(精品)电子技术-第16章-集成运算放大器.ppt

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1、下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录第第16章章 集成运算放大器集成运算放大器(重点内容重点内容)16.116.1 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍16.216.2 运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用16.416.4 运算放大器在波形产生方面的运算放大器在波形产生方面的运算放大器在波形产生方面的运算放大器在波形产生方面的应用应用应用应用16.516.5 使用运算放大器应注意的几个问题使用运算放大器应注意的几个问题使用运算放大器应注

2、意的几个问题使用运算放大器应注意的几个问题16.316.3 运算放大器在信号处理方面的运算放大器在信号处理方面的运算放大器在信号处理方面的运算放大器在信号处理方面的应用应用应用应用跳转跳转下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录第第16章章 集成运算放大器集成运算放大器1.1.了解集成运算放大器的基本组成及主要参数的意义；了解集成运算放大器的基本组成及主要参数的意义；了解集成运算放大器的基本组成及主要参数的意义；了解集成运算放大器的基本组成及主要参数的意义；2.2.理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放理解运算放大器的电压传输特性，

3、理解理想运算放理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放 大器大器大器大器,并掌握其基本分析方法；并掌握其基本分析方法；并掌握其基本分析方法；并掌握其基本分析方法；3.3.理解用集成运算放大器组成的比例、加减、微分和理解用集成运算放大器组成的比例、加减、微分和理解用集成运算放大器组成的比例、加减、微分和理解用集成运算放大器组成的比例、加减、微分和 积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作 原理；原理；原理；原理；4.4.理解电压比较器的工作原理和应用。理解电

4、压比较器的工作原理和应用。理解电压比较器的工作原理和应用。理解电压比较器的工作原理和应用。本章要求本章要求下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录16.1 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。一种模拟集成电路。集成电路集成电路是把整个电路的各个元件以及相互之是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上间的联接同时制造在一块半导体芯片上,组成一个不组成一个不可分的整体

5、。可分的整体。集成电路特点集成电路特点集成电路特点集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格低。靠性高、价格低。集成电路分类集成电路分类集成电路分类集成电路分类按集成度按集成度按导电类型按导电类型按功能按功能小、中、大和超大规模小、中、大和超大规模双、单极性和两种兼容双、单极性和两种兼容数字和模拟数字和模拟下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录各类型号集成运算放大器各类型号集成运算放大器16.1.1集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点1.元器件参数的一致性和对称性好；元器件参数的一致性和对称性好；2.电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流

6、电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替，电位器需外接；源代替，电位器需外接；3.电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感容、电感和变压器均需外接；和变压器均需外接；4.二极管多用三极管的发射结代替。二极管多用三极管的发射结代替。分立元件分立元件集成电路集成电路下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第第4 4级：互补对称射极跟随器级：互补对称射极跟随器差动放大器差动放大器第第2级级第第1级：级：差动放大器差动放大器第第3级

7、：级：单管放大器单管放大器+集成运放内部结构（举例）集成运放内部结构（举例）极极性性判判断断下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录16.1.2电路的简单说明电路的简单说明运算放大器方框图运算放大器方框图 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差分放大器扰信号，都采用带恒流源的差分放大器。中间级：中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。的共发射极放大电路构成。偏置电路偏置电路:一般由各种恒流源等电路组成一般由各种恒流源等电路组成 输出级：输出级：与负载相

8、接，要求输出电阻低，带负载与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补功率放大电路或射极输出器构成。能力强，一般由互补功率放大电路或射极输出器构成。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录集成集成集成集成运算放大器的管脚和符号运算放大器的管脚和符号反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端信号传信号传输方向输方向输出端输出端实际运算放大器实际运算放大器开环电压放大倍数开环电压放大倍数(a)(b)(a)符号符号;(b)引脚引脚国际标准是三国际标准是三角形！角形！下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录16.1.3主要参数主要参数1.最大输出电压最大输出电压UOM能使

