第14章集成运算放大器PPT讲稿.ppt

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1、第14章集成运算放大器第1页，共77页，编辑于2022年，星期日第14章 集成运算放大器n14.1 集成运算放大器概述n14.2 反馈的基本概念n14.3 负反馈对放大电路性能的改善n14.4 理想运算放大器n14.5 基本运算电路n14.6 电压比较器n14.7 RC正弦波振荡电路Home第2页，共77页，编辑于2022年，星期日14.1 集成运算放大器概述n14.1.1 集成运算放大器的组成n14.1.2 电压传输特性第3页，共77页，编辑于2022年，星期日14.1.1 集成运算放大器的组成n概念:是一种电压放大倍数很高的直接耦合的多级放大电路n组成:输入级,中间级和输出级三个基本部分组

2、成n输入级:双端输入的差分放大电路n中间级:完成电压放大,一般采用共射放大电路n输出级:采用互补对称放大电路或共集放大电路第4页，共77页，编辑于2022年，星期日 1 1 1 1集成运算放大器概述集成运算放大器概述集成运算放大器概述集成运算放大器概述 集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部合放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部分组成。分组成。集成运算集成运算放大器放大器 输入级输入级一般是差动放大器

3、，利用其一般是差动放大器，利用其对称特性可以提高整个电路的共模抑制对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和电路性能，输入级有反相输入端、比和电路性能，输入级有反相输入端、同相输入端两个输入端；同相输入端两个输入端；中间级中间级的主要作用是提高电压增益，一的主要作用是提高电压增益，一般由多级放大电路组成；般由多级放大电路组成；输出级输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。偏置电路偏置电路是为各级提供合适的工作电是为各级提供合适的工作电流。流。此外还有一些过载保护电路及高频补偿环节此外还有一

4、些过载保护电路及高频补偿环节等辅助环节。等辅助环节。集成电路的几种外形集成电路的几种外形第5页，共77页，编辑于2022年，星期日左图所示为左图所示为A741A741集成运算放大器的芯片实物外形图集成运算放大器的芯片实物外形图 从实物外形图上可看出，从实物外形图上可看出，A741A741集成运放有集成运放有8 8个管脚，个管脚，管脚的排列图、电路图符号如下：管脚的排列图、电路图符号如下：1 A741A7412876543空脚空脚正电源端正电源端输出端输出端调零端调零端调零端调零端 反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端负电源端负电源端集成运放的电路图符号集成运放的电路图符号 U0U+U-同相

5、输入同相输入反相输入反相输入+12V输出输出6513724-12V调零电位器调零电位器外部接线图外部接线图第6页，共77页，编辑于2022年，星期日 2 2 2 2集成运算的主要技术指标集成运算的主要技术指标集成运算的主要技术指标集成运算的主要技术指标 指集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无负反馈情况下的直流差指集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无负反馈情况下的直流差模电压增益。集成运放的模电压增益。集成运放的Au0一般很高，约为一般很高，约为104107；集成运放的差动输入电阻很高，可高达几十千欧和几十兆欧；由于运放集成运放的差动输入电阻很高，可高达几十千欧和几十兆欧；由于运放总是工

6、作在深度负反馈条件下，因此其闭环输出电阻很低，约在几十欧至几总是工作在深度负反馈条件下，因此其闭环输出电阻很低，约在几十欧至几百欧之间；百欧之间；（2）差模输入电阻）差模输入电阻ri和输出电阻和输出电阻r0（1）开环电压放大倍数）开环电压放大倍数Au0 指运放两个输入端能承受的最大共模信号电压。超出这个电压时，运指运放两个输入端能承受的最大共模信号电压。超出这个电压时，运放的输入级将不能正常工作或共模抑制比下降，甚至造成器件损坏。放的输入级将不能正常工作或共模抑制比下降，甚至造成器件损坏。（3）最大共模输入电压）最大共模输入电压Uicmax 第7页，共77页，编辑于2022年，星期日14.1.

