Ch6电工电子学.pptx

《Ch6电工电子学.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Ch6电工电子学.pptx（83页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6第第6 6章章 集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用 集成运算放大器集成运算放大器 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用 集成运算放大器的非线性应用集成运算放大器的非线性应用2021/9/121中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 61906年年，美国物理学家，美国物理学家德福列斯特德福列斯特研制成功世研制成

2、功世界上界上第一个三极电子管第一个三极电子管，实现了电子技术的，实现了电子技术的第一次第一次重大突破。重大突破。1947年年，美国人，美国人索克雷索克雷巴丁巴丁和和布拉塔布拉塔一起发明了一起发明了晶体管晶体管，实现了电子技术的，实现了电子技术的第二次第二次重大重大突破。突破。1958年年，成功开发出全球，成功开发出全球第一块集成电路第一块集成电路，意味着晶体管时代的结束，集成电路时代的正式开意味着晶体管时代的结束，集成电路时代的正式开始，给电子工业尤其是计算机业带来了巨大变革，始，给电子工业尤其是计算机业带来了巨大变革，它使个人计算机的发明成为可能。这是人类在它使个人计算机的发明成为可能。这是

3、人类在20世世纪电子技术领域的第三次重大突破。纪电子技术领域的第三次重大突破。2021/9/122中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6集集成成电电路路:是是继继晶晶体体管管后后的的第第三三代代具具有有电电路路功功能能的的电电子子器器件件，集集成成电电路路是是用用一一定定的的生生产产工工艺艺把把晶晶体体管管、场场效效应应管管、二二极极管管、电电阻阻、电电容容、以以及及它它们们之之间间的的连连线线所所组组成成的的整整个个电电路路集集成成在在一一块块半半导导体体基基片片上上，封封装装在在一一个个管管壳

4、壳内内，构构成成一一个个完完整整的的、具具有有一一定定功功能的器件，也称为能的器件，也称为固体器件固体器件固体器件固体器件优优点点：工工作作稳稳定定、使使用用方方便便、体体积积小小、重重量量轻轻、功功耗耗小，实现了小，实现了元件、电路和系统元件、电路和系统的三结合的三结合返回目录返回目录封封装装：金金属属壳壳封封装装：管管脚脚数数有有8 8、1010、1212等等；双双列列直直插式塑料封装：脚数有插式塑料封装：脚数有8 8、1010、1212、1414、1616等。等。2021/9/123中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学

5、电工电子学 chapter 6集成电路中元器件的特点集成电路中元器件的特点1.单个的精度不是很高单个的精度不是很高,但由于是在同一硅片上、但由于是在同一硅片上、用相同工艺生产出来的，用相同工艺生产出来的，性能比较一致性能比较一致2.2.元器件相互离得很近元器件相互离得很近,温度特性较一致温度特性较一致3.3.电阻一般在几十欧至几十千欧、太高或太低都不易电阻一般在几十欧至几十千欧、太高或太低都不易制造制造4.4.电感难于制造电感难于制造,电容一般不超过电容一般不超过200pF,200pF,大电容不易大电容不易制造制造返回目录返回目录2021/9/124中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工

6、电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6根据功能与工作机理不同可分为：根据功能与工作机理不同可分为：数字逻辑集成电路数字逻辑集成电路模拟集成电路模拟集成电路在模拟集成电路中，运算放大器（早期用于模在模拟集成电路中，运算放大器（早期用于模拟计算机的数学运算）发展最早，应用最广泛。随拟计算机的数学运算）发展最早，应用最广泛。随着集成技术与集成工艺的迅速发展，其他类型的模着集成技术与集成工艺的迅速发展，其他类型的模拟集成电路也取得了非常大的进展，如混频器、调拟集成电路也取得了非常大的进展，如混频器、调制器、宽带放大器、高频放大器、功率放大器、电制器

7、、宽带放大器、高频放大器、功率放大器、电压比较器、压比较器、A/D或或D/A转换器等。转换器等。2021/9/125中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6学习要点学习要点学习要点学习要点集成运算放大器在线性和非线性应用时的基本概念集成运算放大器在线性和非线性应用时的基本概念和分析依据和分析依据集成运算放大器应用电路的分析方法集成运算放大器应用电路的分析方法负反馈的概念、负反馈的概念、反馈极性及类型的判别，负反馈对反馈极性及类型的判别，负反馈对放大电路性能的影响放大电路性能的影响。集集成成运运算算放

