项目2 集成运算放大器的测试与应用设计.ppt

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1、模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用模块模块2-1 2-1 负反馈放大器的性能测试负反馈放大器的性能测试 项目项目2 集成运算放大器的测试与集成运算放大器的测试与应用设计应用设计模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用一、反馈的基本概念一、反馈的基本概念外部反馈外部反馈 将将电电子子系系统统输输出出回回路路的的电电量量（电电压压或或电电流流），送送回回到到输输入入回回路的过程。路的过程。含有反馈电路的放大器称为反馈放大器。含有反馈电路的放大器称为反馈放大器。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用一、反馈的基本概念一、反馈的基本概念放大器的通用符号放大器的通用符号uo反相输反相输 入端入端ut0uou

2、i同相输入端同相输入端ut0uoui输出端输出端模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用一、反馈的基本概念一、反馈的基本概念反馈通路反馈通路信号反向传输的渠道信号反向传输的渠道开环开环 无反馈通路无反馈通路闭环闭环 有反馈通路有反馈通路反馈通路反馈通路（反馈网络）（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输基本放大器和反馈网络基本放大器和反馈网络 模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用三、负反馈原理三、负反馈原理 这就是负反馈模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务2.1.1负反馈放大器提高增益稳定性的测试做一做做一做模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 测试电路如图所示，其中测试电路如图所示，其中R1

3、=33k，R2=10k，R3=2k，R4=680，R5=20k，RF1=2k，RF2=470，C1=C2=CF=100 F，C3=470 F，C4=510PF，CP1=470 F，CP2=0.01 F，VT为为S9013，耳机阻抗（单路），耳机阻抗（单路）RL=30。按图接好电路，暂不接反馈电阻按图接好电路，暂不接反馈电阻RF1。保持步骤保持步骤，不接，不接ui，接入电源电压，接入电源电压VCC=12V，测量各三极管各极直流电压，测量各三极管各极直流电压，记录结果并判断是否正常。记录结果并判断是否正常。用耳机直接监听用耳机直接监听CD唱机的音乐信号，唱机的音乐信号，判断信号是否正常。判断信号是

4、否正常。任务负反馈放大器提高增益稳定性的测试模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 由由CD唱机输出音乐信号作为唱机输出音乐信号作为ui接入输入端（幅度较大时应衰减至接入输入端（幅度较大时应衰减至10mV左右），用耳机在放大器输左右），用耳机在放大器输出端监听音乐信号，与第一次（上出端监听音乐信号，与第一次（上一次）监听效果比较，判断信号是一次）监听效果比较，判断信号是否正常并进行现象描述（如有明显否正常并进行现象描述（如有明显失真，则应继续减小失真，则应继续减小ui）。）。任务负反馈放大器提高增益稳定性现象的主观测试 结论：接入反馈电阻结论：接入反馈电阻R RF1F1后，放大器后，放大器输出端

5、音乐信号音量输出端音乐信号音量_（大大增加（大大增加/基本不变基本不变/大大减小），即引入该反馈后，大大减小），即引入该反馈后，放大器的增益放大器的增益_（大大增加（大大增加/基本不基本不变变/大大减小）。这说明该放大器中大大减小）。这说明该放大器中_（引入的反馈为负反馈（引入的反馈为负反馈/无反馈无反馈/引引入的反馈为正反馈）。入的反馈为正反馈）。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 保持步骤保持步骤，继续用耳机在放大器，继续用耳机在放大器输出端监听音乐信号，但同时用一输出端监听音乐信号，但同时用一30 电阻并联接在放大器输出端，并与第三电阻并联接在放大器输出端，并与第三次（上一次）监听效果

6、比较音量大小次（上一次）监听效果比较音量大小。结论：放大器输出端另并接结论：放大器输出端另并接3030 电阻后，放大器输出音乐信号音量电阻后，放大器输出音乐信号音量_（大大增加（大大增加/仍基本不变仍基本不变/大大大大减小），即负载电阻减小（或增减小），即负载电阻减小（或增加）后，该反馈放大器的加）后，该反馈放大器的_（电（电压压/电流）增益电流）增益_（大大增加（大大增加/仍基本不变仍基本不变/大大大大减小）。这说明该减小）。这说明该反馈放大器反馈放大器_（具有（具有/不具有）不具有）稳定稳定_（电压（电压/电流）增益的作电流）增益的作用，但同时增益也用，但同时增益也_（上升了（上升了/基本