7、1 集成运算放大器的组成集成运放的特点：集成运放的特点：电压增益高电压增益高输入电阻大输入电阻大输出电阻小输出电阻小零点漂移小零点漂移小抗干扰能力强抗干扰能力强可靠性高可靠性高,体积小体积小,耗电少耗电少第8页，共77页，编辑于2022年，星期日14.1.2 电压传输特性n集成运放的输出电压与输入电压之间的关系称为集成运放的电压传输特性第9页，共77页，编辑于2022年，星期日uiuo+UOM-UOMAo越大，运放的线性范围越小，必须越大，运放的线性范围越小，必须在在输出与输入之间输出与输入之间加加负反馈负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。才能使其扩大输入信号的线性范围。uiuo_+Ao运放

8、工作在线性区时的特点运放工作在线性区时的特点例：若例：若UOM=12V，Ao=106，则则|ui|1：结论：结论：当当 Ao 很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以稳晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。定放大倍数。第16页，共77页，编辑于2022年，星期日14.2.1 反馈的分类n1 正反馈和负反馈n2 交流反馈和直流反馈n3 串联反馈和并联反馈n4 电流反馈和电压反馈第17页，共77页，编辑于2022年，星期日1 正反馈和负反馈正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。正反馈：输入量不变时，

9、引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。另一角度另一角度正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。判别方法：判别方法：瞬时极性法瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率 （正斜率或负斜率，用（正斜率或负斜率，用“+”、“-”号表示）。号表示）。第18页，共77页，编辑于2022年，星期日例

10、例(+)(+)(-)(-)(-)净输入量净输入量(+)(+)(-)(-)净输入量净输入量负反馈负反馈正反馈正反馈反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路级间反馈通级间反馈通路路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量净输入量级间负反馈级间负反馈反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路第19页，共77页，编辑于2022年，星期日2 交流反馈和直流反馈 根根据据反反馈馈到到输输入入端端的的信信号号是是交交流流，还还是是直直流流，或或同同时时存存在在，来来进行判别。进行判别。取决于反馈通路。取决于反馈通路。例例(+)(+)(+)(+)交、直流负反交、直流负反馈馈(+)交流正反馈交流正反馈第20页，共77

11、页，编辑于2022年，星期日3 串联反馈和并联反馈n串联反馈:反馈信号与输入信号以串联的形式作用于净输入端n并联反馈:反馈信号与输入信号以并联形式作用于净输入端第21页，共77页，编辑于2022年，星期日4 电流反馈和电压反馈n电压反馈:如果反馈信号取自输出电压,与输出电压成比例n电流反馈:如果反馈信号取自输出电流,与输出电流成比例第22页，共77页，编辑于2022年，星期日5 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态1).类型类型由此可组成四种阻态：由此可组成四种阻态：输入端：反馈信号在输入端的联接分为输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联串联和和并联并联两种方式。两种方式。输出端：反馈信号在输

12、出端分为取输出端：反馈信号在输出端分为取电压电压和取和取电流电流两种方式。两种方式。电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联2).四种阻态的判断方法四种阻态的判断方法并联：反馈量并联：反馈量输入量输入量接于同一输入端。接于同一输入端。接于不同的输入端。接于不同的输入端。串联：反馈量串联：反馈量输入量输入量电流：将反馈接到非输出端。电流：将反馈接到非输出端。电压：将反馈接到输出端。电压：将反馈接到输出端。第23页，共77页，编辑于2022年，星期日14.3 负反馈对放大电路性能的改善 1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 4 减少非线性失真减少非线性失真 2 对输入电阻和

13、输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 5 为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则 3 展宽通频带展宽通频带第24页，共77页，编辑于2022年，星期日五为改善性能引入负反馈的一般原则五为改善性能引入负反馈的一般原则n 要稳定直流量要稳定直流量引直流负反馈引直流负反馈n 要稳定交流量要稳定交流量引交流负反馈引交流负反馈n 要稳定输出电压要稳定输出电压引电压负反馈引电压负反馈n 要稳定输出电流要稳定输出电流引电流负反馈引电流负反馈n 要增大输入电阻要增大输入电阻引串联负反馈引串联负反馈n 要减小输入电阻要减小输入电阻引并联负反馈引并联负反馈第25页，共77页，编辑于202

