第章集成運算放大器

第8章

反饋放大器和集成運算放大器

8.1放大電路中的反饋8.2差動放大電路8.3集成運算放大器的簡介8.4運算放大器的線性應用

1.了解集成運放的基本組成及主要參數(shù)的意義。2.理解運算放大器的電壓傳輸特性，理解理想運算放大器并掌握其基本分析方法。3.理解用集成運放組成的比例、加減、微分和積分運算電路的工作原理，了解有源濾波器的工作原理。4.理解電壓比較器的工作原理和應用。本章要求8.1放大電路中的反饋

什么是放大電路中的反饋

反饋：將放大電路輸出端的信號(電壓或電流)的一部分或全部通過某種電路引回到輸入端。圖8.1反饋放大電路組成框圖直流反饋：反饋只對直流分量起作用，反饋元件只能傳遞直流信號。負反饋：反饋削弱凈輸入信號，使放大倍數(shù)降低。在振蕩器中引入正反饋，用以產(chǎn)生波形。交流反饋：反饋只對交流分量起作用，反饋元件只能傳遞交流信號。在放大電路中，出現(xiàn)正反饋將使放大器產(chǎn)生自激振蕩，使放大器不能正常工作。正反饋：反饋增強凈輸入信號，使放大倍數(shù)提高。引入交流負反饋的目的：改善放大電路的性能引入直流負反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點

反饋的類型1.反饋的分類2.反饋的類型1)根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用。電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用。如果反饋信號取自輸出電壓，叫電壓反饋。如果反饋信號取自輸出電流，叫電流反饋。2)根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號串聯(lián)，稱為串聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號并聯(lián)，稱為并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大，并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。負反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋負反饋的類型穩(wěn)定靜態(tài)工作點負反饋對放大電路性能的影響：1.降低放大器的放大倍數(shù)，提高放大信號的穩(wěn)定性2.減小非線性失真3.展寬頻帶4.串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大，并聯(lián)電阻使輸入電阻變小。8.1.3負反饋對放大電路性能的影響1.降低放大器的放大倍數(shù)，提高放大信號的穩(wěn)定性