9、输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。2.开环差模电压增益开环差模电压增益Auo运算放大器没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。运算放大器没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。6.共模输入电压范围共模输入电压范围UICM运算放大器所能承受的共模输入电压最大值。超出此运算放大器所能承受的共模输入电压最大值。超出此值值,运算放大器的共模抑制性能下降运算放大器的共模抑制性能下降,甚至造成器件损坏。甚至造成器件损坏。愈小愈好愈小愈好愈小愈好愈小愈好3.输入失调电压

10、输入失调电压UIO4.输入失调电流输入失调电流IIO5.输入偏置电流输入偏置电流IIB下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录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由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化,为此为此,后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。16.1.4 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据

11、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想的运算放大器。理想化的主要条件：运算放大器。理想化的主要条件：下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录u+uuo16.1.4理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据线性区：线性区：uo=Auo(u+u)非线性区：非线性区：u+u时，时，uo=+Uo(sat)u+u时，时，uo=+Uo(sat)u+0 ui=Ui 0时，时，|T(j)|衰减很快衰减很快显然，电路能使低于显然，电路能使低于 0的信号顺利通过的信号顺利通过,衰减很小衰减很小,而使高于而使高于 0的信号不易通的信号不易通过

12、过,衰减很大衰减很大,称一称一阶有源阶有源低通滤波器。低通滤波器。为了改善滤波效果，为了改善滤波效果，使使 0时信号衰减得时信号衰减得更快些，常将两节更快些，常将两节RC滤滤波环节串接起来，波环节串接起来，组成组成二阶有源低通滤波器。二阶有源低通滤波器。一阶一阶二阶二阶下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.2.有源高通滤波器有源高通滤波器有源高通滤波器有源高通滤波器设输入为正弦波信号，则有设输入为正弦波信号，则有故：故：下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录可见，电路使频率大于可见，电路使频率大于 0的信号通过的信号通过，而小于，而小于 0的信号被阻止，称为的信

13、号被阻止，称为有源高通滤波器有源高通滤波器。若频率若频率若频率若频率 为变量，则为变量，则为变量，则为变量，则电路的传递函数电路的传递函数电路的传递函数电路的传递函数其模为其模为幅频特性幅频特性 0|Auf0|T(j)|O下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录把一个低通滤波器和一个高通滤波器串联把一个低通滤波器和一个高通滤波器串联把一个低通滤波器和一个高通滤波器串联把一个低通滤波器和一个高通滤波器串联(低通低通低通低通滤波器的截止频率应高于高通滤波器的截止频率滤波器的截止频率应高于高通滤波器的截止频率滤波器的截止频率应高于高通滤波器的截止频率滤波器的截止频率应高于高通滤波器的截止

14、频率)就就就就构成构成构成构成带通滤波器带通滤波器带通滤波器带通滤波器。低通滤波器与高通滤波器的截止频低通滤波器与高通滤波器的截止频低通滤波器与高通滤波器的截止频低通滤波器与高通滤波器的截止频率之差就是带通滤波器通频带。率之差就是带通滤波器通频带。率之差就是带通滤波器通频带。率之差就是带通滤波器通频带。二阶有源高通滤波器二阶有源高通滤波器二阶有源高通滤波器二阶有源高通滤波器下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 3.3.带通滤波器带通滤波器带通滤波器带通滤波器低频时，幅频特性取低频时，幅频特性取决于高通滤波器；决于高通滤波器；高频时，幅频特性取高频时，幅频特性取决于低通滤波器。决

15、于低通滤波器。优点：优点：通带宽通带宽,fH、fL易于调节。易于调节。fLffH|T(j)|Auf0|下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录*16.3.2采样保持电采样保持电路路采样采样-保持电路是数据采集系统的基本部件之一。保持电路是数据采集系统的基本部件之一。多用于模多用于模-数转换电路数转换电路(A/D)之前之前。A/D转换需要一转换需要一定时间定时间,在转换过程中在转换过程中,如果送给如果送给A/D的模拟量发生的模拟量发生变化，则不能保证精度。为此，在变化，则不能保证精度。为此，在A/D前加入采样保前加入采样保持电路持电路,在进行在进行A/D转换前对模拟量进行瞬间采样转换