14、2年，星期日由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的所谓的理想运放理想运放。理想运放的条件理想运放的条件虚短路虚短路放大倍数与负载无关。分析多个运放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。对每个运放进行。虚开路虚开路运放工作在线性区的特点运放工作在线性区的特点一、在分析信号运算电路时对运放的处理一、在分析信号运算电路时对运放的处理第26页，共77页，编辑于2022年，星期日二、分析运放组成的线性电路的出发点二、

15、分析运放组成的线性电路的出发点虚短路虚短路虚开路虚开路放大倍数与负载无关，放大倍数与负载无关，可以分开分析可以分开分析。u+uo_+uIi信号的放大、运算信号的放大、运算有源滤波电路有源滤波电路运放线运放线性应用性应用第27页，共77页，编辑于2022年，星期日14.5 基本运算电路n比例运算电路n加法运算电路n减法运算电路n微分运算电路n积分运算电路第28页，共77页，编辑于2022年，星期日比例运算电路比例运算电路信号的运算电路信号的运算电路作用：作用：将信号按比例放大。将信号按比例放大。类型：类型：同相比例放大和反相比例放大。同相比例放大和反相比例放大。方法：方法：引入深度电压并联负反馈

16、或电压串联负反馈。引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。与输入电压和反馈系数有关。第29页，共77页，编辑于2022年，星期日i1=i2uo_+R2R1RPuii1i21.放大倍数放大倍数虚短路虚短路虚开路虚开路一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路结构特点：结构特点：负反馈引到反相输入负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。端，信号从反相端输入。虚开路虚开路第30页，共77页，编辑于2022年，星期日平衡电阻，使输入端对地平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静的静态电阻相等，保证静

17、态时输入级的对称性。态时输入级的对称性。RP=R1 /R2uo_+R2R1RPuii1i2第31页，共77页，编辑于2022年，星期日反相比例电路的特点：反相比例电路的特点：1.共模输入电压为共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比要求低。，因此对运放的共模抑制比要求低。2.由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。因此带负载能力强。3.由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对输入电由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对输入电流有一定的要求。流有一定的要求。4.在放大倍数较大时，该电路结构不再适用在放大倍数较大时，该电路结构不再

18、适用。第32页，共77页，编辑于2022年，星期日二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路_+R2R1RPuiuou-=u+=ui反馈方式：反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高。电压串联负反馈。输入电阻高。虚短路虚短路虚开路虚开路结构特点：结构特点：负反馈引到反相负反馈引到反相输入端，信号从同相端输输入端，信号从同相端输入。入。虚开路虚开路第33页，共77页，编辑于2022年，星期日同相比例电路的特点：同相比例电路的特点：3.共模输入电压为共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比要，因此对运放的共模抑制比要求高。求高。1.由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是由于电压负反馈的作用，输出电

19、阻小，可认为是0，因此带负载能力强。因此带负载能力强。2.由于串联负反馈的作用，输入电阻大。由于串联负反馈的作用，输入电阻大。第34页，共77页，编辑于2022年，星期日_+uiuo此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。电压跟随性能好。三、电压跟随器三、电压跟随器结构特点：结构特点：输出电压全部输出电压全部引到反相输入端，信号从引到反相输入端，信号从同相端输入。同相端输入。电压跟随器是电压跟随器是同相比例运算放大器的同相比例运算放大器

20、的特例。特例。第35页，共77页，编辑于2022年，星期日 加减运算电路加减运算电路作用：作用：将若干个输入信号之和或之差按比例将若干个输入信号之和或之差按比例放大。放大。类型：类型：同相求和和反相求和。同相求和和反相求和。方法：方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。无关，与输入电压和反馈系数有关。第36页，共77页，编辑于2022年，星期日一、反相求和运算一、反相求和运算R12_+R2R11ui2uoRPui1实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，

21、实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。以适应不同的需要。第37页，共77页，编辑于2022年，星期日i12iFi11R12_+R2R11ui2uoRPui1调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。压和输出电压的比例关系，调节方便。第38页，共77页，编辑于2022年，星期日二、同相求和运算二、同相求和运算实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。以适应不同的需要。-R1RF+ui1uoR21R22ui2第39页，共77页，