開環(huán)放大倍數(shù)：在未接入反饋之前，電路未形成閉合回路時的放大倍數(shù)。這時。公式（8-1）

反饋系數(shù)：接入負反饋后，將反饋信號與輸出信號之比，定義為反饋系數(shù)F。

閉環(huán)放大倍數(shù)：引入負反饋后，環(huán)路閉合后輸出信號與環(huán)路輸入信號之比。公式（8-2）公式（8-3）表示凈輸生入信顛號，它幻玉是輸斬入信等號與猛反饋炮信號刷的差蜂值，喉即引入杏負反謎饋后匹，放綱大器離的閉你環(huán)放重大倍扛數(shù)降徒低了膠，且勇降低報為原戴放大冒倍數(shù)疊的1懼/汗（1鮮+A決F）劈燕。當伶AF社>坊>罪1時帽，說明廊閉環(huán)叛放大它倍數(shù)爸僅與賓反饋宵系數(shù)畫有關稿，由絹于反饋兵環(huán)節(jié)補一般膚都必銹須是鄰由線掩性元劣件構呢成，性愈能穩(wěn)竊定，簡因此閉環(huán)密放大善倍數(shù)隔穩(wěn)定。=-4.勞負鈴反饋律對輸賭入電崖阻的欠影響負反蔥饋對說輸入摟電阻掩的影止響，余取決視于反預饋網(wǎng)威絡在析輸入柄端的鉆連接殿方式飼。（a圾）串驗聯(lián)負植反饋羅方框調(diào)圖（b途）并吊聯(lián)負仁反饋耀方框慎圖串聯(lián)竟負反逗饋使輸入膝電阻替增大。并聯(lián)肆負反喘饋使輸入宿電阻館減小。串聯(lián)股負反己饋使輸入失電阻獅增大。并聯(lián)唉負反微饋使輸入盤電阻忠減小。串聯(lián)獲負反蕉饋使輸入鳳電阻酷增大。5.瀉負細反饋屯對輸房誠出電挑阻的皆影響負反屠饋對誘輸出罵電阻潔的影暑響，貢取決熟于反袍饋網(wǎng)致絡在曾輸出彈端的深取樣鞏量。（a鋸）電費壓負簽反饋烘方框財圖；（b歪）電煤流負黃反饋期方框窩圖電流蠢負反包饋穩(wěn)定鏟輸出饑電流。電壓舉負反阿饋穩(wěn)定庭輸出聯(lián)電壓。以上逼分析蜻說明奮：引烤入負漲反饋軟能改奏善放住大電近路的卸性能麥。那苗么，冷在實支際電信路中監(jiān)如何魯引入默負反屈饋呢棉？我下們歸籍納為秧以下梳三點憤：①要津穩(wěn)定紡交流層性能倡，應辣引入賊交流品負反牙饋；柜要穩(wěn)口定靜熱態(tài)工儀作點瞞，應攜引入干直流材負反把饋；③要急提高典輸入荒電阻虹，應趕引入展串聯(lián)喉負反冬饋；哪要減椅小輸罪入電庫阻，謊應引斥入并出聯(lián)負怖反饋他；②要抬穩(wěn)定貨輸出錘電壓禾，應畝引入伴電壓掀負反離饋；彩要穩(wěn)劉定輸糖出電尾流，旱應引臨入電胃流負怪反饋設；8.主2網(wǎng)差動控放大續(xù)電路8.乒2.銹1刮直接甘耦合辟放大暗電路楊的的溜問題零點鐮漂移就:若將直接喚耦合放大攤電路鈴的輸鋸入端賣短路鎮(zhèn)（ui=綢0）槳，理酷論上著講，填輸出另端應軟保持裕某個瘡固定揭值不愁變。繞然而堂，實庸際情增況并掛非如特此，太輸出夠電壓腸往往燃偏離鄭初始藍靜態(tài)偏值，趁出現(xiàn)苗了緩漿慢的洗、無前規(guī)則歇的漂旺移，柜這種患現(xiàn)象們稱為零點搏漂移。產(chǎn)生司零點甚漂移選的原旨因是德電源降電壓狠的波羽動，敢元器料件參蟻數(shù)的疾變化哄，特饅別是賺環(huán)境腰溫度糕的變扁化。當輸剖入級援放大胞電路踢的Q爆點由挪于某悉種原蘭因而占稍有批偏移漁時，點輸入霞級的罵輸出接電壓寶會發(fā)耽生微插小的憲變化儉，這投種緩技慢的療微小葬變化兼就會戀被逐探級放劈燕大，績致使境放大凳電路扣輸出尊端產(chǎn)宋生較丹大的劍漂移盾電壓贊，而春且級趁數(shù)越刷多，優(yōu)漂移賢越大澡；當泡漂移短電壓狂的大筐小可毀以和之有效填信號選電壓輛相比燭擬時壤，就終無法復分辨猜是有駁效信帖號電婚壓還密是漂棗移電伙壓，妥嚴重途時甚準至漂檢移電駛壓會閉淹沒嘉有用哨信號構，使擱放大業(yè)電路勸無法攤工作詞。因委此，溉設計凱電路暖時必叼須對淡此現(xiàn)予象加南以抑話制。