-集成运算放大器及其应用[页]课件.pptx

1、7.1 集成运算放大器集成运算放大器 7.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 7.3 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用 7.4 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 7.5 集成运算放大器的应用举例集成运算放大器的应用举例 第七章第七章 集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用1学习目标学习目标l了解集成运放的组成及各部分的作用。了解集成运放的组成及各部分的作用。l掌握理想运放的条件和传输特性。掌握理想运放的条件和传输特性。l能够正确判断电路中是否引入反馈以及反馈的类型。能够正确判断电路中是否引入反馈以及反馈的类型。l掌握负反馈对放大电路性能的影响。掌

2、握负反馈对放大电路性能的影响。l理解集成运放线性应用的条件和两个重要分析依据。理解集成运放线性应用的条件和两个重要分析依据。l掌握集成运放的基本运算电路。掌握集成运放的基本运算电路。l了解集成运放在信号处理方面的应用。了解集成运放在信号处理方面的应用。l理解集成运放非线性应用的条件和分析依据。理解集成运放非线性应用的条件和分析依据。l掌握集成运放构成的电压比较器。掌握集成运放构成的电压比较器。l了解集成运放构成的各种信号发生电路。了解集成运放构成的各种信号发生电路。l掌握集成运放使用注意事项。掌握集成运放使用注意事项。7.1 集成运算放大器集成运算放大器7.1.1 集成运算放大器概述集成运算放

3、大器概述7.1.2 集成运算放大器的传输特性集成运算放大器的传输特性7.1.3 集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数7.1.4 理想集成运算放大器理想集成运算放大器7.1.5 集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用3集成运算放大器集成运算放大器-电压放大倍数高、输入电阻大、输出电阻小、共模抑制比高、抗干电压放大倍数高、输入电阻大、输出电阻小、共模抑制比高、抗干扰能力强、可靠性高、体积小、耗电少的集成放大器。扰能力强、可靠性高、体积小、耗电少的集成放大器。采用微电子技术将由二采用微电子技术将由二极管、晶体管、场效应管、极管、晶体管、场效应管、电阻、电容等器件组成的具电阻、电容等器件

4、组成的具有特定功能的电路都集成在有特定功能的电路都集成在一小块半导体晶片上，封装一小块半导体晶片上，封装上外壳，向外引出若干个管上外壳，向外引出若干个管脚，构成一个完整的、具有脚，构成一个完整的、具有一定功能的电路。这个电路一定功能的电路。这个电路是一个不可分割的固体块，是一个不可分割的固体块，所以又称固体组件。所以又称固体组件。集成电路集成电路-7.1 集成运算放大器集成运算放大器4输入级输入级中间级中间级输出级输出级u+u-uo7.1.1 集成运算放大器概述集成运算放大器概述1.集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成差放差放放大差摸信号放大差摸信号抑制共模信号抑制共模信号输入电阻大输入电

5、阻大共射共射放大倍数高放大倍数高互补对称功放互补对称功放输出电阻小输出电阻小带负载能力强带负载能力强两个两个输入端输入端一个一个输出端输出端5双列直插式双列直插式12345678 A741 2.集成运放的外形与管脚集成运放的外形与管脚空脚空脚+UCC-UEE输出端输出端接调零电位器接调零电位器接调零电位器接调零电位器反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端6 u u+uo A u 0：开环电压放大倍数开环电压放大倍数3.集成运放的符号集成运放的符号u：反相输入端；：反相输入端；u+：同相输入端同相输入端；uo：输出端输出端。)(0 uuAuuo7非线性区非线性区：uuuiouomuomu线性区

