电工电子技术第-1章-运算放大器.ppt

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1、PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT18 五月 2023电工电子技术第电工电子技术第_1章章_运运算放大器算放大器PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT第第 11 章章 运算放大器运算放大器 分立电路分立电路是由各种单个元件联接起来的电子电路。是由各种单个元件联接起来的电子电路。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、可靠性高、价格体积小、重量轻

2、、功耗低、可靠性高、价格 低。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集成电路：集成电路：把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同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，组成一个不可分时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分 的整体。的整体。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PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT用于模拟运算、信号处理、

3、信号测量、波形转用于模拟运算、信号处理、信号测量、波形转换、自动控制等领域。换、自动控制等领域。集成运放是具有集成运放是具有很高开环电压放大倍数很高开环电压放大倍数的直接的直接耦合放大器。耦合放大器。第第 11 章章 运算放大器运算放大器本章主要讨论本章主要讨论分析运算放大器的依据分析运算放大器的依据及其在及其在信信号运算号运算、波形产生方面的应用，并介绍、波形产生方面的应用，并介绍放大电路中放大电路中的负反馈的负反馈。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT输出端输出端 11.1.1 集

4、成运放的组成集成运放的组成输入级输入级 差动放大器差动放大器输出级输出级 射极输出器或互补对称功率放大器射极输出器或互补对称功率放大器偏置电路偏置电路 由镜像恒流源等电路组成由镜像恒流源等电路组成11.1 运算放大器简单介绍运算放大器简单介绍偏置偏置电路电路输入级输入级中间级中间级输出级输出级输入端输入端PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT运算放大器的符号运算放大器的符号反相反相输入端输入端uo+uu+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+Auo理想理想运放开运放开

5、环电压放大倍环电压放大倍数数实际运放开环实际运放开环电压放大倍数电压放大倍数PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT11.1.2 主要参数主要参数1.最大输出电压最大输出电压 UOPP 2.开环差模电压增益开环差模电压增益 Auo 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 超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。愈小愈好愈小

6、愈好愈小愈好愈小愈好3.输入失调电压输入失调电压 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 IIBPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT理想的理想的运算放大器。运算放大器。理想化的主要条件：理想化的主要条件：1.开环电压放大倍开环电压放大倍数数 2.差模输入电阻差模输入电阻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，11.1.3 理想运算放大器及其分析依据理想运

7、算放大器及其分析依据 在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是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。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT实际运放电压传输特性实际运放电压传输特性 11.1.3 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 表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的曲线称为曲线称为传输特性传输特性。uoO U UO(sat)O

8、(sat)UUO(sat)O(sat)U Uimim UUimim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=106 UO(sat)=15 V则则 UIM=0.015 mV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。uou+uPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT理想运放电压传输特性理想运放电压传输特性 11.1.3 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uoo U UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)U Uimim

9、UUimim线性区线性区正饱和区正饱和区 负饱和区负饱和区 因为理想运放因为理想运放开环电压放大倍数开环电压放大倍数 所以，当所以，当时，时，uou+uPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 11.1.3 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，但又未真正短路，故称故称“虚短路虚短路”。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，但又未真正断路，故称故

10、称“虚断路虚断路”。2.id 0 1.u+u，而，而 uo 是有限值，是有限值，运放开环输入电阻运放开环输入电阻id 由于运放由于运放故从式故从式，可知，可知uou+uridPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 11.1.3 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uo+uu+运放工作在非线性区的依据运放工作在非线性区的依据2.id 0 1.u+u由于运放工作在非线性区由于运放工作在非线性区rididuoO U UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)不再成立

11、不再成立非线性区非线性区 非线性区非线性区 所以所以当当时，时，Uo 发生跃变发生跃变依然成立依然成立返回返回PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 凡凡是是将将放放大大电电路路(或或某某个个系系统统)输输出出信信号号的的一一部部分分或或全全部部经经某某种种电电路路(反反馈馈网网络络)引引回回到到输输入入端端，称为称为反馈反馈。11.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈11.2.1 反馈的基本概念反馈的基本概念如如果果反反馈馈信信号号使使净净输输入入信信号号增增加加，称称为为正正反反