7、不变基本不变/下降了）。下降了）。任务负反馈放大器提高增益稳定性现象的主观测试模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务2.1.2负反馈放大器改善频率失真现象的主观测试做一做做一做模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务负反馈放大器改善频率失真现象的主观测试 测试电路如图所示，其中测试电路如图所示，其中R1=33k，R2=10k，R3=2k，R4=680，R5=20k，RF1=2k，RF2=470，C1=C2=CF=100 F，C3=470 F，C4=510PF，C5=0.1 F，CP1=470 F，CP2=0.01 F，VT为为S9013，耳机阻抗（单路），耳机阻抗（单路）RL=30。按图接好

8、电路，暂不接反馈电按图接好电路，暂不接反馈电阻阻RF1。其中接入。其中接入C5为增强频率失真为增强频率失真的听觉效果（正常情况不允许接入该的听觉效果（正常情况不允许接入该电容）。电容）。保持步骤保持步骤，不接，不接ui，接入电源，接入电源电压电压VCC=12V，测量各三极管各极直，测量各三极管各极直流电压，记录结果并判断是否正常。流电压，记录结果并判断是否正常。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 用耳机直接监听用耳机直接监听CD唱机的音唱机的音乐信号，判断信号是否正常。乐信号，判断信号是否正常。不接不接C5，由，由CD唱机输出音乐唱机输出音乐信号作为信号作为ui接入输入端（幅度较大时接入输入

9、端（幅度较大时应衰减至应衰减至10mV左右），用耳机在放左右），用耳机在放大器输出端监听音乐信号，与第一次大器输出端监听音乐信号，与第一次（上一次）监听效果比较，判断信号（上一次）监听效果比较，判断信号是否正常并进行现象描述（如有明显是否正常并进行现象描述（如有明显失真，则应继续减小失真，则应继续减小ui）。）。任务负反馈放大器改善频率失真现象的主观测试 保持步骤保持步骤，接入，接入C5，由，由CD唱机输出音乐信号作为唱机输出音乐信号作为ui接入输入端接入输入端，用耳机在放大器输出端监听音乐信号，与第二次（上一次）监听效果，用耳机在放大器输出端监听音乐信号，与第二次（上一次）监听效果比较，判断

10、信号是否正常并进行现象描述。比较，判断信号是否正常并进行现象描述。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 保持步骤保持步骤，接入反馈电阻，接入反馈电阻RF1，用耳机在放大器输出端监听音乐信，用耳机在放大器输出端监听音乐信号（如音量过小，可适当增加号（如音量过小，可适当增加ui），），并与第三次（上一次）监听效果比较。并与第三次（上一次）监听效果比较。判断信号是否正常并进行结果描述。判断信号是否正常并进行结果描述。任务负反馈放大器改善频率失真现象的主观测试模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用五、五、负反馈扩展放大器通频带原理负反馈扩展放大器通频带原理模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务2.1.

11、3负反馈放大器改善非线性失真现象的主观测试做一做做一做模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务负反馈放大器改善非线性失真现象的主观测试 测试电路如图所示，电路中测试电路如图所示，电路中R1=33k，R2=10k，R3=2k，R4=680，R5=20k，RF1=2k，RF2=470，C1=C2=CF=100 F，C3=470 F，C4=510PF，CP1=470 F，CP2=0.01 F，VT为为S9013，耳机阻抗（单路），耳机阻抗（单路）RL=30。按图接好电路。按图接好电路。保持步骤保持步骤，不接，不接ui和反馈和反馈电阻电阻RF1，接入电源电压，接入电源电压VCC=12V，测量各三极管各

12、极直流电压，记录测量各三极管各极直流电压，记录结果并判断是否正常。结果并判断是否正常。用耳机直接监听用耳机直接监听CD唱机的音唱机的音乐信号，判断信号是否正常。乐信号，判断信号是否正常。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 将将CD唱机输出音乐信号幅度唱机输出音乐信号幅度衰减至衰减至10mV左右作为左右作为ui接入输入端，接入输入端，用耳机在放大器输出端监听音乐信号；用耳机在放大器输出端监听音乐信号；继续调节继续调节ui幅度，并使输出音乐信号幅度，并使输出音乐信号恰好无明显失真。恰好无明显失真。保持步骤保持步骤，适当增大，适当增大ui幅度，幅度，使输出音乐信号出现明显失真。与第使输出音乐信号出