16、前对模拟量进行瞬间采样,并把采样值保存一段时间并把采样值保存一段时间,只有保持采样点的数值不只有保持采样点的数值不变变,才能保证转换的精度才能保证转换的精度,以解决快速变化的模拟以解决快速变化的模拟信号与较低信号与较低A/D转换速度的矛盾转换速度的矛盾(即满足即满足A/D转换电路转换电路的需要的需要)。用于数字电路、计算机控制及程序控制等装置中。用于数字电路、计算机控制及程序控制等装置中。用于数字电路、计算机控制及程序控制等装置中。用于数字电路、计算机控制及程序控制等装置中。应用：应用：下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 采样采样-保持电路是一个具有信号输入、信号输出保持电路

17、是一个具有信号输入、信号输出以及由外部信号控制模拟门电路。在控制信号作用下，以及由外部信号控制模拟门电路。在控制信号作用下，采样采样-保持电路跟踪采样，并保持输入信号。保持电路跟踪采样，并保持输入信号。模拟开关模拟开关模拟输入信号模拟输入信号1.1.电路电路16.3.2采样保持电路采样保持电路采样存储采样存储电容电容控制信号控制信号电压跟随器电压跟随器下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理16.3.2采样保持电路采样保持电路1.1.电路电路电路电路采样阶段采样阶段采样阶段采样阶段：uG为高电平，为高电平，S闭合闭合(场效应管导通场效应管导通

18、)，ui对存储电容对存储电容C充电，充电，uo=uC=ui。保持阶段保持阶段保持阶段保持阶段：uG为为0，S断开断开(场效应管截止场效应管截止)，输出，输出保持该阶段开始瞬间的值不变。保持该阶段开始瞬间的值不变。采样脉冲采样脉冲采样脉冲采样脉冲uitouGto采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录u+uuoUo(sat)+Uo(sat)O理想运算放大器工作在线性区的理想运算放大器工作在线性区的理想运算放大器工作在线性区的理想运算放大器工作在线性区的特点特点特点特点:(1)u+=u,称称“虚短虚短”。(

19、2)i+=i 0,称称“虚断虚断”。16.3 运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用理想运算放大器工作在饱和区的特点：理想运算放大器工作在饱和区的特点：理想运算放大器工作在饱和区的特点：理想运算放大器工作在饱和区的特点：(1)输出只有两种可能输出只有两种可能+Uo(sat)或或Uo(sat)当当u+u时，时，uo=+Uo(sat)u+uu 时，时，时，时，u uo o=+=+U Uo o (sat)(sat)u u+uu 时，时，时，时，u uo o=U Uo o (sat)(sat)即即即即 u ui iUUUR R 时，时，时，时，u uo o=U Uo o (sat

20、)(sat)可见，在可见，在ui=UR处输出电压处输出电压uo发生跃变。发生跃变。参考电压参考电压下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录Ouot+Uo(sat)Uo(sat)t1t2单限电压比较器：单限电压比较器：单限电压比较器：单限电压比较器：当当ui 单方向变化时，单方向变化时，uo 只变化一次。只变化一次。电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat(sat)+U Uo o(sat(sat)uiuoOURuitOUR下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录uiUR，uo=+Uo(sat)ui UR，uo=Uo(sat)U Uo o(sat(sat)+U Uo

21、o(sat(sat)uiuoOUR输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat(sat)+U Uo o(sat(sat)uiuoOUR思考思考下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录Ot+Uo(sat)Uo(sat)uo输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端uitOUROuot+Uo(sat)Uo(sat)t1t2下一页下一页返回返回

22、上一页上一页退出退出章目录章目录 输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为U UZ Z，忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降则则则则 u ui i U UR R，u uo o =U UZ ZUZUZ电压传输特性电压传输特性Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURu ui iUUUR R 时，时，时，时，u uo o=U Uo o (sat)(sat)uou ui iUUUR R 时，时，时，时，u uo