12、馈馈。如果反馈信号使净输入信号减小，称为如果反馈信号使净输入信号减小，称为负反馈负反馈。A无负反馈放大无负反馈放大电路方框图电路方框图PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT基本放大电路基本放大电路反馈电路反馈电路11.2.1 反馈的基本概念反馈的基本概念F+带有负反馈放大带有负反馈放大电路的方框图电路的方框图比较环节比较环节 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 输出信号输出信号净输入信号净输入信号若三者同相，若三者同相，可见可见，电路为负反馈。，电路为负反馈。则则A

13、PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT11.2.2 负反馈的类型负反馈的类型 根据反馈电路与基本放大电路在输入、输出根据反馈电路与基本放大电路在输入、输出端的连接方式不同，负反馈有以下四种类型。端的连接方式不同，负反馈有以下四种类型。负反馈的类型有：负反馈的类型有：AF+反馈量取自输出电压为电压反馈，反馈量取自输出电压为电压反馈，取自输出电流为电流反馈；取自输出电流为电流反馈；反馈量以电流的形式出现，与输入信号进行比较为并联反馈；反馈量以电流的形式出现，与输入信号进行比较为并联反馈；在输

14、入端在输入端反馈量以电压的形式出现，与输入信号进行比较为串联反馈。反馈量以电压的形式出现，与输入信号进行比较为串联反馈。电压串联负反馈；电压串联负反馈；电压并联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈。电流并联负反馈。在输出端在输出端PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT11.2.2 负反馈的类型负反馈的类型ui+R1R2uoRF+RLud+uf+净输入信号净输入信号 负负反馈反馈反馈电压反馈电压电压反馈。电压反馈。uf 与与 ui 在输入端以电压形式作比较

15、，两者串联，故为串在输入端以电压形式作比较，两者串联，故为串联反馈。联反馈。判别图示电路的反馈类判别图示电路的反馈类型型 1.串联电压负反馈串联电压负反馈 PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT1.串联电压负反馈串联电压负反馈ui+R1R2uoRF+RLud+uf+AF+ufuduiuo 串联电压负反馈方框图串联电压负反馈方框图PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTuoR1R2RF

16、+ui+RL iiidif-净输入电净输入电流流负负反馈反馈反馈电流反馈电流电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈判别图示电路的反馈类判别图示电路的反馈类型型 2.并联电压负反馈并联电压负反馈 PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT2.并联电压负反馈并联电压负反馈AF+uiuoifidiiuoR1R2RF+ui+RLidif ii-并联电压负反馈方框图并联电压负反馈方框图PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office P

17、PTPPTPPTPPT负反馈；负反馈；反馈电压反馈电压电流反馈；电流反馈；判别图示电路的反馈类型判别图示电路的反馈类型 3.串联电流负反馈串联电流负反馈 AF+ufuduiio 串联电流负反馈方框图串联电流负反馈方框图串联反馈串联反馈R2uoR+RLud+uf+ioui+PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT图图中中判别图示电路的反馈类型判别图示电路的反馈类型 4.并联电流负反馈并联电流负反馈 并联电流负反馈方框图并联电流负反馈方框图AF+uiioidiiififRFiRuRRui+RL

18、 ioR1iiidR2-PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT如何判别电路中反馈类型小如何判别电路中反馈类型小结结(1)反馈电路直接从输出端引出的，是反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈电压反馈；从负载电阻靠近从负载电阻靠近“地地”端引出的，是端引出的，是电流反馈电流反馈；(2)输入信号和反馈信号分别加在两个输入端，输入信号和反馈信号分别加在两个输入端，是是串联反馈串联反馈；加在同一输入端的是；加在同一输入端的是并联反馈并联反馈；(3)反馈信号使净输入信号减小的，是反馈信号使净输入信号