零點部漂移波產(chǎn)生鄉(xiāng)豐的蓮原因域與危尸害：溫漂是直交接耦還合放壺大電輛路所疤特有密的現(xiàn)屑象，撥也是瘦最棘彈手的蒸問題轎。人削們采草用各余種補蛛償措寫施來忽抑制卷溫漂的，其逢中最價有效叼的方虎法是拉使用差動習放大舌電路來抑曉制零雄點漂永移。圖斗8.浴9繭基本毫差動殖放大之電路uo+–差動仰放大境電路覽是抑軍制零永點漂錘移最錦有效續(xù)的電侄路結態(tài)構。8.抹2.嬌3言差動暮放大丘電路騰的電粗壓放燃大倍客數(shù)差模筑輸入盾：在差擾動放值大電消路兩右輸入倆端分犯別輸易入大叉小相握等、秘相位講相反靜的信末號，再即ui1=移-ui2時，雁這種找輸入籠方式橫稱為差模體輸入，所蠶輸入豪的信咳號稱萄為差模拆輸入適信號。共模尤輸入岸：在差央動放盜大電殲路兩從輸入嚇端分椅別輸枯入大柿小相堪等、貪相位評相同諸的信乒號，猾即ui1=ui2時，灑這種崇輸入戚方式絮稱為共模泡輸入，所桃輸入益的信驕號稱費為共模引輸入蛇信號。差模卸電壓練放大忙倍數(shù)表示瞞為公式液（碗8-殺9）共模娛電壓腔放大鳳倍數(shù)表示碌為公式岸（猶8-短13謀）可看異出：議差動旬放大晨電路亦對共磁模信嘗號無勤放大振，而類對差宴模信畢號有賴放大酸，可雷以概暗括為要：輸入些有差或別，意輸出沿就變孩動；輸入彼無差夢別，飾輸出如就不青動。這暈就是耳差動褲放大久電路伴名稱抬的由圣來。共模用抑制告比：在差近動放悶大電束路的面輸出嶼電壓咽中，球總希勿望差殿模輸場出電近壓越穴大越規(guī)好，趴而共援模輸浴出電姐壓越悼小越逮好，純?yōu)榱所o表明剃差動烘放大洪電路恰對差模痕信號漿的放匙大能鍬力及對共模壁信號止的抑項制能騙力，常銅用共模艇抑制懶比作為悠一項暗重要疑技術糞指標扁來衡喇量。定義或為放袍大電換路對差模牲信號死的電嗽壓放奴大倍顯數(shù)Aud與對共模制信號耗的放舅大倍早數(shù)Auc之比供的絕扛對值阿，即公式闖（斤8-腫16朗）顯然籠，共模凈抑制撐比越敵大，逃抑制辯共模墳信號國的能期力越獨強，涉對于腹雙端筑輸出雨的差娘動放出大電風路，廉若電用路完甩全對涂稱，永則共構模電殊壓放夸大倍刑數(shù)等號于零禮，共豬模抑盟制比動趨于制無窮羞大。對于疫實際揭電路蠅，雖欠然共它模抑眾制比筆不能切趨于擇無窮移大，削但也崇希望共模辨抑制旬比數(shù)值枕越大狐越好頭。8.蜜3集成紗運算專放大動器的斬簡介8.什3.讀1蹤蝶集腰成運鳴算放臂大器習的特臣點集成厘運算必放大匆器是即一種決具有童很高弄放大太倍數(shù)右的多貌級直預接耦騾合放杰大電撤路。切是發(fā)市展最投早、房誠應用摸最廣響泛的字一種豆模擬悄集成指電路哲。特點陜：高車增益既、高緒可靠室性、訊低成地本、欠小尺盟寸圖社8.攏15扭集諒成運幫算放狂大器禮內(nèi)部閥組成印原理像框圖+UCC–UEEuou–u+電路羅的簡寨單說雞明輸入級中間級輸出級同相輸入端輸出端反相輸入端輸入鄰級：輸入晚電阻懲高，躁能減小甲零點減漂移和抑制解干擾受信號，都豆采用鈔帶恒昨流源炒的差動進放大顫電路。中間尾級：要求鞭電壓沖放大再倍數(shù)腔高。鬼常采異用帶垃恒流聞源的共發(fā)縮慧射極科放大違電路構成裁。輸出嚷級：與負腎載相杜接，忽要求侍輸出侄電阻乏低，掩帶負愿載能咽力強蠶，一往般由射極倆輸出等器構成侮。圖喝8.翅16腰L嘩M7矮41企管腳澤圖LM小74叢1通境用型冒集成紫運算鑼放大激器的耕管腳兆排列毒如圖蓬8.舊15群所示顆，各鼠管腳謠的用負途是1腳謝和5統(tǒng)腳為仔外接這調(diào)零污電位把器的翼兩個樓端子批，一冤般只榆需在耀這兩斃個引劈燕腳上魄接入鏈10項KΩ枝線繞霧電位冒器，丙即可裕調(diào)零斯；2腳工為反逼相輸脾入端腦，由此菠端接胞輸入杠信號敗，則額輸出糕信號佩與輸憤入信厚號是詠反相頂?shù)模?腳悄為同傲相輸橋入端紐奉，由此端晶接輸遮入信若號，克則輸朋出信戰(zhàn)號與視輸入愚信號蟻是同釀相的；6腳水為輸籠出端忍；4寬腳為充負電數(shù)源端闊，接貸-旗3王～昨-1你8克V電床源；7腳疾為正懼電源板端，品接獻+3湯～鉗+伴18騾V鄉(xiāng)豐電源嗽8贈腳為圍空腳唯。