13、现明显失真。与第二次（上一次）监听效果比较，判断二次（上一次）监听效果比较，判断信号是否正常并进行现象描述。信号是否正常并进行现象描述。任务负反馈放大器改善非线性失真现象的主观测试模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 保持步骤保持步骤，接入反馈电阻，接入反馈电阻RF1，继续用耳机在放大器输出端监，继续用耳机在放大器输出端监听音乐信号。调节听音乐信号。调节ui幅度，使输出幅度，使输出音乐信号音量大体与第三次（上一音乐信号音量大体与第三次（上一次）相同，并与第三次监听效果比次）相同，并与第三次监听效果比较。判断此时输出信号是否正常并较。判断此时输出信号是否正常并进行结果描述。进行结果描述。任务负反

14、馈放大器改善非线性失真现象的主观测试模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用六、负反馈减小放大器非线性失真原理六、负反馈减小放大器非线性失真原理 非线性非线性模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用七、七、反馈的性质、形式及其判别反馈的性质、形式及其判别1.正反馈和负反馈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，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：

15、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）。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用图4.25用瞬时极性法判断反馈的性质1.正反馈和负反馈正反馈和负反馈模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用净输入量净输入量(+)(+)(-)(-)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七、七、反馈的性质、形式及其判别反馈的性质、形式

16、及其判别1.正反馈和负反馈正反馈和负反馈模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用七、七、反馈的性质、形式及其判别反馈的性质、形式及其判别1.正反馈和负反馈正反馈和负反馈级间反馈通路级间反馈通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模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用七、七、反馈的性质、形式及其判别反馈的性质、形式及其判别2.交流反馈和直流反馈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，或或同同时时存在，来进行判别。存在，来进行判别。交、直流负反馈交、直流负反馈交流正反馈交流正反馈模拟电子技术与应用模拟电子技术

17、与应用七、七、反馈的性质、形式及其判别反馈的性质、形式及其判别3.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用七、七、反馈的性质、形式及其判别反馈的性质、形式及其判别3.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈判断电压反馈、电流反馈可采用判断电压反馈、电流反馈可采用短路法短路法或或开路法开路法。短短路路法法是是假假定定把把放放大大器器的的负负载载短短路路，使使uo0，这这时时如如果果反反馈馈信信号号为为零零（即即反反馈馈不不存存在在），则则为为电电压压反反馈馈；如如果果反反馈馈信信号号不为零（即反馈仍然存在），则为电流反馈。不为零（即反馈仍然存在），则为电流反馈。开开路

18、路法法是是假假定定把把放放大大器器的的负负载载开开路路，使使io0,这这时时如如果果反反馈馈不存在，则为电流反馈；如果反馈仍存在，则为电压反馈。不存在，则为电流反馈；如果反馈仍存在，则为电压反馈。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用七、七、反馈的性质、形式及其判别反馈的性质、形式及其判别3.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈+-uN1RRfRL+-uIuO反馈信号为零反馈信号为零电压反馈电压反馈规律：规律：若输出信号与反馈信号接在同一个输出端，则为电压反馈。若输出信号与反馈信号接在同一个输出端，则为电压反馈。若输出信号与反馈信号接在不同的输出端，则为电流反馈。若输出信号与反馈信号接在不同的输

19、出端，则为电流反馈。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用七、七、反馈的性质、形式及其判别反馈的性质、形式及其判别4.并联反馈和串联反馈并联反馈和串联反馈模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用七、七、反馈的性质、形式及其判别反馈的性质、形式及其判别4.并联反馈和串联反馈并联反馈和串联反馈判断串联反馈、并联反馈方法：判断串联反馈、并联反馈方法：假假定定把把放放大大器器的的输输入入端端短短路路，这这时时如如果果反反馈馈信信号号为为零零（即即反反馈馈不不存存在在），则则为为并并联联反反馈馈；如如果果反反馈馈信信号号不不为为零零（即即反反馈仍然存在），则为串联反馈。馈仍然存在），则为串联反馈。模拟电子技术