19、减小的，是负反馈负反馈。(也也可可将将输输出出端端短短路路，若若反反馈馈量量为为零零，则则为为电电压压反反馈；若反馈量不为零，则为电流反馈。馈；若反馈量不为零，则为电流反馈。)PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 例例1 判别图示电路从判别图示电路从 A2 输出端引入输出端引入 A1 输入端的反馈类型。输入端的反馈类型。uoui+uo1ud+RL Ruf+A1A2 解解 反馈电路从反馈电路从 A2 的输出端引出，故为电压反馈；的输出端引出，故为电压反馈；反馈电压反馈电压 uf 和输入电

20、压和输入电压ui 分别加在的同相和反相两个输分别加在的同相和反相两个输入端，故为串联反馈；入端，故为串联反馈；反馈电压反馈电压 uf 使净输入电压使净输入电压 ud=ui uf减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；串联电压负反馈串联电压负反馈PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTuoui+Ruo1ii+RL-A1A2idif a 例例 2 判别图示电路从判别图示电路从 A2 输出端引入输出端引入 A1 输入端的反馈类型。输入端的反馈类型。解解 反馈电路从反馈电路从 RL 靠近靠近“地地”端

21、引出，为端引出，为电流反馈电流反馈；反反馈馈电电流流 if 和和输输入入电电流流 ii 加加在在 A1 的的同同一一个个输输入入端端，故故为为并联反馈并联反馈；净输入电流净输入电流 id=ii if减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；并联电流负反馈并联电流负反馈PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT例例例例3 3：判断图示电路中的负反馈类型。判断图示电路中的负反馈类型。判断图示电路中的负反馈类型。判断图示电路中的负反馈类型。解解解解:RE2对交流不起作用，引入的是直流反馈；对交流不起作用

22、，引入的是直流反馈；R RE1E1对本级引入串联电流负反馈。对本级引入串联电流负反馈。对本级引入串联电流负反馈。对本级引入串联电流负反馈。RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的对交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反馈。是交、直流反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2e es su ui iu uo oPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT例例例例3 3：判断图示电路中的负反馈类型。判断图示电路中的负反馈类型。判断图示电路中的负反

23、馈类型。判断图示电路中的负反馈类型。解解：R RE1E1、R RF F引入越级串联电压负反馈。引入越级串联电压负反馈。引入越级串联电压负反馈。引入越级串联电压负反馈。+T T2 2集电极的集电极的集电极的集电极的 反馈到反馈到反馈到反馈到T T1 1的发射极，提高了的发射极，提高了的发射极，提高了的发射极，提高了E E1 1的交流电位，使的交流电位，使的交流电位，使的交流电位，使U Ube1be1减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；反馈从反馈从反馈从反馈从T T2 2的集电极引出，是电压反馈；反馈电压的集电极引出，是电压反馈；反馈电压的集电极引出，是电压反馈

24、；反馈电压的集电极引出，是电压反馈；反馈电压引入到引入到引入到引入到T T1 1的发射极，是串联反馈。的发射极，是串联反馈。的发射极，是串联反馈。的发射极，是串联反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2e es su ui iu uo oPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT例例4：如果如果RF不接在不接在T2 的集电极，而是接的集电极，而是接C2与与RL 之间，两者有何不同之间，两者有何不同？解：解：因电容因电容C2的隔直流作用，这时的

25、隔直流作用，这时RE1、RF仅引入仅引入 交流反馈。交流反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2e es su ui iu uo oPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT例例例例5 5：如果如果RF的另一端的另一端不接在不接在T1 的发射极，而是接在的发射极，而是接在它的基极，两者有何不同，是否会变成正反馈它的基极，两者有何不同，是否会变成正反馈？解：解：T T2 2集电极的集电极的集电极的集电极的 反馈到反馈到反馈到反馈到T T1 1的

26、基极，提高了的基极，提高了的基极，提高了的基极，提高了B B1 1的交的交的交的交流电位，使流电位，使流电位，使流电位，使U Ube1be1增大，故为正反馈；增大，故为正反馈；增大，故为正反馈；增大，故为正反馈；这时这时这时这时R RE1E1、R RF F引入越级正反馈。引入越级正反馈。引入越级正反馈。引入越级正反馈。+RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2e es su ui iu uo oPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT1.降低放大