（a室）集乞成運帥放國更際標視準符得號（b礎）習漲慣通趣用畫洪法符脅號圖著8.金16顆集延成運亂放的拔符號集成箭運放抖的符懶號如車圖8射.1菌6所拴示，喬圖（埋a）耍中“茂”表抗示信依號的勸傳輸惹方向誰，“促∞”萄表示放大頃倍數(shù)掘為理盤想條萌件無蓮窮大。兩曾個輸王入端鵝中，黎“-歉”號私表示蜓反相避輸入源端，備電壓仇用“窩u-灶”表倚示，脫“+稈”號予表示栗同相隨輸入劃端，遲電壓諸用“刪u+?！北砦鍪尽Ｐ艌D（謎b）右中“庸A”亞習慣薦通用皇符號閑，表喘示該擇器件磁為集拐成運剝算放據(jù)大器枕。8.任3.各2嶼理從想運吼算放憤大器（1障）開環(huán)飽差模旺電壓壓放大漿倍數(shù)趨近穩(wěn)于無化窮大詳；（3稼）輸出旅阻抗趨近熟于零絮；（4多）共模區(qū)抑制家比趨近堅于無奴窮大肅；（2返）輸入葛阻抗趨近蠢于無躁窮大崇；理想捐運算誦放大乒器及墾其主槍要特割點把具籍有理截想?yún)⒄覕?shù)的柳集成驕運算雷放大懼器稱艘為理覆想集粥成運鼠算放交大器翻。它拉是為喚了簡種化運合放電盾路分咐析過殘程而住提出信的一職種理攏想化耳器件躬，它廣的主泳要特龍點：8.嘆4運算著放大腸器的杠線性橡運用集成趙運算跟放大菊器與膀外部閉電阻饒、電驅容、紡半導日體器限件等她構成偶閉環(huán)愁電路撤后，共能對孝各種流模擬弄信號示進行啄比例譽、加膏法、輝減法枕、微邀分、狀積分夾、對晴數(shù)、懇反對怠數(shù)、俗乘法擔和除鼠法等島運算呈。運算骨放大蹦器工罪作在脂線性剩區(qū)時蛛，改變虧輸入煤電路液和反必饋電害路的劇結構墾形式，就倆可以鋸實現(xiàn)痛不同娘的運狂算。“虛猾短”者和“茄虛斷贈”圖旨8.把18胃帶粥負反橋饋的揚運放損電路（1軍）由于他理想型集成慈運放開環(huán)趨差模掛電壓毒放大貸倍數(shù)融趨近歪于無換窮大，故評可以消認為屈兩個地輸入礎端間緣瑞的差菊模電例壓近鬧似為府零，即uid=u--u+待≈摘0，即u丈-赤=獸u+，由于俱兩個插輸入究端間主的電稍壓近泛似為覽零，勺而又六不是譽短路拳，故搜稱為姨“虛離短”高。（2敏）由淘于理想傾集成遺運放抄的輸梅入電吐阻趨淋近于著無窮提大，故堅可以才認為機兩個慰輸入爸端不膀取電撞流，即i瞧-宵=固i+御≈恩0，這彼樣，喊輸入四端相鴿當于騎斷路稅，而雅又不僅是斷莊開，用稱為生“虛睡斷”閱。8.掏4.營1貍比例堪運算1.反相舍比例林運算ifi1i–i+uoRFuiR2R1++––++–因要崖求靜貴態(tài)時u+、u對地敲電阻易相同噴，平衡油電阻R2=R1//RF（8導-1盤8）（8吐-1肯9）例：電路毅如下譽圖所思示，咸已知R1=阿10哥k，RF=芽50坑k崖。求：落1.Auf、R2；2.湖若R1不變罷，要證求Auf為–10衫，則RF、R2應為好多守少？解：1.Auf=–RFR1=倒–5淋010儀=敏–禁5R2=R1RF=1題0背5勸0(10秩+5殃0)=艇8.翅3k2.因Auf=–RF/R1=–RF10=–10故得RF=–AufR1=活–(他–10悲)10熔=藍10邁0kR2=字10昨貪1驗00(10御+曾10悉0)鋒=宗9孟.電1kuoRFuiR2R1++––++–2.士同相絕比例屢運算uoRFuiR2R1++––++–因要敗求靜弟態(tài)時u+、u對地跌電阻研相同蕉，所以平衡蹦電阻R2=R1//RFu+u–當R1=且R2社=RF時，uo=荒ui，Auf=邪1，稱電歡壓跟齊隨器啊。uoRFuiR2R1++––++–由運弱放構逼成的鴿電壓赤跟隨器輸入敲電阻策高、錄輸出電阻淘低，其跟壁隨性鉤能比射極璃輸出晴器更獄好。左圖失是一蝦電壓尊跟隨敲器，渴電源療經(jīng)兩賺個電龜阻分亭壓后遍加在句電壓賭跟隨掙器的可輸入展端，當負欣載RL變化顆時，霉其兩內(nèi)端電競壓uo不會綿隨之介變化爽。uo+–++–15kRL15k+15V7.5k例：8.賀4.鉛3汁加何法運倉算電挖路反相鞏加法脊運算冊電路若R蹈1碰=肅R2科=銅R錢3孝=