23、o =U Uo o (sat)(sat)RDZ限幅作用限幅作用限幅作用限幅作用下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 过零电压比较器过零电压比较器过零电压比较器过零电压比较器 电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat(sat)+U Uo o(sat(sat)u ui iu uo oO OU UR R=0=0Uo(sat)tuoO O+Uo(sat)过零比较器用途非常过零比较器用途非常广泛，在交流调压、电气广泛，在交流调压、电气控制系统中经常使用。控制系统中经常使用。tuiO O下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录电压传电压传输特性输特

24、性uoOU UOO(sat)(sat)U UOO(sat)(sat)例例:电路如图所示电路如图所示,ui是是一正弦电压一正弦电压,画出画出uo的波形的波形。OtU UOO(sat)(sat)UUOO(sat)(sat)解解:(1)运算放大器为同相运算放大器为同相输入过零电压比较器输入过零电压比较器Ot输入和输出电压波形输入和输出电压波形下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(2)经经RC微分电路输出正微分电路输出正负尖脉冲；负尖脉冲；(3)二极管二极管D和和RL构成限构成限幅电路。利用二极管的单向幅电路。利用二极管的单向导电性，削去负向尖脉冲，导电性，削去负向尖脉冲，输出仅为正向

25、尖脉冲。输出仅为正向尖脉冲。例例:电路如图所示电路如图所示,ui是是一正弦电压一正弦电压,画出画出uo的波形的波形。uoOtOtU UOO(sat)(sat)UUOO(sat)(sat)OtOtUUOO(sat)(sat)U UOO(sat)(sat)输入和输出电压波形输入和输出电压波形下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.2.滞回比较器滞回比较器滞回比较器滞回比较器上门限电压上门限电压上门限电压上门限电压下门限电压下门限电压下门限电压下门限电压当当uo=+Uo(sat)，则则当当uo=Uo(sat)，则，则RF门限电压受输门限电压受输出电压的控制出电压的控制 电路中引入正反

26、馈电路中引入正反馈电路中引入正反馈电路中引入正反馈(1)(1)提高了比较器的响应速度；提高了比较器的响应速度；提高了比较器的响应速度；提高了比较器的响应速度；(2)(2)输出电压的跃变不是发生输出电压的跃变不是发生输出电压的跃变不是发生输出电压的跃变不是发生在同一门限电压上。在同一门限电压上。在同一门限电压上。在同一门限电压上。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录电压传输特性电压传输特性uiuoO Uo(sat)+Uo(sat)上门限电压上门限电压U+：ui逐渐增加时的门限电压逐渐增加时的门限电压下门限电压下门限电压U+：ui 逐渐减小时的门限电压逐渐减小时的门限电压uitOu

27、oOt+Uo(sat)Uo(sat)两次跳变之间具有迟两次跳变之间具有迟滞特性滞特性滞回比较器滞回比较器下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录回差：回差：回差：回差：优点：优点：优点：优点：1.1.改善了输出波形在跃变时的陡度。改善了输出波形在跃变时的陡度。改善了输出波形在跃变时的陡度。改善了输出波形在跃变时的陡度。2.2.回差提高了电路的抗干扰能力回差提高了电路的抗干扰能力回差提高了电路的抗干扰能力回差提高了电路的抗干扰能力,U U越大越大越大越大,抗干扰能力越强。抗干扰能力越强。抗干扰能力越强。抗干扰能力越强。调节调节调节调节R RF F 或或或或R R2 2 可以改变回差电

28、压的大小。可以改变回差电压的大小。可以改变回差电压的大小。可以改变回差电压的大小。-u u0(sat)0(sat)电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性u ui iu uo oO O+u u0(sat)0(sat)跳转跳转下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录解：解：解：解：(1)(1)求求求求上、下门限电压上、下门限电压上、下门限电压上、下门限电压例例例例1 1：电路如图所示，若电路如图所示，若电路如图所示，若电路如图所示，若R RF F =20k=20k ，R R2 2=1=10k0k ，U Uo o(sat(sat)=6V=6V，输入电压输入电压输入电压输入电压u