20、与应用模拟电子技术与应用七、七、反馈的性质、形式及其判别反馈的性质、形式及其判别4.并联反馈和串联反馈并联反馈和串联反馈规律：规律：若输入信号和反馈信号接在不同的输入端，则为串联反馈若输入信号和反馈信号接在不同的输入端，则为串联反馈若输入信号和反馈信号接在同一个输入端，则为并联反馈若输入信号和反馈信号接在同一个输入端，则为并联反馈模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用八、负八、负反馈放大器的组态反馈放大器的组态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：反馈信号在输出端分为取输出端：反

21、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1.类型类型模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用（1）电压串联负反馈）电压串联负反馈基本放大器和反馈网络的连接基本放大器和反馈网络的连接方式：方式：输入端：串联连接，即输入端输入端：串联连接，即输入端为电压比较；为电压比较；输出端：并联连接，即输出端输出端：并联连接，即输出端为电压采样。为电压采样。八、负八、负反馈放大器的组态反馈放大器的组态2.负反馈的组态负反馈的组态模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用八、负八、负反馈放大器的组态反馈放大器的组态（2）电流并联负反馈

22、）电流并联负反馈基基本本放放大大器器和和反反馈馈网网络络的连接方式：的连接方式：输输入入端端：并并联联连连接接，即即输入端为电流比较；输入端为电流比较；输输出出端端：串串联联连连接接，即即输出端为电流采样。输出端为电流采样。2.负反馈的组态负反馈的组态模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用八、负八、负反馈放大器的组态反馈放大器的组态2.负反馈的组态负反馈的组态（3）电压并联负反馈）电压并联负反馈在在ii一一定定时时，若若由由于于RL减减小小使使输输出出电电压压uo（指指幅幅值值，下下同同）下下降降，则则有有下下述述自自动动调调整整过程：过程：其其结结果果使使输输出出电电压压趋趋于于稳稳定定，即即

23、电电压压并并联负反馈放大器具有稳定输出电压的特点。联负反馈放大器具有稳定输出电压的特点。显显然然，电电压压并并联联负负反反馈馈电电路路的的信信号号源源应应为电流源。为电流源。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用八、负八、负反馈放大器的组态反馈放大器的组态2.负反馈的组态负反馈的组态（4）电流串联负反馈）电流串联负反馈基基本本放放大大器器和和反反馈馈网网络络的连接方式：的连接方式：输输入入端端：串串联联连连接接，即即输入端为电压比较；输入端为电压比较；输输出出端端：串串联联连连接接，即即输出端为电流采样。输出端为电流采样。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用九、负九、负反馈放大器的方框图及其计算

24、反馈放大器的方框图及其计算箭头表示信号的传输方向，箭头表示信号的传输方向，符号符号 表示比较环节，输出表示比较环节，输出端的小黑点端的小黑点“”表示采样表示采样环节环节 为基本放大器的放大倍数，为基本放大器的放大倍数，为反馈网络的反馈系数为反馈网络的反馈系数1.负负反馈放大器的方框图反馈放大器的方框图模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用九、负九、负反馈放大器的方框图及其计算反馈放大器的方框图及其计算2.负负反馈放大器的计算反馈放大器的计算基本关系：基本关系：净输入信号净输入信号 开环放大倍数开环放大倍数 反馈系数反馈系数 闭环放大倍数闭环放大倍数 对对于于不不同同的的组组态态的的负负反反馈馈，

25、和和 有有四四种种表表示示形形式式，故故 与与 一一样样，也也有有四四种种表表示示形式形式模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用九、负九、负反馈放大器的方框图及其计算反馈放大器的方框图及其计算2.负负反馈放大器的计算反馈放大器的计算反馈深度反馈深度负反馈负反馈模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用九、负九、负反馈放大器的方框图及其计算反馈放大器的方框图及其计算2.负负反馈放大器的计算反馈放大器的计算深度负反馈深度负反馈在深度负反馈条件下，闭环放大倍数只取决于反馈系数，而与基本放大器几在深度负反馈条件下，闭环放大倍数只取决于反馈系数，而与基本放大器几乎无关乎无关结论：结论：模拟电子技术与应用模拟电子

