第章集成運(yùn)算放大器

第8章

反饋放大器和集成運(yùn)算放大器

8.1放大電路中的反饋8.2差動(dòng)放大電路8.3集成運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)介8.4運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用

1.了解集成運(yùn)放的基本組成及主要參數(shù)的意義。2.理解運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性，理解理想運(yùn)算放大器并掌握其基本分析方法。3.理解用集成運(yùn)放組成的比例、加減、微分和積分運(yùn)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(yīng)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(hào)(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(duì)直流分量起作用，反饋元件只能傳遞直流信號(hào)。負(fù)反饋：反饋削弱凈輸入信號(hào)，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(duì)交流分量起作用，反饋元件只能傳遞交流信號(hào)。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(qiáng)凈輸入信號(hào)，使放大倍數(shù)提高。引入交流負(fù)反饋的目的：改善放大電路的性能引入直流負(fù)反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)

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(hào)不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用。電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用。如果反饋信號(hào)取自輸出電壓，叫電壓反饋。如果反饋信號(hào)取自輸出電流，叫電流反饋。2)根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)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(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，稱為串聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)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(fù)反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋的類型穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)負(fù)反饋對(duì)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(hào)的穩(wěn)定性2.減小非線性失真3.展寬頻帶4.串聯(lián)負(fù)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(fù)反饋對(duì)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(hào)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(shí)的放大倍數(shù)。這時(shí)。公式（8-1）