8、放大大器器在在线线性性和和非非线线性性应应用用方方面面常常用用电电路路的组成、工作原理和电路功能的组成、工作原理和电路功能2021/9/126中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 16.1 6.1 集成运算放大器集成运算放大器运算放大器是由运算放大器是由直接耦合直接耦合多级放大电路集成制造多级放大电路集成制造的高增益放大器。的高增益放大器。它是模拟集成电路最重要的品种，广泛应用于它是模拟集成电路最重要的品种，广泛应用于模模拟运算、信号处理、信号测量、波形转换、自动控拟运算、信号处理、信号测量、波形转

9、换、自动控制等领域。制等领域。运算放大器的组成运算放大器的组成运算放大器的符号、主要参数及分类运算放大器的符号、主要参数及分类理想运算放大器理想运算放大器2021/9/127中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6一、一、集成运算放大器集成运算放大器组成组成中间级中间级输入级输入级偏置电路偏置电路输出级输出级ui+ui 集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路。集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路。采用具有两个输入端采用具有两个输入端子的差动放大电路子的差动放大电路提供增益，通常是共射提供增

10、益，通常是共射组态的放大电路组态的放大电路由有较强带负载能力的由有较强带负载能力的互补推挽电路组成互补推挽电路组成多数由恒流源多数由恒流源电路组成电路组成6.1 集成运算放大器集成运算放大器2021/9/128中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 61.1.多级放大器的级联（级间耦合）多级放大器的级联（级间耦合）为了获得足够大的增益或考虑到对输入电阻和输为了获得足够大的增益或考虑到对输入电阻和输出电阻的特殊要求，放大电路往往由多级（出电阻的特殊要求，放大电路往往由多级（3 3到到4 4级）构成。放大

11、器的级）构成。放大器的级联级联指多级放大器级与级之指多级放大器级与级之间的间的联接方式（联接方式（耦合方式耦合方式）。常用耦合方式：常用耦合方式：阻容耦合阻容耦合变压器耦合变压器耦合直接耦合直接耦合光电耦合光电耦合2021/9/129中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 61）阻容耦合）阻容耦合优点：优点：（1）各级的静态工作点）各级的静态工作点Q相相互独立。互独立。（2）只要耦合电容足够大，）只要耦合电容足够大，电路交流信号损失小，增益电路交流信号损失小，增益高。高。缺点：缺点：（1）耦合电容隔直

12、，不能放大直流信号，且当信号）耦合电容隔直，不能放大直流信号，且当信号频率较低时，增益下降。频率较低时，增益下降。（2）耦合电容容量大，不易集成。）耦合电容容量大，不易集成。6.1 集成运算放大器集成运算放大器2021/9/1210中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 62 2）变压器耦合）变压器耦合优点：优点：（1）各级的静态工）各级的静态工作点相互独立。作点相互独立。（2）可进行阻抗变换，使后级或负载得到最大功率。）可进行阻抗变换，使后级或负载得到最大功率。缺点：缺点：（1）体积大，无法采用集成

13、工艺。）体积大，无法采用集成工艺。（2）对于高频和低频信号，放大效果不理想。）对于高频和低频信号，放大效果不理想。2021/9/1211中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 63 3）直接耦合）直接耦合优点：优点：（1）易于集成。）易于集成。（2）既能放大交流）既能放大交流信号，也能放大直流信号，也能放大直流和变化缓慢的信号。和变化缓慢的信号。缺点：缺点：（1）各级静态工作点相互关联、影响，必须合理）各级静态工作点相互关联、影响，必须合理解决级间电平配置问题。解决级间电平配置问题。（2）易产生）易产

14、生零点漂移零点漂移。6.1 集成运算放大器集成运算放大器2021/9/1212中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 62.2.零点漂移零点漂移A放大电路放大电路+uo=0uo将离开零点，缓慢地发生将离开零点，缓慢地发生不规则的变化不规则的变化零点漂移零点漂移1）产生零点漂移的主要原因）产生零点漂移的主要原因：放大电路中器件参数放大电路中器件参数随温度变化而变化，导致静态工作点不稳定，静态随温度变化而变化，导致静态工作点不稳定，静态的缓慢变化经电路逐级放大，最终在输出端产生较的缓慢变化经电路逐级放大，