6、线性区：)(uuAuuooomouu非线性区非线性区：omouu)(uufuo7.1.2 集成运算放大器的传输特性集成运算放大器的传输特性8 由于由于Auo高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输入电压的最大输入电压(u+u-)的数值仅为几十一百多微伏。的数值仅为几十一百多微伏。在线性区：在线性区：uOAuo(u+u-)Auo是开环差模放大倍数。是开环差模放大倍数。(u+u-)的数值大于一定值时，的数值大于一定值时，集成运放的输集成运放的输出不是出不是UOm,就是就是UOm，即集成运放工作在非，即集成运放工作在非线性区。线性区。92）差模输入电阻

7、）差模输入电阻rid 与输出电阻与输出电阻ro：输入电阻很高，一般为几十千欧输入电阻很高，一般为几十千欧几十兆欧。几十兆欧。输出电阻很低，一般为几十欧输出电阻很低，一般为几十欧。1）开环电压放大倍数）开环电压放大倍数A u 0：越大越好，一般为越大越好，一般为104 107。3）共模抑制比）共模抑制比KCMRR：对共模信号的抑制能力。对共模信号的抑制能力。很高，很高，一般为一般为103 107(60140dB)。dBAu14080lg207.1.3 集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数10运放能抑制共模信号的范围。运放能抑制共模信号的范围。4）共模输入电压范围）共模输入电压范围Ui

8、CM：运放正常工作时，允许输入差模电压的范围。运放正常工作时，允许输入差模电压的范围。5）最大差模输入电压）最大差模输入电压UidM：一般略低于正、负电源电压。一般略低于正、负电源电压。6）最大输出电压）最大输出电压UoM：能使输入输出保持不失真关系的最大输出电压。能使输入输出保持不失真关系的最大输出电压。117.1.4 理想运算放大器理想运算放大器1.理想运放：理想运放：rid KCMRR ro 0Au 2.理想运放的理想运放的传输特性传输特性 uo=f（ui）uoui=u+-u-+Uom-Uom理想运放理想运放有无线性有无线性区？区？123、理想运放的分析依据、理想运放的分析依据因为因为：

9、ri d =u u+uo ii+1）i=i+=0因为因为：u+-u-=uo/A u 02）u+=u-uo 为有限值，为有限值，A u 0 为为 结论结论2只适用于理想运放闭环线性应用时！只适用于理想运放闭环线性应用时！注意注意！“虚断虚断”“虚短虚短”结论结论1适用于理想运放工作在线性和饱和时！适用于理想运放工作在线性和饱和时！137.1.5 集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用首先将集成运放的性能指标理想化首先将集成运放的性能指标理想化 理想运放理想运放1.理想运放的线性应用理想运放的线性应用电路特征：引入负反馈。电路特征：引入负反馈。Pi-i+反馈通路反馈通路u-u+uo+N（1）虚短

10、路）虚短路 uu（2）虚断路）虚断路0ii“虚断虚断”和和“虚短虚短”是集成运放线性应用时，分析电路输是集成运放线性应用时，分析电路输出和输入关系的两个重要依据。出和输入关系的两个重要依据。142 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电路特征：理想运放工作在开环状态或只引入正反馈。电路特征：理想运放工作在开环状态或只引入正反馈。uoA输出电压输出电压uo只有两种取值：只有两种取值：+Uom和和-Uom uuomUuo uuomUuo0ii分析集成运放应用电路时，首先应根据有无反馈分析集成运放应用电路时，首先应根据有无反馈及反馈的类型来判断集成运放的工作区域，然后及反馈的类型来判

11、断集成运放的工作区域，然后根据不同区域的工作特点来求解相应的电路。根据不同区域的工作特点来求解相应的电路。15在实际中，集成运放的在实际中，集成运放的Au0，ri d不可能是无穷大不可能是无穷大，所以所以“虚短虚短”和和“虚断虚断”是两个近似的结论。是两个近似的结论。理想运放的线性区趋近于理想运放的线性区趋近于0，所以，所以运放要工作在线性区，必须引入运放要工作在线性区，必须引入深度负反馈。深度负反馈。167.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈7.2.1 反馈的概念反馈的概念7.2.2 反馈类型的判断反馈类型的判断7.2.3 负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响17 将输出量的一