22、编辑于2022年，星期日此电路如果以此电路如果以 u+为输入为输入 ，则，则输出为：输出为：-R1RF+ui1uoR21R22ui2u+与与 ui1 和和 ui2 的关系如的关系如何？何？注意：注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。整。流入运放输入端的电流为流入运放输入端的电流为0（虚开路）虚开路）第40页，共77页，编辑于2022年，星期日3、减法运算电路、减法运算电路+-+ui1uoR2R1Rfu-u+R3ui2ui1单独作用：单独作用：uo1=(-Rf/R1)ui1ui2单独作用：单独作用：uo2=(1+Rf

23、/R1)ui2R3R2+R3 uo=uo1+uo2=(1+Rf/R1)ui2-ui1R3R2+R3 RfR1ui1和和ui2共同作用时：共同作用时：当 R2 =R1，Rf=R3：uo=(Rf/R1)(ui2-ui1)当 R1=R2=R3=Rf：uo=ui2-ui1 第41页，共77页，编辑于2022年，星期日四、双运放的加减运算电路四、双运放的加减运算电路-RF1+ui1uo1R1ui2R2R3-RF2+uoR4ui3R5R6第42页，共77页，编辑于2022年，星期日五、三运放电路五、三运放电路uo2+A+ARRRWui1ui2uo1ab+R1R1+AR2R2uo+第43页，共77页，编辑于

24、2022年，星期日uo2+A+ARRRWui1ui2uo1ab+虚短路：虚短路：虚开路：虚开路：第44页，共77页，编辑于2022年，星期日三运放电路是差动三运放电路是差动放大器，放大倍数放大器，放大倍数可变。可变。由于输入均在同相由于输入均在同相端，此电路的输入端，此电路的输入电阻高。电阻高。uo2uo1R1R1+AR2R2uo+第45页，共77页，编辑于2022年，星期日1.它们都引入电压负反馈，因此输出电阻都比较它们都引入电压负反馈，因此输出电阻都比较小小。2.关于输入电阻：反相输入的输入电阻小，同相输入关于输入电阻：反相输入的输入电阻小，同相输入的输入电阻高。的输入电阻高。3.同相输入

25、的共模电压高，反相输入的共模电压小。同相输入的共模电压高，反相输入的共模电压小。比例运算电路与加减运算电路小结比例运算电路与加减运算电路小结第46页，共77页，编辑于2022年，星期日 4 4 4 4微分、积分运算电路微分、积分运算电路微分、积分运算电路微分、积分运算电路 （1 1）积分运算电路）积分运算电路）积分运算电路）积分运算电路ui为恒定电压时积分电路为恒定电压时积分电路uo的波形的波形第47页，共77页，编辑于2022年，星期日（2 2）微分运算电路）微分运算电路）微分运算电路）微分运算电路第48页，共77页，编辑于2022年，星期日tui0tuo0例：例：,求求uo。u i+uoR

26、R2i1iFC90第49页，共77页，编辑于2022年，星期日运算电路要求运算电路要求1.熟记各种单运放组成的基本运算电路的电路熟记各种单运放组成的基本运算电路的电路图及放大倍数公式。图及放大倍数公式。2.掌握以上基本运算电路的级联组合的计算。掌握以上基本运算电路的级联组合的计算。3.会用会用“虚开路虚开路(ii=0)”和和“虚短路虚短路(u+=u)”分析分析给定运算电路的给定运算电路的 放大倍数。放大倍数。第50页，共77页，编辑于2022年，星期日5 5 5 5集成运算放大电路的非线性应用集成运算放大电路的非线性应用集成运算放大电路的非线性应用集成运算放大电路的非线性应用电压比较器电压比较

27、器电压比较器电压比较器 运算放大器处在开环状态，由于电压放大倍数极高，因而输入运算放大器处在开环状态，由于电压放大倍数极高，因而输入端之间只要有微小电压，运算放大器便进入非线性工作区域，输出端之间只要有微小电压，运算放大器便进入非线性工作区域，输出电压电压uo达到最大值达到最大值UOM。第51页，共77页，编辑于2022年，星期日电路特点：电路特点：1、在反相输入端提供一个基值电压；、在反相输入端提供一个基值电压；2、待比较信号由同相输入端输入；、待比较信号由同相输入端输入；3、电路处于开环工作方式，运放工作在饱和区（非线性区）；、电路处于开环工作方式，运放工作在饱和区（非线性区）；4、输出、