27、倍数，提高稳定性降低放大倍数，提高稳定性 11.2.3 负反馈对放大电路工作的影响负反馈对放大电路工作的影响AF+开环放大倍数开环放大倍数反馈系数反馈系数引入负反馈后净输入信号引入负反馈后净输入信号引入负反馈后闭环放大倍数引入负反馈后闭环放大倍数 引引入入负负反反馈馈后后，放放大大倍倍数数降降低低了了，而而放放大大倍数的稳定性却提高了。倍数的稳定性却提高了。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT例例：|A|=300，|F|=0.01。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板

28、文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTuf负反馈负反馈负反馈负反馈改善了波形失真改善了波形失真改善了波形失真改善了波形失真2.改善非线性失真改善非线性失真加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FufAuuiuo+uduo大大小小 略大略大略大略大 略小略小略小略小 略小略小略小略小 略大略大略大略大uiAu接近正弦波接近正弦波PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT3.对放大电路输入电阻和输出电阻的影响对放大电路输入电阻和输出电阻的影响四

29、种负反馈对四种负反馈对 ri 和和 ro 的影响的影响riro减低减低增高增高增高增高增高增高增高增高减低减低减低减低减低减低串联电压串联电压串联电流串联电流并联电压并联电压并联电流并联电流思考题：为了分别实现：思考题：为了分别实现：(a)稳定输出电压；稳定输出电压；(b)稳定输出电流；稳定输出电流；(c)提高输入电阻；提高输入电阻；(d)降低输出电阻。降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？应引入哪种类型的负反馈？返回返回PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT1.反相输入反相输入11.3

30、.1 比例运算比例运算11.3 运算放大器运算放大器在信号运算方面的应用在信号运算方面的应用由运放工作在线性区的依据由运放工作在线性区的依据可列出可列出由此得出由此得出闭环电压闭环电压放大倍数放大倍数平衡电阻平衡电阻若若则则ifR1R2uoRFiiui+PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT (5)(5)电压并联负反馈，输入、输出电阻低，电压并联负反馈，输入、输出电阻低，电压并联负反馈，输入、输出电阻低，电压并联负反馈，输入、输出电阻低，r ri i=R R1 1。共模输入电压低。共模输

31、入电压低。共模输入电压低。共模输入电压低。结论：结论：(1)(1)A Au uf f为负值，即为负值，即为负值，即为负值，即 u uo o与与与与 u ui i 极性相反。极性相反。极性相反。极性相反。因为因为因为因为 u ui i 加在反相输入端。加在反相输入端。加在反相输入端。加在反相输入端。(2)(2)A Au uf f 只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻 R R1 1、R RF F 有关，与运放本有关，与运放本有关，与运放本有关，与运放本身参数无关。身参数无关。身参数无关。身参数无关。(3)|(3)|A Au uf f|可大于可大于可大于可大于 1 1，也可等于，也可等于

32、，也可等于，也可等于 1 1 或小于或小于或小于或小于 1 1。(4)(4)因因因因u u=u=u+=0=0，所以所以所以所以反相输入端反相输入端反相输入端反相输入端“虚地虚地虚地虚地”。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT2.同相输入同相输入11.3.1 比例运算比例运算由运放工作在线性区的依据由运放工作在线性区的依据可列出可列出由此得出由此得出闭环电压闭环电压放大倍数放大倍数若若则则或或ifR1R2uoRFiiui+PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板

33、Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT (5)(5)电压串联负反馈，输入电阻高、输出电阻电压串联负反馈，输入电阻高、输出电阻电压串联负反馈，输入电阻高、输出电阻电压串联负反馈，输入电阻高、输出电阻低，共模输入电压可能较高。低，共模输入电压可能较高。低，共模输入电压可能较高。低，共模输入电压可能较高。结论：结论：(1)(1)A Au uf f 为正值，即为正值，即为正值，即为正值，即 u uo o与与与与 u ui i 极性相同。极性相同。极性相同。极性相同。因为因为因为因为 u ui i 加加加加在同相输入端。在同相输入端。在同相输入端。在同相输入端。