26、技术与应用九、负九、负反馈放大器的方框图及其计算反馈放大器的方框图及其计算3.深度负反馈的特点深度负反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关由于由于则则又因为又因为代入上式代入上式得得输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚两虚”的概念的概念模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用九、负九、负反馈放大器的方框图及其计算反馈放大器的方框图及其计算3.深度负反馈的特点深度负反馈的特点串联负反馈，输入端电压求和。串联负反馈，输

27、入端电压求和。深度负反馈条件下深度负反馈条件下虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断并联负反馈，输入端电流求和。并联负反馈，输入端电流求和。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用十、负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的控制十、负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的控制1.串联负反馈对输入电阻的控制串联负反馈对输入电阻的控制模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用十、负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的控制十、负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的控制2.并联负反馈对输入电阻的控制并联负反馈对输入电阻的控制模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用十、负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的控制十、负反馈对放大器输入电阻和输出电阻

28、的控制3.电压负反馈对输出电阻的控制电压负反馈对输出电阻的控制FX-AFiXoioRiAX+-ou模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用十、负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的控制十、负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的控制4.电流负反馈对输出电阻的控制电流负反馈对输出电阻的控制模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用引入负反馈的一般原则引入负反馈的一般原则1 1要稳定直流量（如静态工作点），引入直流负反馈；要稳定直流量（如静态工作点），引入直流负反馈；要改善交流性能，引入交流负反馈。要改善交流性能，引入交流负反馈。2 2要稳定输出电压，或减小输出电阻，引入电压负反馈；要稳定输出电压，或减小输出电阻，引

29、入电压负反馈；要稳定输出电流，或增大输出电阻，引入电流负反馈。要稳定输出电流，或增大输出电阻，引入电流负反馈。3 3要提高输入电阻，或减小放大器向信号源索取的电流，要提高输入电阻，或减小放大器向信号源索取的电流，引入串联负反馈；要减小输入电阻，引入并联负反馈。引入串联负反馈；要减小输入电阻，引入并联负反馈。4 4信号源为电压源时引入串联负反馈，信号源为电压源时引入串联负反馈，信号源为电流源时引入并联负反馈。信号源为电流源时引入并联负反馈。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用模块模块2-3 2-3 集成运放基本应用电路的测试集成运放基本应用电路的测试 项目项目2 集成运算放大器的测试与集成运算放

30、大器的测试与应用设计应用设计模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用一、一、集成电路（集成电路（ICIC，即，即Integrated CircuitsIntegrated Circuits）的分类与封装）的分类与封装扁平式扁平式双列直插式双列直插式单列直插式单列直插式1.1.集成电路的封装形式集成电路的封装形式模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用一、一、集成电路（集成电路（ICIC，即，即Integrated CircuitsIntegrated Circuits）的分类与封装）的分类与封装2.2.集成电路的分类集成电路的分类 按照集成度分按照集成度分按照集成度分按照集成度分小规模集成电路（小规模

31、集成电路（SSI）中规模集成电路（中规模集成电路（MSI）大规模集成电路（大规模集成电路（LSI）超大规模集成电路（超大规模集成电路（VLSI）按照导电类型分按照导电类型分按照导电类型分按照导电类型分双极型（双极型（BJT型）型）单极型（单极型（MOS型）型）模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用一、一、集成电路（集成电路（ICIC，即，即Integrated CircuitsIntegrated Circuits）的分类与封装）的分类与封装2.2.集成电路的分类集成电路的分类 按功能分按功能分按功能分按功能分模拟集成电路（模拟集成电路（AI）数字集成电路（数字集成电路（DI）按封装形式不同分按

32、封装形式不同分按封装形式不同分按封装形式不同分扁平式扁平式双列直插式双列直插式单列直插式单列直插式模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用二、模拟二、模拟集成电路的电性能特点集成电路的电性能特点1.1.电路结构和元器件参数具有对称性电路结构和元器件参数具有对称性电路结构和元器件参数具有对称性电路结构和元器件参数具有对称性2.2.采用有源元器件采用有源元器件采用有源元器件采用有源元器件3.3.放大器级间耦合方式为直接耦合放大器级间耦合方式为直接耦合放大器级间耦合方式为直接耦合放大器级间耦合方式为直接耦合4.4.二极管由二极管由二极管由二极管由BJTBJT形成形成形成形成模拟电子技术与应用模拟电子技术