28、输出 uo 为二值信号；为二值信号；(uo=AU(ui-UR)+-+ui+-URuou-u+uiuoUR+Uom-Uom例：例：uiURuo-Uom+Uom第52页，共77页，编辑于2022年，星期日基准电压基准电压UR=0时，输入电压时，输入电压ui与零电位比较，称为过零比较器。与零电位比较，称为过零比较器。输出端接稳压管限幅。设稳压管的稳定电压为输出端接稳压管限幅。设稳压管的稳定电压为UZ，忽略正向导通，忽略正向导通电压，则电压，则uiUR时，稳压管正向导通，时，稳压管正向导通，uo=0；uiUR时，稳压管正向导通，时，稳压管正向导通，uo=UZ；uiUR时，稳压管反向击穿，时，稳压管反向

29、击穿，uo=UZ时。时。电压比较器广泛应用在电压比较器广泛应用在模模-数接口、电平检测及波形变数接口、电平检测及波形变换等领域。右图所示为用过零换等领域。右图所示为用过零比较器把正弦波变换为矩形波比较器把正弦波变换为矩形波的例子。的例子。第55页，共77页，编辑于2022年，星期日例：例：已知已知ui波形，波形，UZ=6V；画出画出uo波形波形+-+-UR=2VUZuiuoRui+4v-4vuo分析：分析：1、输出电压只能是、输出电压只能是 +6V或或-6V；2、uo 为为+6V，则运放输出端，则运放输出端 电压为正，对应输入端应电压为正，对应输入端应 满足满足u-u+，即，即ui u+，即，

30、即ui 2V；u-u+2V-6V+6V第56页，共77页，编辑于2022年，星期日14.4 滞回比较器滞回比较器1.滞回比较器滞回比较器(下行下行)特点特点:电路中使用正反馈电路中使用正反馈,运放处于非线性状态运放处于非线性状态1、因为有正反馈，所以输出、因为有正反馈，所以输出饱和。饱和。2、当、当uo正饱和时正饱和时(uo=+UOM)：Hom211+UURRRU+=+=3、当、当uo负饱和时负饱和时(uo=-UOM)：Lom211+UURRRU+=+-=+uoRR2R1uiU+第57页，共77页，编辑于2022年，星期日+uoRR2R1uiU+滞回比较器滞回比较器(下行下行)uoui0+Uo

31、m-UomU+HU+L设设ui ,当当ui=U+H,uo从从+UOM -UOM第58页，共77页，编辑于2022年，星期日传输特性传输特性uoui0+Uom-UomU+HU+LU+H上门限电压上门限电压U+L下门限电压下门限电压U+H-U+L称为回差称为回差om211URRR+=HU+om211URRR+=-=-LU+第59页，共77页，编辑于2022年，星期日tuiU+HU+LtuoUom-Uom例例:设输入为正弦波设输入为正弦波,画出输出的波形。画出输出的波形。+uoRR2R1uiU+第60页，共77页，编辑于2022年，星期日加上参考电压后的滞回比较器加上参考电压后的滞回比较器(下行下行

32、)：+uoRR2R1uiUR上下限：上下限：uoui0U+HU+L传输特性传输特性+UOM-UOM第61页，共77页，编辑于2022年，星期日例题：例题：R1=10k，R2=20k ，UOM=12V，UR=9V当输入当输入ui为如图所示的波形时，画为如图所示的波形时，画 出输出出输出uo的波形。的波形。uoui0U+HU+L+uoRR2R1uiUR传输特性传输特性上下限：上下限：=10V=2V第62页，共77页，编辑于2022年，星期日2V10Vuiuo+UOM-UOMuoui0U+HU+L传输特性传输特性+UOM-UOM+uoRR2R1uiUR第63页，共77页，编辑于2022年，星期日+u