34、(2)(2)A Au uf f只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻 R R1 1、R RF F 有关，与运放本身有关，与运放本身有关，与运放本身有关，与运放本身参数无关。参数无关。参数无关。参数无关。(3)A (3)Au uf f 1 1，不能小于，不能小于，不能小于，不能小于 1 1。(4)(4)u u =u=u+0,0,反相输入端不存在反相输入端不存在反相输入端不存在反相输入端不存在“虚地虚地虚地虚地”现象。现象。现象。现象。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 当当

35、R1=或或 RF=0 时，时，uo=ui，Auf=1，称电压跟随器。称电压跟随器。uoRFuiR2R1+由运放构成的电压跟由运放构成的电压跟 随器随器输入电阻高、输出输入电阻高、输出 电阻低，电阻低，其跟随性能比其跟随性能比 射极输出器更好。射极输出器更好。uoui+左图是一电压跟随器，左图是一电压跟随器，左图是一电压跟随器，左图是一电压跟随器，电源经两个电阻分压后加电源经两个电阻分压后加电源经两个电阻分压后加电源经两个电阻分压后加在电压跟随器的输入端，在电压跟随器的输入端，在电压跟随器的输入端，在电压跟随器的输入端，当负载当负载当负载当负载R RL L变化时，其两端变化时，其两端变化时，其两

36、端变化时，其两端电压电压电压电压 u uo o不会随之变化。不会随之变化。不会随之变化。不会随之变化。uo+15k RL15k+15V 7.5k 例：例：PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT负载电流的大小负载电流的大小负载电流的大小负载电流的大小与负载无关。与负载无关。与负载无关。与负载无关。例例例例2:2:负载浮地的电压负载浮地的电压负载浮地的电压负载浮地的电压-电流的转换电路电流的转换电路电流的转换电路电流的转换电路(1)(1)能测量较小的电压；能测量较小的电压；能测量较小的电压；

37、能测量较小的电压；(2)(2)输入电阻高，对被输入电阻高，对被输入电阻高，对被输入电阻高，对被 测电路影响小。测电路影响小。测电路影响小。测电路影响小。流过电流表的电流流过电流表的电流流过电流表的电流流过电流表的电流I IGGU UxR R2 2R R1 1+i iL Li i1 1R RL Lu ui iR R2 2R R1 1+PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT11.3.2 加法运算加法运算 1.1.反相加法运算电路反相加法运算电路反相加法运算电路反相加法运算电路因因虚短虚短,u

38、=u+=0 平衡电阻：平衡电阻：R2=Ri1/Ri2/RFii2ii1ifuoui2RFui1Ri2Ri1+R2+因因虚断虚断，i=0 所以所以 ii1+ii2=if PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT2.2.同相加法运算电路同相加法运算电路同相加法运算电路同相加法运算电路方法方法方法方法1:1:根据叠加原理根据叠加原理根据叠加原理根据叠加原理 u ui1i1单独作用单独作用单独作用单独作用(u ui2i20)0)时，时，时，时，同理，同理，ui2单独作用时单独作用时ui2uoRFu

39、i1Ri2Ri1+R1+PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT方法方法2：平衡电阻：平衡电阻：平衡电阻：平衡电阻：R Ri1 i1/R/Ri2i2 =R=R1 1 /R/RF Fu+思考思考u+=?也可写出也可写出也可写出也可写出 u u 和和和和 u u+的表达式，利用的表达式，利用的表达式，利用的表达式，利用 u u=u u+的性质求解。的性质求解。的性质求解。的性质求解。ui2uoRFui1Ri2Ri1+R1+PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Off

40、ice Office Office Office PPTPPTPPTPPT 1.1.输入电阻低；输入电阻低；输入电阻低；输入电阻低；2.2.共模电压低；共模电压低；共模电压低；共模电压低；3.3.当改变某一路输入电阻时，当改变某一路输入电阻时，当改变某一路输入电阻时，当改变某一路输入电阻时，对其它路无影响；对其它路无影响；对其它路无影响；对其它路无影响；同相加法运算电路的特点：同相加法运算电路的特点：同相加法运算电路的特点：同相加法运算电路的特点：1.1.输入电阻高；输入电阻高；输入电阻高；输入电阻高；2.2.共模电压高；共模电压高；共模电压高；共模电压高；3.3.当改变某一路输入电阻时，当改

