf Ud 開始上電時(shí)，電路中有開始上電時(shí)，電路中有一個(gè)小的擾動(dòng)，引起一個(gè)小的擾動(dòng)，引起輸出輸出Uom0，經(jīng)正反饋產(chǎn)生，經(jīng)正反饋產(chǎn)生Ufm1,再通過不斷放大再通過不斷放大反饋反饋再再放大放大再反饋，使振幅再反饋，使振幅Uom m不斷增大不斷增大, ,一直到達(dá)交一直到達(dá)交點(diǎn)點(diǎn) A 時(shí)，才穩(wěn)定下來。時(shí)，才穩(wěn)定下來。Ufm3Uom0Uom3反饋特性反饋特性Ufm=FUom

49、即即1 FA振蕩器形成等幅振蕩。振蕩器形成等幅振蕩。1 FA當(dāng)滿足：當(dāng)滿足：第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5（3）選頻網(wǎng)絡(luò)：決定了振蕩頻率）選頻網(wǎng)絡(luò)：決定了振蕩頻率 f0 的高低的高低（1）放大電路）放大電路（2）正反饋網(wǎng)絡(luò)）正反饋網(wǎng)絡(luò)三極管放大器、差動(dòng)放大器和運(yùn)放等三極管放大器、差動(dòng)放大器和運(yùn)放等電阻電阻 R、電感、電感 L、電容、電容C 和變壓器等和變壓器等RC電路電路、LC電路和石英晶體等電路和石英晶體等由此構(gòu)成由此構(gòu)成RC振蕩器振蕩器、LC振蕩器、振蕩器、和石英晶體振蕩器等和石英晶體振蕩器等第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5RC橋式橋式正弦波振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)采

50、用正弦波振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)采用RC串并聯(lián)電路。串并聯(lián)電路。其電壓放大倍數(shù)為其電壓放大倍數(shù)為由運(yùn)放構(gòu)成由運(yùn)放構(gòu)成的同相比例運(yùn)算電路的同相比例運(yùn)算電路. .由由RC串并聯(lián)電路組成，由串并聯(lián)電路組成，由 uf 作為輸入信號作為輸入信號 ui。 +uoR2uiu+R1RF+ RCCRuf+選頻選頻電路電路1Fu1RRA 由由RC串并聯(lián)電路組成串并聯(lián)電路組成同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5U1(j )U2(j )RRCC+0 ( ) 0| T (j ) | 90 90 0 031頻率特性頻率特性 00 |T(j ) | ( ) 01/30 0 90 90 03

51、11120 ，時(shí)，時(shí)，UURC（參見（參見3.6節(jié)）節(jié)）第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器RCf210 uou+R1RF+ RCCRuf+選頻選頻電路電路滿足滿足 = A + F = 0 的條件的條件 同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路 A= 0 應(yīng)使同相比例運(yùn)算電路應(yīng)使同相比例運(yùn)算電路311Ffou RRUUA311of0 UUFRC時(shí)，時(shí)， 1 FA為滿足為滿足 的條件，的條件， 即即 RF = 2R1而而 RF 2R10311120 ，時(shí)，時(shí)，UURC7.5第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5 用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻電阻 RT 代替代替 RF。 如

52、果選用具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，如果選用具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻， 應(yīng)接在何處？應(yīng)接在何處？uou+R1RF+ RCCRuf+選頻選頻電路電路同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路RT RT 的性質(zhì)的性質(zhì)為：當(dāng)溫度升高時(shí)，為：當(dāng)溫度升高時(shí)，RT的阻的阻值減小。使電路從開始滿足值減小。使電路從開始滿足起振條件起振條件 RF 2R1 ，到輸出到輸出電壓幅值增大后自動(dòng)滿足等電壓幅值增大后自動(dòng)滿足等幅振蕩條件幅振蕩條件 RF = 2R1。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5 實(shí)際的振蕩電路常采用反向?qū)嶋H的振蕩電路常采用反向并聯(lián)的二極管作為穩(wěn)幅電路。并聯(lián)的二極管作為穩(wěn)幅電路。 當(dāng)當(dāng)Uom較小時(shí)，較小

53、時(shí)，D截止，電阻截止，電阻 R 作為負(fù)反饋電阻的一部分；作為負(fù)反饋電阻的一部分； 當(dāng)當(dāng) Uom 較大時(shí)，較大時(shí)，D導(dǎo)通，電導(dǎo)通，電阻阻 R / RD R 改變了負(fù)反饋的改變了負(fù)反饋的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)穩(wěn)幅。強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)穩(wěn)幅。uou+R1RF+ RCCRuf+選頻選頻電路電路同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路D1RFD2R二極管穩(wěn)幅的工作原理：二極管穩(wěn)幅的工作原理：第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5 改變改變R或或 C 的數(shù)值均可的數(shù)值均可調(diào)節(jié)輸出電壓的頻率調(diào)節(jié)輸出電壓的頻率f0。 選頻特性較差，波形不夠好，選頻特性較差，波形不夠好，用于要求不高的場合。用于要求不高的場合。RRR1R

54、1C1C2C3C4C5C1C2C3C4C5RCf210 電路簡單成本低，調(diào)整電路簡單成本低，調(diào)整方便，方便， f0可至甚低頻?？芍辽醯皖l。第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器1. 判斷相位條件判斷相位條件: 是否引入正反饋是否引入正反饋 2. 判斷幅值條件：將判斷幅值條件：將 f = f0 帶入帶入 AF 的表達(dá)式的表達(dá)式但增益太大，波形嚴(yán)重失真；但增益太大，波形嚴(yán)重失真；且振蕩穩(wěn)定，波形較好；且振蕩穩(wěn)定，波形較好；3. 求振蕩頻率求振蕩頻率f = f0 選頻網(wǎng)絡(luò)的固有頻率選頻網(wǎng)絡(luò)的固有頻率若若則電路不能產(chǎn)生振蕩；則電路不能產(chǎn)生振蕩；1 FA則電路能產(chǎn)生振蕩，則電路能產(chǎn)生振蕩，1FA則電路

55、能產(chǎn)生振蕩，則電路能產(chǎn)生振蕩，F(xiàn)A 1 1 = A+ F = 2n (n = 0, 1, 2, )7.5第第7章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5 uCRDZuoR2R1 + UZCR3+i充充i放放 電路由兩部分組成：運(yùn)放構(gòu)電路由兩部分組成：運(yùn)放構(gòu)成的滯回電壓比較器和成的滯回電壓比較器和 RC 充充放電回路構(gòu)成的積分器。滯回放電回路構(gòu)成的積分器。滯回電壓比較器使運(yùn)放形成正反饋電壓比較器使運(yùn)放形成正反饋,決定了輸出電壓的波形為方波決定了輸出電壓的波形為方波;RC充放電回路的參數(shù)決定了方充放電回路的參數(shù)決定了方波的周期。輸出端的穩(wěn)壓管波的周期。輸出端的穩(wěn)壓管 DZ起限幅作用，電阻起限幅作用，電阻 R3為為DZ 的限的限流電阻。流電阻。正