33、与应用三、集成运放及其基本组成三、集成运放及其基本组成 由差动放大器构成，由差动放大器构成，以减小运放的零漂以减小运放的零漂中间级由一级或两级有源负载中间级由一级或两级有源负载放大器构成，以提高运放的输放大器构成，以提高运放的输出功率和带负载能力出功率和带负载能力模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用三、集成运放及其基本组成三、集成运放及其基本组成 模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用集成运放的应用集成运放的应用夜灯自动点亮电路夜灯自动点亮电路集成运放作为通用的器件，它的应用十分广泛，包括模拟信号的运算、放大、集成运放作为通用的器件，它的应用十分广泛，包括模拟信号的运算、放大、滤波、产生以及进行

34、各种线性和非线性的处理等。滤波、产生以及进行各种线性和非线性的处理等。线性集成运放一般工作在深度负反馈的闭环状态而非线性集成运放则工作在正反馈或开环状态。线性区：线性区：曲线斜率为电压放大倍数u0=Aod(up-uN),Aod很大，线性区非常窄。非线性区：非线性区：输出电压只有两种可能的情况，+UOM或-UOM。集成运放有两个工作区：集成运放有两个工作区：线性区、非线性区线性区、非线性区如右图所示为集成运放的电压传输特性，它表示输出电压与输入电压之间的关系。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用一、理想运放：一、理想运放：为了简化分析，在实际分析过程中常常把集为了简化分析，在实际分析过程中常常把

35、集成运放理想化。理想运放具有下述的理想参数：成运放理想化。理想运放具有下述的理想参数：3.3.输出电阻输出电阻r rodod=0=07.7.干扰和噪声均不存在干扰和噪声均不存在1.1.开环电压增益开环电压增益 A Aodod 2.2.差模输入电阻差模输入电阻r rid id 4.4.共模抑制比共模抑制比 K KCMRCMR 5.5.开环带宽开环带宽f fH H 6.6.转换速率转换速率 S SR R 模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用由于线性工作时需引入深度负反馈由于线性工作时需引入深度负反馈,由第由第4 4章深度负反馈的讨章深度负反馈的讨论可知论可知:净输入净输入ui=0,(虚短虚短)uP

36、=uN 净输入净输入 ii i=0 (=0 (虚断虚断)虚短和虚断是虚短和虚断是集成运放分析中的两个重要概念集成运放分析中的两个重要概念uoui净净 i ii i模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用一、比例运算电路一、比例运算电路 为提高精度，一般取为提高精度，一般取电压并联负反馈电压并联负反馈假假设设电电路路处处于于深深度度负负反反馈馈条条件下，件下，虚短虚短和和虚断虚断成立成立1.1.反相比例运算电路反相比例运算电路利用虚短和虚断得利用虚短和虚断得输出与输入反相输出与输入反相n 运运算算放放大大器器输输入入端端无无共共模模信信号号n 运算电路输入电阻较小运算电路输入电阻较小模拟电子技术与应

37、用模拟电子技术与应用2.2.同相比例运算电路同相比例运算电路利用虚短和虚断得利用虚短和虚断得n 运算放大器输入端有共模信号运算放大器输入端有共模信号n 运算电路输入电阻很大运算电路输入电阻很大输出与输入同相输出与输入同相一、比例运算电路一、比例运算电路 模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务2.3.1加法电路的测试做一做做一做模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用查集成电路管脚图的方法查集成电路管脚图的方法1.1.借助手册资料查管脚图借助手册资料查管脚图2.2.借助网站直接搜索该集成块借助网站直接搜索该集成块3.3.利用专门的芯片资源搜索网利用专门的芯片资源搜索网站查询站查询 如如http:/

38、http:/模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用芯片资源搜索网站芯片资源搜索网站模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用LM324是四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示，内部包含四组形式完全相同的运算放大器，四组相互独立。LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，价格低廉等优点。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用输输入入输输出出参考参考:集成块位置集成块位置正负电源接法正负电源接法输入输出接法输入输出接法模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务加法电路的测试 测试电路如图所示加法电路，电路中测试电路如图所示加法电路，电路中R1、R2和和Rf均为均为10k，运，运放为