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

閉環(huán)放大倍數(shù)：引入負(fù)反饋后，環(huán)路閉合后輸出信號(hào)與環(huán)路輸入信號(hào)之比。公式（8-2）公式（8-3）表示凈輸生入信顛號(hào)，它幻玉是輸斬入信等號(hào)與猛反饋炮信號(hào)刷的差蜂值，喉即引入杏負(fù)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(bào)為原戴放大冒倍數(shù)疊的1懼/汗（1鮮+A決F）劈燕。當(dāng)伶AF社>坊>罪1時(shí)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(guān)稿，由絹于反饋兵環(huán)節(jié)補(bǔ)一般膚都必銹須是鄰由線掩性元劣件構(gòu)呢成，性愈能穩(wěn)竊定，簡(jiǎn)因此閉環(huán)密放大善倍數(shù)隔穩(wěn)定。=-4.勞負(fù)鈴反饋律對(duì)輸賭入電崖阻的欠影響負(fù)反蔥饋對(duì)說輸入摟電阻掩的影止響，余取決視于反預(yù)饋網(wǎng)威絡(luò)在析輸入柄端的鉆連接殿方式飼。（a圾）串驗(yàn)聯(lián)負(fù)植反饋羅方框調(diào)圖（b途）并吊聯(lián)負(fù)仁反饋耀方框慎圖串聯(lián)竟負(fù)反逗饋使輸入膝電阻替增大。并聯(lián)肆負(fù)反喘饋使輸入宿電阻館減小。串聯(lián)股負(fù)反己饋使輸入失電阻獅增大。并聯(lián)唉負(fù)反微饋使輸入盤電阻忠減小。串聯(lián)獲負(fù)反蕉饋使輸入鳳電阻酷增大。5.瀉負(fù)細(xì)反饋屯對(duì)輸房誠出電挑阻的皆影響負(fù)反屠饋對(duì)誘輸出罵電阻潔的影暑響，貢取決熟于反袍饋網(wǎng)致絡(luò)在曾輸出彈端的深取樣鞏量。（a鋸）電費(fèi)壓負(fù)簽反饋烘方框財(cái)圖；（b歪）電煤流負(fù)黃反饋期方框窩圖電流蠢負(fù)反包饋穩(wěn)定鏟輸出饑電流。電壓舉負(fù)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(fù)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(shí)支際電信路中監(jiān)如何魯引入默負(fù)反屈饋呢棉？我下們歸籍納為秧以下梳三點(diǎn)憤：①要津穩(wěn)定紡交流層性能倡，應(yīng)辣引入賊交流品負(fù)反牙饋；柜要穩(wěn)口定靜熱態(tài)工儀作點(diǎn)瞞，應(yīng)攜引入干直流材負(fù)反把饋；③要急提高典輸入荒電阻虹，應(yīng)趕引入展串聯(lián)喉負(fù)反冬饋；哪要減椅小輸罪入電庫阻，謊應(yīng)引斥入并出聯(lián)負(fù)怖反饋他；②要抬穩(wěn)定貨輸出錘電壓禾，應(yīng)畝引入伴電壓掀負(fù)反離饋；彩要穩(wěn)劉定輸糖出電尾流，旱應(yīng)引臨入電胃流負(fù)怪反饋設(shè)；8.主2網(wǎng)差動(dòng)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(diǎn)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(yīng)軟保持裕某個(gè)瘡固定揭值不愁變。繞然而堂，實(shí)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(lán)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(diǎn)搏漂移。產(chǎn)生司零點(diǎn)甚漂移選的原旨因是德電源降電壓狠的波羽動(dòng)，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(dāng)輸剖入級(jí)援放大胞電路踢的Q爆點(diǎn)由挪于某悉種原蘭因而占稍有批偏移漁時(shí)，點(diǎn)輸入霞級(jí)的罵輸出接電壓寶會(huì)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(huì)戀被逐探級(jí)放劈燕大，績(jī)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(jí)趁數(shù)越刷多，優(yōu)漂移賢越大澡；當(dāng)泡漂移短電壓狂的大筐小可毀以和之有效填信號(hào)選電壓輛相比燭擬時(shí)壤，就終無法復(fù)分辨猜是有駁效信帖號(hào)電婚壓還密是漂棗移電伙壓，妥嚴(yán)重途時(shí)甚準(zhǔn)至漂檢移電駛壓會(huì)閉淹沒嘉有用哨信號(hào)構(gòu)，使擱放大業(yè)電路勸無法攤工作詞。因委此，溉設(shè)計(jì)凱電路暖時(shí)必叼須對(duì)淡此現(xiàn)予象加南以抑話制。零點(diǎn)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(bǔ)蛛償措寫施來忽抑制卷溫漂的，其逢中最價(jià)有效叼的方虎法是拉使用差動(dòng)習(xí)放大舌電路來抑曉制零雄點(diǎn)漂永移。圖斗8.浴9繭基本毫差動(dòng)殖放大之電路uo+–差動(dòng)仰放大境電路覽是抑軍制零永點(diǎn)漂錘移最錦有效續(xù)的電侄路結(jié)態(tài)構(gòu)。8.抹2.嬌3言差動(dòng)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(dòng)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(hào)，再即ui1=移-ui2時(shí)，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(hào)稱萄為差模拆輸入適信號(hào)。共模尤輸入岸：在差央動(dòng)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(píng)相同諸的信乒號(hào)，猾即ui1=ui2時(shí)，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(hào)稱費(fèi)為共模引輸入蛇信號(hào)。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(dòng)旬放大晨電路亦對(duì)共磁模信嘗號(hào)無勤放大振，而類對(duì)差宴模信畢號(hào)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(dòng)；輸入彼無差夢(mèng)別，飾輸出如就不青動(dòng)。這暈就是耳差動(dòng)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(dòng)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(chǎng)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(dòng)烘放大洪電路恰對(duì)差模痕信號(hào)漿的放匙大能鍬力及對(duì)共模壁信號(hào)止的抑項(xiàng)制能騙力，常銅用共模艇抑制懶比作為悠一項(xiàng)暗重要疑技術(shù)糞指標(biāo)扁來衡喇量。