15、最终在输出端产生较大的电压漂移。故又称温度漂移。大的电压漂移。故又称温度漂移。放大电路中第一级对整个放大电路的零漂影响最放大电路中第一级对整个放大电路的零漂影响最大，且级数越多，零漂越严重。大，且级数越多，零漂越严重。所谓所谓零点零点，是指放大器的输入信号为零时，是指放大器的输入信号为零时的输出电压。的输出电压。直接耦合电路最突出的问题。直接耦合电路最突出的问题。2021/9/1213中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 62）零点漂移的危害）零点漂移的危害 漂移电压和有效信号电压无法分辨，严重漂移

16、电压和有效信号电压无法分辨，严重时，漂移电压甚至把有效信号电压淹没，使放大时，漂移电压甚至把有效信号电压淹没，使放大电路无法正常工作。电路无法正常工作。3）解决方法）解决方法 输入级一般采用高性能的差动放大电路，输入级一般采用高性能的差动放大电路，来克服温度带来的零点漂移问题。来克服温度带来的零点漂移问题。6.1 集成运算放大器集成运算放大器2021/9/1214中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6差动放大电路是由两差动放大电路是由两个个结构对称、参数完全结构对称、参数完全相同相同的共射放大电路

17、组的共射放大电路组成。成。输入信号分别由输入信号分别由2个个BJT的基极输入；的基极输入；3.3.典型差放电路组成典型差放电路组成输出取自输出取自2个管子的集电个管子的集电极之间。极之间。（1）电路特点）电路特点2021/9/1215中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6（2）抑制零点漂移的原理）抑制零点漂移的原理静态时：静态时：由于电路两边是完全由于电路两边是完全对称的，因此有：对称的，因此有：输出电压：输出电压：当温度发生变化时，将引起两管集电极电流和当温度发生变化时，将引起两管集电极电流和集

18、电极电位发生相同的变化，即集电极电位发生相同的变化，即输出电压的漂移输出电压的漂移抑制了零点漂移抑制了零点漂移6.1 集成运算放大器集成运算放大器2021/9/1216中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6共模输入信号共模输入信号指在两个输入端加上幅度相等，极性相同指在两个输入端加上幅度相等，极性相同的信号，即的信号，即定义：定义：共模信号共模信号当输入端加共模信号时当输入端加共模信号时共模电压放大倍数共模电压放大倍数理想差放对共模信号没有放大能力理想差放对共模信号没有放大能力(完全被抑制完全被抑

19、制)。电源电压的波动以及由电源引起的工频干扰都可电源电压的波动以及由电源引起的工频干扰都可看成是共模信号，根据共模信号都是没有用的信号，看成是共模信号，根据共模信号都是没有用的信号，应该抑制。应该抑制。（3)3)信号输入方式：差模信号与共模信号的概念信号输入方式：差模信号与共模信号的概念2021/9/1217中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6差模输入信号差模输入信号指在两个输入端加上幅度相等，极性相反的信指在两个输入端加上幅度相等，极性相反的信号。即号。即差模输入信号一般是有用的待放大信号。差

20、模输入信号一般是有用的待放大信号。由于电路结构对称，放大倍数相等，即由于电路结构对称，放大倍数相等，即当输入端加差模信号时：当输入端加差模信号时：差模信号差模信号差模电压放大倍数差模电压放大倍数6.1 集成运算放大器集成运算放大器2021/9/1218中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6一般信号一般信号电路的输入信号一般是差模和共模信号共存的。电路的输入信号一般是差模和共模信号共存的。可分解为差模分量信号与共模分量信号：可分解为差模分量信号与共模分量信号：根据线性电路叠加定理，可得一般输入信号时

21、根据线性电路叠加定理，可得一般输入信号时差放输出电压的表达式差放输出电压的表达式2021/9/1219中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6（5）结论）结论差动放大电路能放大差模信号，抑制共模信号；差动放大电路能放大差模信号，抑制共模信号；Ad是有用信号的放大倍数，越大越好；是有用信号的放大倍数，越大越好；Ac表明了零漂的程度，越小越好。表明了零漂的程度，越小越好。因此，因此，KCMR越大，说明电路对有用的差模信号的放越大，说明电路对有用的差模信号的放大能力越强，而对有害的共模信号的抑制能力越强，