39、放为324。接好图示加法电路，并接入接好图示加法电路，并接入+VCC=+12V，VCC=12V。保持步骤保持步骤，接入，接入uS1为为0.1V，5kHz的正弦波信号，不接的正弦波信号，不接uS2。结论：结论：输出电压幅值与输入电压幅值输出电压幅值与输入电压幅值_（基本相等（基本相等/相差很大），相差很大），即电压放大倍数与即电压放大倍数与Rf/R1值值_（基本相等（基本相等/相差很大），且输出电压与输相差很大），且输出电压与输入电压相位入电压相位_（相同（相同/相反）。相反）。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 保持步骤保持步骤，将，将Rf改为改为10k。保持步骤保持步骤，接入，接入uS1和

40、和uS2均为均为0.1V，5kHz的正弦波信的正弦波信号，用示波器号，用示波器DC输入端观察输出电压和输入电压输入端观察输出电压和输入电压uS2波形，波形，画出各波形并记录：画出各波形并记录：结论：结论：该电路该电路_（能（能/不能）实现输入电压相加不能）实现输入电压相加uO=(uS1+uS2)，且输出电压相对于输入电压是，且输出电压相对于输入电压是_（正极性的（正极性的/负负极性的）。极性的）。任务加法电路的测试模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 保持步骤保持步骤，改接，改接uS2为为1V，500Hz的方波信号，用示波的方波信号，用示波器器DC输入端观察输出电压和输入电压输入端观察输出电压

41、和输入电压uS2波形，并记录各波形。波形，并记录各波形。任务加法电路的测试模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和NN点点的的KCLKCL得：得：若若则有则有（加法运算）（加法运算）输出再接一级反相电路输出再接一级反相电路可得可得二、加法电路二、加法电路模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务2.3.2减法电路的测试做一做做一做模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 测试电路如图所示加法电路，电路中测试电路如图所示加法电路，电路中R1,R2,Rf1和和Rf2均为均为1k，运放为运放为324。接好图示减法电路，接好图示减法电路，并接入并接入+VCC=+12V，VCC=1

42、2V。任务减法电路的测试 保持步骤保持步骤，接入，接入uS1和和uS2均为均为0.1V，5kHz的正弦波信的正弦波信号，用示波器号，用示波器DC输入端观察输出、输入电压波形，画出各波输入端观察输出、输入电压波形，画出各波形并记录：形并记录：结论：输出电压幅值与输入电压幅值相比结论：输出电压幅值与输入电压幅值相比_（基本为（基本为0/基本基本相等相等/要大得多），即该电路要大得多），即该电路_（能（能/不能）实现输入电压相减不能）实现输入电压相减（uO=uS1 uS2）。）。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 保持步骤保持步骤，改接，改接uS2为为1V，500Hz的方波信号，用示波器的方波信号

43、，用示波器DC输入端观察输出电压和输入电压输入端观察输出电压和输入电压uS2波形，并记录各波形。波形，并记录各波形。任务减法电路的测试模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用三、减法电路（一）三、减法电路（一）第一级反相比例第一级反相比例第二级反相加法第二级反相加法即即当当 时时得得（减法运算）（减法运算）模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用当当则则若继续有若继续有则则 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和NN、P P点点的的KCLKCL得：得：三、减法电路（二）三、减法电路（二）模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务2.3.3积分电路的测试做一做做一做模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用测试电路如图

44、所示，电路中测试电路如图所示，电路中R为为1k，C为为0.1 F，运放为，运放为MC4558。接好图示积分电路，并接好图示积分电路，并在在C两端并接一个两端并接一个100 k 电阻电阻（引入负反馈并启动电路，该（引入负反馈并启动电路，该电阻取值应尽可能大，但也不电阻取值应尽可能大，但也不宜过大），并接入宜过大），并接入+VCC=+15V，VCC=15V。任务积分电路的测试 保持步骤保持步骤，接入，接入uS为为1V，1kHz的方波（双极性）信号，的方波（双极性）信号，用示波器用示波器DC输入端观察输出、输入电压波形，画出各波形并记录：输入端观察输出、输入电压波形，画出各波形并记录：输入电压波形为