定義或?yàn)榉排鄞箅姄Q路對(duì)差模牲信號(hào)死的電嗽壓放奴大倍顯數(shù)Aud與對(duì)共模制信號(hào)耗的放舅大倍早數(shù)Auc之比供的絕扛對(duì)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(hào)國的能期力越獨(dú)強(qiáng)，涉對(duì)于腹雙端筑輸出雨的差娘動(dòng)放出大電風(fēng)路，廉若電用路完甩全對(duì)涂稱，永則共構(gòu)模電殊壓放夸大倍刑數(shù)等號(hào)于零禮，共豬模抑盟制比動(dòng)趨于制無窮羞大。對(duì)于疫實(shí)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(yùn)算專放大動(dòng)器的斬簡(jiǎn)介8.什3.讀1蹤蝶集腰成運(yùn)鳴算放臂大器習(xí)的特臣點(diǎn)集成厘運(yùn)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(jí)直預(yù)接耦騾合放杰大電撤路。切是發(fā)市展最投早、房誠應(yīng)用摸最廣響泛的字一種豆模擬悄集成指電路哲。特點(diǎn)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(yùn)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(jiǎn)寨單說雞明輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)同相輸入端輸出端反相輸入端輸入鄰級(jí)：輸入晚電阻懲高，躁能減小甲零點(diǎn)減漂移和抑制解干擾受信號(hào)，都豆采用鈔帶恒昨流源炒的差動(dòng)進(jìn)放大顫電路。中間尾級(jí)：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(gòu)成裁。輸出嚷級(jí)：與負(fù)腎載相杜接，忽要求侍輸出侄電阻乏低，掩帶負(fù)愿載能咽力強(qiáng)蠶，一往般由射極倆輸出等器構(gòu)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(yùn)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(fù)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(gè)樓端子批，一冤般只榆需在耀這兩斃個(gè)引劈燕腳上魄接入鏈10項(xiàng)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(hào)敗，則額輸出糕信號(hào)佩與輸憤入信厚號(hào)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(hào)，克則輸朋出信戰(zhàn)號(hào)與視輸入愚信號(hào)蟻是同釀相的；6腳水為輸籠出端忍；4寬腳為充負(fù)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(xiàn)+3湯～鉗+伴18騾V鄉(xiāng)豐電源嗽8贈(zèng)腳為圍空腳唯。（a室）集乞成運(yùn)帥放國更際標(biāo)視準(zhǔn)符得號(hào)（b礎(chǔ)）習(xí)漲慣通趣用畫洪法符脅號(hào)圖著8.金16顆集延成運(yùn)亂放的拔符號(hào)集成箭運(yùn)放抖的符懶號(hào)如車圖8射.1菌6所拴示，喬圖（埋a）耍中“茂”表抗示信依號(hào)的勸傳輸惹方向誰，“促∞”萄表示放大頃倍數(shù)掘?yàn)槔肀P想條萌件無蓮窮大。兩曾個(gè)輸王入端鵝中，黎“-歉”號(hào)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(hào)予表示栗同相隨輸入劃端，遲電壓諸用“刪u+?！北砦鍪?。信圖（謎b）右中“庸A”亞習(xí)慣薦通用皇符號(hào)閑，表喘示該擇器件磁為集拐成運(yùn)剝算放據(jù)大器枕。8.任3.各2嶼理從想運(yùn)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(jiān)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(yùn)算誦放大乒器及墾其主槍要特割點(diǎn)把具籍有理截想?yún)⒄覕?shù)的柳集成驕運(yùn)算雷放大懼器稱艘為理覆想集粥成運(yùn)鼠算放交大器翻。它拉是為喚了簡(jiǎn)種化運(yùn)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(diǎn)：8.嘆4運(yùn)算著放大腸器的杠線性橡運(yùn)用集成趙運(yùn)算跟放大菊器與膀外部閉電阻饒、電驅(qū)容、紡半導(dǎo)日體器限件等她構(gòu)成偶閉環(huán)愁電路撤后，共能對(duì)孝各種流模擬弄信號(hào)示進(jìn)行啄比例譽(yù)、加膏法、輝減法枕、微邀分、狀積分夾、對(duì)晴數(shù)、懇反對(duì)怠數(shù)、俗乘法擔(dān)和除鼠法等島運(yùn)算呈。運(yùn)算骨放大蹦器工罪作在脂線性剩區(qū)時(shí)蛛，改變虧輸入煤電路液和反必饋電害路的劇結(jié)構(gòu)墾形式，就倆可以鋸實(shí)現(xiàn)痛不同娘的運(yùn)狂算?！疤摶獭闭吆汀扒烟摂噘?zèng)”圖旨8.把18胃帶粥負(fù)反橋饋的揚(yáng)運(yùn)放損電路（1軍）由于他理想型集成慈運(yùn)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(píng)可以消認(rèn)為屈兩個(gè)地輸入礎(chǔ)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(gè)插輸入究端間主的電稍壓近泛似為覽零，勺而又六不是譽(yù)短路拳，故搜稱為姨“虛離短”高。（2敏）由淘于理想傾集成遺運(yùn)放抄的輸梅入電吐阻趨淋近于著無窮提大，故堅(jiān)可以才認(rèn)為機(jī)兩個(gè)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(dāng)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(yùn)算1.反相舍比例林運(yùn)算ifi1i–i+uoRFuiR2R1++––++–因要崖求靜貴態(tài)時(shí)u+、u對(duì)地敲電阻易相同噴，平衡油電阻R2=R1//RF（8導(dǎo)-1盤8）（8吐-1肯9）例：電路毅如下譽(yù)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(yīng)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(lán)10邁0kR2=字10昨貪1驗(yàn)00(10御+曾10悉0)鋒=宗9孟.電1kuoRFuiR2R1++––++–2.士同相絕比例屢運(yùn)算uoRFuiR2R1++––++–因要敗求靜弟態(tài)時(shí)u+、u對(duì)地跌電阻研相同蕉，所以平衡蹦電阻R2=R1//RFu+u–當(dāng)R1=且R2社=RF時(shí)，uo=荒ui，Auf=邪1，稱電歡壓跟齊隨器啊。uoRFuiR2R1++––++–由運(yùn)弱放構(gòu)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(gè)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(dāng)負(fù)欣載RL變化顆時(shí)，霉其兩內(nèi)端電競(jìng)壓uo不會(huì)綿隨之介變化爽。uo+–++–15kRL15k+15V7.5k例：8.賀4.鉛3汁加何法運(yùn)倉算電挖路反相鞏加法脊運(yùn)算冊(cè)電路若R蹈1碰=肅R2科=銅R錢3孝=