33、oRR2R1uiURuoui0U+HU+L+uoRR2R1uiU+uoui0+Uom-UomU+HU+L滞回比较器滞回比较器(下行下行)两种电路两种电路传输特性传输特性的比较的比较:第64页，共77页，编辑于2022年，星期日1 产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理改成正反馈改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。只有正反馈电路才能产生自激振荡。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F+14.3 正弦波振荡电路正弦波振荡电路第65页，共77页，编辑于2022年，星期日如果：如果：则去掉则去掉仍有信号输出。仍有信号输出。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F反馈信号代替了放大反馈

34、信号代替了放大电路的输入信号。电路的输入信号。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F+第66页，共77页，编辑于2022年，星期日自激振荡条件的推导自激振荡条件的推导基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F+第67页，共77页，编辑于2022年，星期日FAo=1自激振荡的条件自激振荡的条件基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F第68页，共77页，编辑于2022年，星期日自激振荡的条件：自激振荡的条件：因为：因为：所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可以写成：（1）振幅条件：）振幅条件：（2）相位条件：）相位条件：n是整数是整数相位条件相位条件意味着振荡电路必

35、须是正反馈；意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。可以通过调整放大电路的放大倍数达到。第69页，共77页，编辑于2022年，星期日问题问题1：如何启振？如何启振？Uo 是振荡器的电压输出幅度，是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅度。是要求输出的幅度。起振时起振时Uo=0，达到稳定振荡时，达到稳定振荡时Uo=B。放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为各种频率的分量，其中也包括有各种频率的分量，其中也包括有fo分量。分量。选频网络：选频网络：把把fo分量选出，把其他频率的分量衰减分量选出，把其他频率

36、的分量衰减掉。这时，只要：掉。这时，只要：|AF|1，且，且 A+B=2n，即可起振。即可起振。第70页，共77页，编辑于2022年，星期日问题问题2：如何稳幅？如何稳幅？起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若|AF|仍大于仍大于1，则输出将会饱和失真。，则输出将会饱和失真。达到需要的幅值后，将参数调整为达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1，即，即可稳幅。可稳幅。具体方法将在后面具体电路中介绍。具体方法将在后面具体电路中介绍。起振并能稳定振荡的条件：起振并能稳定振荡的条件：第71页，共77页，编辑于2022年，星期日自激振荡的条件自激振荡的条

37、件（1）相位条件）相位条件 A+F =2 n （n=0，1，2，.）反馈信号与输入信号同相位，产生反馈信号与输入信号同相位，产生正反馈正反馈；（2）幅值条件）幅值条件Ao F =1由由 Ao F 1 到到 Ao F=1 的过程，即自激振荡的建立过程；的过程，即自激振荡的建立过程；uoAo F 1Ao F =1正弦波振荡器都包含正弦波振荡器都包含放大放大电路、电路、正反馈正反馈电路、电路、选频选频电路和电路和限限幅幅电路电路第72页，共77页，编辑于2022年，星期日2 RC振荡电路振荡电路用用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振荡电振荡电路，可选用

38、的路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里只介绍选频网络有多种，这里只介绍文氏桥选文氏桥选频电路频电路。R1C1R2C2一、选频电路一、选频电路第73页，共77页，编辑于2022年，星期日时，相移为时，相移为0 0。R1C1R2C2第74页，共77页，编辑于2022年，星期日如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：，则：1221w1CRCR=w21211CCRR=w01CR=w0)1()1(112211221CRCRjCCRRUUioww-+=13=文氏桥选频电路文氏桥选频电路)1(31CRCRjww-+=w=wo时第75页，共77页，编辑于2022年，星期日文氏桥选频电路文氏桥选频电路)(3100ffffjUUio-+=传递函数：传递函数：2002)(31ffffUUio-+=幅频特性：幅频特性：相频特性：相频特性：如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=Cf+90 90 ff0UUio)1(31CRCRjww-+=第76页，共77页，编辑于2022年，星期日二、用运放组成的二、用运放组成的RC振荡器振荡器所以，要满足相位条所以，要满足相位条件，只有在件，只有在 fo 处处因为：因为：uo_+R2RCRCR1第77页，共77页，编辑于2022年，星期日