45、输入电压波形为 （正弦波（正弦波/方波方波/三角波），而输出电压波形为三角波），而输出电压波形为 （正弦波（正弦波/方波方波/三角波），因此该电路三角波），因此该电路_（能（能/不能）实现积分不能）实现积分运算。运算。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用式式中中，负负号号表表示示u uOO与与u uS S在在相相位上是相反的。位上是相反的。根根据据“虚虚短短”，得得根根据据“虚虚断断”，得得即即因此因此电容器被充电，其充电电流为电容器被充电，其充电电流为设电容器设电容器C C的初始电压为零，则的初始电压为零，则（积分运算）（积分运算）四、简单积分电路四、简单积分电路模拟电子技术与应用模拟电子技

46、术与应用任务2.3.4微分电路的测试做一做做一做模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用测试电路如图所示，电路中测试电路如图所示，电路中R为为1k，C为为0.1 F，运放为，运放为MC4558。接好图示微分电路，并在接好图示微分电路，并在电容电容C支路中串接一个支路中串接一个51 电阻电阻（防止产生过冲响应），并接入（防止产生过冲响应），并接入+VCC=+15V，VCC=15V。任务微分电路的测试 保持步骤保持步骤，接入，接入uS为为1V，1kHz的三角波（双极性）信号，用示的三角波（双极性）信号，用示波器波器DC输入端观察输出、输入电压波形，画出各波形并记录：输入电压输入端观察输出、输入电压波形

47、，画出各波形并记录：输入电压波形为波形为 （正弦波（正弦波/方波方波/三角波），而输出电压波形为三角波），而输出电压波形为 （正弦波（正弦波/方方波波/三角波），因此该电路三角波），因此该电路_（能（能/不能）实现微分运算。不能）实现微分运算。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用根据虚地和虚断有根据虚地和虚断有：uI=0，iI=0，i2=i1设设t=0时，电容时，电容C上的初始电压为上的初始电压为0 则接入信号电压则接入信号电压uS时有时有 五、微分电路五、微分电路模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务2.3.5简单电压比较器的测试做一做做一做模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用测试电路如图

48、所示，电路中运放为测试电路如图所示，电路中运放为MC4558。接好图示电路，两输入端分别接好图示电路，两输入端分别串接一个串接一个1k 电阻，并接入电阻，并接入+VCC=+15V，VCC=15V。任务简单电压比较器的测试 保持步骤保持步骤，接入，接入UREF=2V（用（用数字万用表精确测量）的直流电压。数字万用表精确测量）的直流电压。保持步骤保持步骤，接入，接入uI=3V，用万用表测量输出直流电压，用万用表测量输出直流电压大小，并记录：大小，并记录：uO=_V，_（输出高电平（输出高电平uOH/输出低电平输出低电平uOL）。）。模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 保持步骤保持步骤，接入，接入

49、uI=1V，用万用，用万用表测量输出直流电压大小，并记录：表测量输出直流电压大小，并记录：uO=_V，_（输（输出高电平出高电平uOH/输出低电平输出低电平uOL）。）。任务简单电压比较器的测试 保持步骤保持步骤，微调，微调uI，使，使uI在在1V至至3V之间变化，用万用之间变化，用万用表测量并观察输出直流电压的变化情况，并记录：恰好出现高表测量并观察输出直流电压的变化情况，并记录：恰好出现高电平向低电平翻转或低电平向高电平翻转时的电平向低电平翻转或低电平向高电平翻转时的uI=_V（精确（精确测量），此值与测量），此值与UREF值值_（很接近（很接近/有较大差距）。有较大差距）。结论：该电路结

50、论：该电路_（能（能/不能）实现电压比较的作用不能）实现电压比较的作用模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用电压比较器电压比较器电压传输特性电压传输特性uPuNuo=UOHuPuNuo=UOL过零比较器过零比较器简单电压比较器简单电压比较器模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用任务2.3.6迟滞电压比较器的测试做一做做一做模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 测试电路如图所示，其中测试电路如图所示，其中R1,R2为为1k，R3为为3.3k，R4为为330，VDZ为为1N4740（UZ=10V），运放为），运放为MC4558。接好图示电路，并接好图示电路，并接入接入+VCC=+15V，VCC=15V