22、大能力越强，而对有害的共模信号的抑制能力越强，表明电路的性能越好。表明电路的性能越好。（4）共模抑制比）共模抑制比KCMR定义为差模放大倍数定义为差模放大倍数Ad与共模放大倍数与共模放大倍数Ac的比值，即的比值，即或或6.1 集成运算放大器集成运算放大器2021/9/1220中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6二、二、集成运算放大器的符号、主要参数及分类集成运算放大器的符号、主要参数及分类uouu+Auo1.运算放大器的符号运算放大器的符号信号传信号传输方向输方向实际运放开实际运放开环电压放大环

23、电压放大倍数倍数输出端输出端同相同相输入端输入端反相反相输入端输入端2021/9/1221中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 62.运算放大器的主要参数运算放大器的主要参数uouu+Auo1）开环差模电压放大倍数）开环差模电压放大倍数Auo无外加反馈时的差模电压放大倍数。无外加反馈时的差模电压放大倍数。Auo越大，电路越大，电路越稳定，运算精度也越高。一般为越稳定，运算精度也越高。一般为104107。2）共模开环电压放大倍数）共模开环电压放大倍数Aco反映集成运放抗温漂、抗共模干扰的能力，优反映集

24、成运放抗温漂、抗共模干扰的能力，优质的集成运放质的集成运放Aco应接近于零。应接近于零。3）共模抑制比）共模抑制比KCMR。综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共模干扰的能力，一般应大于模干扰的能力，一般应大于80dB。6.1 集成运算放大器集成运算放大器2021/9/1222中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 64）差模输入电阻）差模输入电阻rid差模信号作用下集成运放的输入电阻。差模信号作用下集成运放的输入电阻。uouu+Auo5）输入失调电压）输入失

25、调电压Uio为使输出电压为零，在输入级所加的补偿电压值。为使输出电压为零，在输入级所加的补偿电压值。显然越小越好，一般为毫伏级。显然越小越好，一般为毫伏级。1）通用型）通用型性能指标适合一般性使用，其特点是电源性能指标适合一般性使用，其特点是电源电压适应范围广，允许有较大的输入电压等，如电压适应范围广，允许有较大的输入电压等，如CF741等。等。2）低功耗型）低功耗型静态功耗静态功耗2mW，如，如XF253等。等。3）高精度型）高精度型4）高阻型）高阻型输入电阻可达输入电阻可达1012，如，如F55系列等。系列等。还有宽带型、高压型等等。还有宽带型、高压型等等。3.运算放大器的分类运算放大器的

26、分类2021/9/1223中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6三、三、集成运放的电压传输特性、理想模型集成运放的电压传输特性、理想模型 和分析依据和分析依据1.电压传输特性电压传输特性实际运放电压传输特性实际运放电压传输特性uoOU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)U UimimUUimim线性区线性区正饱和区正饱和区负饱和区负饱和区若若 Auo=106UO(sat)=15V则则 UIM=0.015mV运放要工作在线性运放要工作在线性区必须有负反馈区必须有负反馈uouu+A

27、uo6.1 集成运算放大器集成运算放大器2021/9/1224中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 62.理想运放模型理想运放模型1）开环电压放大倍数）开环电压放大倍数 2）开环输入电阻）开环输入电阻3）开环输出电阻）开环输出电阻4）共模抑制比）共模抑制比在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理想的运算放大器。理想化的主要条件：想的运算放大器。理想化的主要条件：uouu+2021/9/1225中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下

28、一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 63.分析运放电路的依据分析运放电路的依据1 1）运放工作在线性区的依据）运放工作在线性区的依据 相当于两输入端之间相当于两输入端之间短路短路，但又未真正短路，故，但又未真正短路，故称称 “虚短虚短”。相当于两输入端之间相当于两输入端之间断路断路，但又未真正断路，故，但又未真正断路，故称称“虚断虚断”。（2）i+i 0（1）u+u且且uo为有限值为有限值，u+ui+i 0uouu+ii+6.1 集成运算放大器集成运算放大器2021/9/1226中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页