29、 ui i=3sin314=3sin314t t，试画出对应试画出对应试画出对应试画出对应的输出电压的输出电压的输出电压的输出电压 u u00波形波形波形波形。下门限电压下门限电压下门限电压下门限电压上门限电压上门限电压上门限电压上门限电压电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性u ui iu uo oO O-6V6V-2-22 26V6V下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录解：解：解：解：(2)(2)电压传输特性及电压传输特性及电压传输特性及电压传输特性及输出电压输出电压输出电压输出电压 u u00波形波形波形波形uitOuoOt+6V-6V输入、输出电压输入、输出电

30、压输入、输出电压输入、输出电压 波形波形波形波形例例例例1 1：电路如图所示，若电路如图所示，若电路如图所示，若电路如图所示，若R RF F =20k=20k ，R R2 2=1=10k0k ，U Uo o(sat(sat)=6V=6V，输入电压输入电压输入电压输入电压u ui i=3sin314=3sin314t t，试画出对应试画出对应试画出对应试画出对应的输出电压的输出电压的输出电压的输出电压 u u00波形波形波形波形。电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性u ui iu uo oO O-6V6V-2-22 26V6V下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录根据叠

31、加原理，有根据叠加原理，有根据叠加原理，有根据叠加原理，有改变参考电压改变参考电压改变参考电压改变参考电压U UR R，可使传输特性沿横轴移动。可使传输特性沿横轴移动。可使传输特性沿横轴移动。可使传输特性沿横轴移动。可见：可见：传输特性不再对称于纵轴。传输特性不再对称于纵轴。u ui iu uo oO O U Uo o(sat(sat)+U Uo o(sat(sat)电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性 当参考电压当参考电压当参考电压当参考电压U UR R不等于零时不等于零时不等于零时不等于零时下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录解：解：解：解：对图（对图（对图（对

32、图（2 2）例例例例2 2：图示电路，图示电路，图示电路，图示电路，U Uo o(sat(sat)=6V,=6V,U UR R =5V,=5V,R RF F =20k=20k ，R R2 2=1=10k0k ，求上、下门限电压及回差电压。求上、下门限电压及回差电压。求上、下门限电压及回差电压。求上、下门限电压及回差电压。回差电压回差电压 U=5.33-1.33=4V下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录图图图图(2)(2)的电压传输特性的电压传输特性的电压传输特性的电压传输特性u uo ou ui iO O-6 66 61.331.335.335.33uoOt+Uo(sat)Uo

33、(sat)uitO利用滞回特性可构成多种实用电路。如用作越限利用滞回特性可构成多种实用电路。如用作越限报警器。如图示电路，当电压高于报警器。如图示电路，当电压高于5.33V或低于或低于1.33V时，电路输出电压时，电路输出电压u0的跳变可作为报警信号。如的跳变可作为报警信号。如ui表示温度，则可用于控制温度，改变参考电压表示温度，则可用于控制温度，改变参考电压UR，可改变控温的范围。可改变控温的范围。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录*16.4 运算放大器在波形产生方面的应用运算放大器在波形产生方面的应用波形发生器的作用：波形发生器的作用：波形发生器的作用：波形发生器的作用：

34、产生一定频率、幅值的波形产生一定频率、幅值的波形产生一定频率、幅值的波形产生一定频率、幅值的波形(如正弦波、方波、如正弦波、方波、如正弦波、方波、如正弦波、方波、三角波、锯齿波等三角波、锯齿波等三角波、锯齿波等三角波、锯齿波等)。特点：特点：特点：特点：不用外接输入信号，即有输出信号。不用外接输入信号，即有输出信号。不用外接输入信号，即有输出信号。不用外接输入信号，即有输出信号。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录16.4.1矩形波发生器矩形波发生器矩形波产生电路矩形波产生电路矩形波产生电路矩形波产生电路 uc+U UR R+1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构 由滞回比较