41、变某一路输入电阻时，当改变某一路输入电阻时，当改变某一路输入电阻时，对其它路有影响；对其它路有影响；对其它路有影响；对其它路有影响；反相加法运算电路的特点：反相加法运算电路的特点：反相加法运算电路的特点：反相加法运算电路的特点：ui2uoRFui1Ri2Ri1+R1+ui2uoRFui1Ri2Ri1+R2+PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT11.3.3 减法运算减法运算 如果两个输入端都有信号如果两个输入端都有信号因因为为，故上列两式可得，故上列两式可得由图可列出由图可列出输入，则为

42、差分输入。输入，则为差分输入。ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT11.3.3 减法运算减法运算当当时，时，和和则上式为则上式为当当时，则得时，则得 可见，输出电压与两个输入电压的差值成正比，可见，输出电压与两个输入电压的差值成正比，故可进行减法运算。故可进行减法运算。ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPT

43、PPTPPTPPT 例例 3 图中，图中，其中其中是共模分量，是共模分量，是差模分量。是差模分量。如果如果，试问，试问 RF 多大时输出电压不含共多大时输出电压不含共ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+模分量？模分量？PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 解解 欲使欲使 uo不含共模分量不含共模分量 uic2，必须满足下列条件，必须满足下列条件:PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPP

44、TPPTPPT 解解 因因经整理后得经整理后得。此时输出电压。此时输出电压例如例如则则PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT11.3.4 积分运算积分运算ifR1R2uoRFiiui+ifuC+CF 由于反相输入，由于反相输入，故故 上式表明输出电压正比于输入电压的积分，式中的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。负号表示两者反相。R1 CF 称为积分时间常数。称为积分时间常数。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Off

45、ice Office Office PPTPPTPPTPPT11.3.4 积分运算积分运算uoR1R2CFui+uC+ifii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。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 将比例运算和积分运算结合在一起，就组成将比例运算和积分运算结合在一起，就组成比例比例比例比例-积分运算电路。积分运算电路。积分运算电路。积分运算电路。ifi1电路的输出电压电路的输出电压上式表

46、明：输出电压是对输入电压的比例上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分积分 这种运算器又称这种运算器又称 PI 调节器调节器,常用于控制系统中常用于控制系统中,以以保证自控系统的稳定性和控制精度。改变保证自控系统的稳定性和控制精度。改变 RF 和和 CF，可调整比例系数和积分时间常数可调整比例系数和积分时间常数,以满足控制系统的以满足控制系统的要求。要求。uoCFuiR2R1+RFPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT11.3.5 微分运算微分运算uoRFR2C1ui+uC+ifii故

47、故即输出电压与输入电压对即输出电压与输入电压对时间的一次微分成正比。时间的一次微分成正比。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT11.3.5 微分运算微分运算uoRFR2C1ui+uC+ifiiUi tuoOtuiO注意：由于此电路工作时稳定性不高，注意：由于此电路工作时稳定性不高，故实际中很少应用。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。返回返回PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office

48、 Office Office PPTPPTPPTPPTuoC1uiR2RF+R1比例比例比例比例-微分运算电路微分运算电路微分运算电路微分运算电路上式表明：输出电压是对输入电压的比例上式表明：输出电压是对输入电压的比例-微分微分 控制系统中，控制系统中，PD调节器在调节过程中起加速作调节器在调节过程中起加速作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。PDPD调节器调节器调节器调节器ifiRiCPPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT11.4.2 电

49、压比较器电压比较器电压比较器的功能：电压比较器的功能：电压比较器的功能：电压比较器的功能：电压比较器用来比较输入信号与参考电压的电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的大小和极性。来判断输入信号的大小和极性。用途：用途：用途：用途：数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合技术领域，以及波形产生及变换等场合。运放工作在开环状态或引入正反

50、馈。运放工作在开环状态或引入正反馈。运放工作在开环状态或引入正反馈。运放工作在开环状态或引入正反馈。PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT理想运放工作在饱和区的特点：理想运放工作在饱和区的特点：理想运放工作在饱和区的特点：理想运放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