29、上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6uoOU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)不再成立不再成立非线性区非线性区非线性区非线性区所以所以当当依然成立依然成立2）运放工作在非线性区的依据）运放工作在非线性区的依据当当时，时，Uo发生跃变发生跃变uouu+时，时，（2）i+i 0（1）u+u2021/9/1227中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 66.2 6.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈一、一、反馈的基本概念反馈的基本概念将放大电路输出信号（电压或电

30、流）的一部分将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部通过反馈网络回送到输入端，与输入量进行或全部通过反馈网络回送到输入端，与输入量进行比较，从而影响放大电路的净输入信号的控制过程比较，从而影响放大电路的净输入信号的控制过程称为反馈。称为反馈。无反馈放大电路方框图无反馈放大电路方框图基本放大电路基本放大电路A2021/9/1228中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6带有反馈放大电路的方框图带有反馈放大电路的方框图 输入信号输入信号 净输入信号净输入信号 反馈信号反馈信号 输出信号输出信号若三

31、者同相，若三者同相，电路为负反馈。电路为负反馈。则则F+A比较环节比较环节基本放大电路基本放大电路反馈电路反馈电路取样取样F F 反馈系数反馈系数6.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈2021/9/1229中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6二、二、反馈的分类和判别反馈的分类和判别 正反馈与负反馈正反馈与负反馈 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈 直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈 本级反馈与级间反馈本级反馈与级间反馈2021/9/1230中国石油

32、大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6（1）定义：）定义：当反馈信当反馈信号取自输出电压时，称号取自输出电压时，称为为电压反馈电压反馈。在输出端：在输出端：按照反馈信号按照反馈信号的取样对象，负反馈可分的取样对象，负反馈可分为为电压反馈电压反馈和和电流反馈电流反馈。（2）特点：）特点：输出电阻输出电阻减小减小，电压反馈可，电压反馈可稳定稳定输出电压。输出电压。1.按输出端的取样方式分类及判别按输出端的取样方式分类及判别rorofrfAF取样取样网络网络RL基本放基本放大电路大电路A取样取样网络网络RL反馈

33、反馈网络网络Frof=ro|rfrofro2）电流反馈）电流反馈AFrorofrf取样取样网络网络RLrorf取样取样网络网络RL基本放基本放大电路大电路A反馈反馈网络网络F2021/9/1232中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 63)判断方法如下：判断方法如下：若输出电压为零，反馈信号也为零，此反馈为电压若输出电压为零，反馈信号也为零，此反馈为电压反馈；若反馈信号不为零，则为电流反馈。反馈；若反馈信号不为零，则为电流反馈。反馈信号直接从输出端引出，为电压反馈；从负反馈信号直接从输出端引出，为电

34、压反馈；从负载电阻载电阻RL靠近靠近“地地”端引出，是电流反馈。端引出，是电流反馈。电压电压电压电压电流电流电流电流iOiO6.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈2021/9/1233中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6输入信号与反馈信号输入信号与反馈信号以以电压形式电压形式相比较为相比较为串联反馈串联反馈。2.串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈输入信号与反馈信号输入信号与反馈信号以以电流形式电流形式相比较为相比较为并联反馈并联反馈。在输入端在输入端:根据反馈信号根据反馈信号在输入端的联

35、接方式，在输入端的联接方式，负反馈又可分为负反馈又可分为串联反串联反馈馈和和并联反馈并联反馈。1）分类）分类rirsrf基本放基本放大电路大电路A反馈反馈网络网络Frirsrf基本放基本放大电路大电路A反馈反馈网络网络F2021/9/1234中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6 AFririfrf AFririfrf2）特点）特点rif=ri+rfrifri输入电阻大，对信号源输入电阻大，对信号源的衰减作用就越小。的衰减作用就越小。（1 1）串联负反馈使输串联负反馈使输入电阻增大入电阻增大（2）

36、并联负反馈使输）并联负反馈使输入电阻减小入电阻减小rif=ri|rfrifR，求，求uR、uo及及io？解：解：R1RfR2+A1+uo+uiRLR+uRifiiioiR当当RfR时时u-u+6.3 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用2021/9/1264中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6四、四、四、四、积分运算积分运算积分运算积分运算 用用电电容容代代替替反反相相比比例例运运算算电电路路中中的的RF，即即为为积积分分运运算算电路。电路。故故 上式表明输出电压正比于输入电压的积分