35、器、由滞回比较器、由滞回比较器、由滞回比较器、RCRC充放电电路组成。充放电电路组成。充放电电路组成。充放电电路组成。电容电压电容电压电容电压电容电压u uc c 即是比较器即是比较器即是比较器即是比较器的输入电压，的输入电压，的输入电压，的输入电压，2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理设电源接通时，设电源接通时，设电源接通时，设电源接通时，u uo o =+=+U UZ Z，u uc c(0)=0(0)=0。电阻电阻电阻电阻R R2 2两端的电压两端的电压两端的电压两端的电压U UR R即即即即是比较器的参考电压。是比较器的参考电压。是比较器的参考电压。是比较器的参考电压。u uo o

36、通过通过通过通过 R RFF对电容对电容对电容对电容C C充电，充电，充电，充电，u uc c 按指数规律增长。按指数规律增长。按指数规律增长。按指数规律增长。RFC下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录当当当当 u uo o =+=+U UZ Z时，时，时，时，电容充电，电容充电，电容充电，电容充电，u uc c上升，上升，上升，上升，电容放电，电容放电，电容放电，电容放电，u uc c下降，下降，下降，下降，当当当当u uc c=U=UR R 时，时，时，时，u uo o 跳变成跳变成跳变成跳变成 U UZ Z当当当当 u uc c=U=UR R 时，时，时，时，u uo o

37、 跳变成跳变成跳变成跳变成 +U UZ Z，电容又重新充电。电容又重新充电。电容又重新充电。电容又重新充电。2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理放电放电放电放电uc+充电充电充电充电下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形T T2T=TT=T1 1+T+T2 2电容充放电过程，电容充放电过程，电容充放电过程，电容充放电过程，u uc c的响应规律为的响应规律为的响应规律为的响应规律为4.4.周期与频率周期与频率周期与频率周期与频率Z212U RRR+T T1U U z zt tO Ouo,uC+Z212U RRR+UZ+UZ+U U z

38、zT T1下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录矩形波的周期矩形波的周期矩形波的周期矩形波的周期矩形波的频率矩形波的频率矩形波的频率矩形波的频率充放电时间常数相同：充放电时间常数相同：充放电时间常数相同：充放电时间常数相同：=RC 矩形波常用于数字电路中作为信号源矩形波常用于数字电路中作为信号源矩形波常用于数字电路中作为信号源矩形波常用于数字电路中作为信号源在充电过程中在充电过程中在充电过程中在充电过程中在放电过程中在放电过程中在放电过程中在放电过程中下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 A A1 1：滞回比较器滞回比较器滞回比较器滞回比较器 16.4.2三角波发

39、生器三角波发生器1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构A A2 2：反相积分电路反相积分电路反相积分电路反相积分电路因因 u-=0，当当u+=0时时，A1状态改变状态改变下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理A1：滞回比较器滞回比较器因因 u-=0，所以所以当当u+=u-=0时时，A1状态改变。状态改变。当当即当输出电压即当输出电压即当输出电压即当输出电压u uo o 达到达到达到达到 时，时，时，时，u u0101 跃变跃变跃变跃变,同时同时同时同时积分电路的输入、输出电压也随之改变。积分电路的输入、输出电压也随之改变。积分电路的输入、

40、输出电压也随之改变。积分电路的输入、输出电压也随之改变。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形4.4.周期与频率周期与频率周期与频率周期与频率T=T1+T2=2T1=2T2uo1 UZ UZtOuo(1)改变比较器的输出改变比较器的输出uo1及电阻及电阻R1、R2即可改变即可改变三角波的幅值。三角波的幅值。(2)改变电路电阻改变电路电阻R1与与R2的比值，或改变积分常数的比值，或改变积分常数RC，均可改变三角波的频率。均可改变三角波的频率。TT1T2下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录频率可调的三角波发生器频率可调的三角波发

41、生器频率可调的三角波发生器频率可调的三角波发生器下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录16.4.3锯齿波发生器锯齿波发生器1.1.电路电路电路电路三角波发生器三角波发生器三角波发生器三角波发生器在三角波在三角波在三角波在三角波发生器的电发生器的电发生器的电发生器的电路中，使积路中，使积路中，使积路中，使积分电路的正、分电路的正、分电路的正、分电路的正、反向积分的反向积分的反向积分的反向积分的时间常数不时间常数不时间常数不时间常数不同，即可使同，即可使同，即可使同，即可使其输出锯齿其输出锯齿其输出锯齿其输出锯齿波。波。波。波。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.