37、，式中上式表明输出电压正比于输入电压的积分，式中的负号表示两者反相。的负号表示两者反相。R1C称为积分时间常数。称为积分时间常数。uC+ifii2021/9/1265中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6当当ui为阶跃电压时，则为阶跃电压时，则uo随时间线性增长，随时间线性增长，uootuiot最后达到负饱和值。最后达到负饱和值。Ui6.3 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用2021/9/1266中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页

38、目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6五、五、五、五、微分运算微分运算微分运算微分运算故故即输出电压与输入电压对时间的一次微分成正比。即输出电压与输入电压对时间的一次微分成正比。微分运算是积分的逆运微分运算是积分的逆运算，将积分电路反相输入算，将积分电路反相输入端的电阻与反馈电容位置端的电阻与反馈电容位置对调，就成为微分电路。对调，就成为微分电路。ifii2021/9/1267中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6Ui tuootuio注意：注意：由于此电路工作时稳定性由于此电路工作时稳

39、定性不高，故实际中很少应用。不高，故实际中很少应用。当当ui为为阶阶跃跃电电压压时时 uo为尖脉冲电压。为尖脉冲电压。6.3 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用2021/9/1268中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6六、六、六、六、模拟集成乘法器及应用模拟集成乘法器及应用模拟集成乘法器及应用模拟集成乘法器及应用模拟乘法器是一种完成两个模拟信号相乘模拟乘法器是一种完成两个模拟信号相乘作用的电子器件。电路符号为作用的电子器件。电路符号为输入和输出之间的关系：输入和输出之间的关系：其中

40、其中K为乘法器的为乘法器的比例系数比例系数或或标度系数标度系数。当当K0时称同相型乘法器，时称同相型乘法器，K UR 时，时，uo=Uo(sat)ui UR 时，时，uo=+Uo(sat)ui=UR 时，时，uo 发生跃变发生跃变uoOU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)uR2021/9/1277中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6例例 6.4.1 6.4.1反相输入端电位反相输入端电位当输入当输入ui变化，使变化，使u=0时，时，输出输出uo状态跳变。状态跳变。则令则令u

41、=0，得，得当当u 0时，时，uo=Uzuo=+Uz求比较器电压传输特性求比较器电压传输特性解：解：当当u UR，uo=+UOM，T导通。导通。KA动作，动作，切断电源。切断电源。温度未超过规定值，温度未超过规定值，Ui UR，uo=UOM，T截止。截止。KA不动作。不动作。运放组成的过温保护电路运放组成的过温保护电路2021/9/1279中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6例例 6.4.3 6.4.3电压传输特性电压传输特性uooU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)已知已

42、知ui为一正弦电压，试画出为一正弦电压，试画出uo波形。波形。otU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)运放为过零电压比较器运放为过零电压比较器uootototUUO(sat)O(sat)U UO(sat)O(sat)解：解：6.4 集成运算放大器的非线性应用集成运算放大器的非线性应用2021/9/1280中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6单门限比较器的抗干扰能力差单门限比较器的抗干扰能力差当输入信号接近基准电压时，当输入信号接近基准电压时，常会使输出状态错误变化和不确常会

43、使输出状态错误变化和不确定。而且比较器的灵敏度越高，定。而且比较器的灵敏度越高，这种误触发的可能性越大。这种误触发的可能性越大。解决方法：解决方法：采用迟滞比较器。采用迟滞比较器。2021/9/1281中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6设设uo=+Uz，当当ui逐渐增大时，逐渐增大时，uo从从+Uz跳变为跳变为 Uz所需的门限所需的门限电压为电压为UT+，则，则若若uo=Uz，当当ui逐渐减小时，逐渐减小时，uo从从 Uz跳变为跳变为+Uz所需的门限电压为所需的门限电压为UT，则，则3.3.迟滞比较器迟滞比较器迟滞比较器迟滞比较器6.4 集成运算放大器的非线性应用集成运算放大器的非线性应用2021/9/1282中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 6门限宽度（回差）门限宽度（回差）UT与与Uz、R2和和Rf有关，与有关，与UR无关。无关。UT 灵敏度灵敏度 抗干扰能力抗干扰能力 uiUT时，比较器不翻转。时，比较器不翻转。2021/9/1283