42、2.波形波形波形波形16.4.3锯齿波发生器锯齿波发生器1.1.电路电路电路电路t tU UZ Z U UZ Zu uo ou uo1o1Ou uo o下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录16.5 使用运算放大器应注意的几个问题使用运算放大器应注意的几个问题集集成成运运算算放放大大器器的的用用途途广广泛泛，在在使使用用前前必必须须进进行行测测试试，使使用用中中应应注注意意其其电电参参数数和和极极限限参参数数符符合合电电路路要要求求，同同时还应注意以下问题。时还应注意以下问题。3.调零调零为了提高集成运算放大器的精度为了提高集成运算放大器的精度,消除因失调电压和消除因失调电压和失

43、调电流引起的误差失调电流引起的误差,需要对集成运算放大器进行调需要对集成运算放大器进行调零。零。集成运算放大器的调零电路有两类，一类是内调零，集成运算放大器的调零电路有两类，一类是内调零，集成运算放大器设有外接调零电路的引线端集成运算放大器设有外接调零电路的引线端,按说明书按说明书连接即可，如常用的连接即可，如常用的 741，其中电位器其中电位器RP可选择可选择10k的电位器的电位器,如图所示。如图所示。1.选用元件选用元件2.消振消振下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录3.调零调零(1)输入端保护输入端保护当输入端所加的电压过高时会损坏集成运算放大器，当输入端所加的电压过高时

44、会损坏集成运算放大器，可在输入端加入两个反向并联的二极管，如图所示，可在输入端加入两个反向并联的二极管，如图所示，将输入电压限制在二极管的正向压降以内。将输入电压限制在二极管的正向压降以内。4.保护保护 A741的调零电路的调零电路下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(1)输入端保护输入端保护(2)输出端保护输出端保护为了防止输出电压过大为了防止输出电压过大,可利用稳压管来保护，如图可利用稳压管来保护，如图所示，将两个稳压管反向串联，就可将输出电压限制所示，将两个稳压管反向串联，就可将输出电压限制在稳压管的稳压值在稳压管的稳压值UZ的范围内。的范围内。输出端保护输出端保护4.保

45、护保护下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(3)电源保护电源保护为了防止正负电源接反，可用二极管保护，若电源为了防止正负电源接反，可用二极管保护，若电源接错，二极管反向截止，集成运算放大器上无电压，接错，二极管反向截止，集成运算放大器上无电压，如图所示。如图所示。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录5.相位补偿相位补偿集成运算放大器在实际使用中遇到最棘手的问题集成运算放大器在实际使用中遇到最棘手的问题就是自激。要消除自激，通常是破坏自激形成的相位就是自激。要消除自激，通常是破坏自激形成的相位条件，这就是相位补偿，如图所示。其中，图条件，这就是相位补偿，如图所示。

46、其中，图(a)是是输入分布电容和反馈电阻过大输入分布电容和反馈电阻过大(1M)引起自激的补引起自激的补偿方法，图偿方法，图(b)中所接的中所接的RC为输入端补偿法，常用于为输入端补偿法，常用于高速集成运算放大器。高速集成运算放大器。(a)(b)相位补偿相位补偿下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录6.扩大输出电流扩大输出电流在输出端加接一级互补电路扩大输出电流。在输出端加接一级互补电路扩大输出电流。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录运算电路运算电路要求要求1.熟记各种单运放组成的基本运算电路的电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。路图及放大倍数公式。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)”分析给定运算电路的分析给定运算电路的放大倍数。放大倍数。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录电子技术电子技术第第16章章结束结束模拟电路部分模拟电路部分