12、部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回将输出量的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施称为施称为反馈反馈。基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络输入量输入量+净输入量净输入量反馈量反馈量输出量输出量两大部分：两大部分：是从输出是从输出电压还是电压还是输出电流输出电流引出反馈引出反馈影响输入电压影响输入电压还是输入电流还是输入电流多少多少怎样引回怎样引回一、反馈一、反馈7.2.1 反馈的概念反馈的概念18反馈框图：反馈框图：开环放大倍数开环放大倍数反馈系数反馈系数基本放大基本

13、放大电路电路Ao反馈电路反馈电路Fxixdxoxfxo=A0 xoxd=F xfxoA0=xoxdF=xfxo输出信号输出信号xo净输入信号净输入信号xd反馈信号反馈信号 xf输入信号输入信号xi四种信号量：四种信号量：两个关系式：两个关系式：19 从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；引入反馈后其变化是引入反馈后其变化是增大？还是减小？增大？还是减小？引入反馈后其变化是增大？引入反馈后其变化是增大？还是减小？还是减小？或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负或者，凡反馈的结果使净输

14、入量减小的为负反馈，否则为正反馈。反馈，否则为正反馈。二、正反馈与负反馈二、正反馈与负反馈正反馈ofidxxxx负反馈ofidxxxx放大电路中引入的一般为负反馈放大电路中引入的一般为负反馈20交流反馈交流反馈三、直流反馈与交流反馈三、直流反馈与交流反馈直流反馈直流反馈如果反馈量只含有直流量（或仅在直流通路中如果反馈量只含有直流量（或仅在直流通路中存在的反馈）称为直流反馈。存在的反馈）称为直流反馈。交流反馈交流反馈如果反馈量只含有交流量（或仅在交流通路中如果反馈量只含有交流量（或仅在交流通路中存在的反馈）称为交流反馈。存在的反馈）称为交流反馈。直流反馈直流反馈交直流交直流反馈反馈-+uIuOR

15、2R1iI +21四四.局部反馈和级间反馈局部反馈和级间反馈 只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路的称为级间反馈。入回路的称为级间反馈。通过通过R3引入的是局部反馈引入的是局部反馈通过通过R4引入的是级间反馈引入的是级间反馈通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。ui R1R2uo1 R5RLuoR3R4R4R3221.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈ofux ofix 根据放大电路和反馈网络在输出端的连接方式

16、，即反根据放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即反馈网络的取样对象不同，分为电压反馈和电流反馈。馈网络的取样对象不同，分为电压反馈和电流反馈。五五.负反馈的类型负反馈的类型基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路Fxixdxoxfxo如果反馈信号取自如果反馈信号取自（正比于）输出电（正比于）输出电压，为压，为电压反馈电压反馈如果反馈信号取自如果反馈信号取自（正比于）输出电（正比于）输出电流，为流，为电流反馈电流反馈 u u+uoRL u u+ioRL232.串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈fduuui根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以根据反馈信号在输入端与输入信号比较

17、形式的不同，可以分为分为串联反馈串联反馈和和并联反馈并联反馈。如果反馈信号与输入信号如果反馈信号与输入信号串联（串联（xf=uf）为）为串联反馈串联反馈如果反馈信号与输入信号如果反馈信号与输入信号并联（并联（xf=if）为）为并联反馈并联反馈fdiiii ui ufud ifidii24负负反反馈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负反馈的类型负反馈的类型25负负反反馈馈一、电压串联负反馈一、电压串联负反馈二、电压并联负反馈二、电压并联负反馈三、电流串联负反馈三、电流串联负反馈四、电流并联负反馈四、电流并联负反馈负反

18、馈的类型负反馈的类型7.2.2 反馈的类型及判断反馈的类型及判断26一、电压串联负反馈一、电压串联负反馈Rf+-Ufud ui R1R2RLuo基本放大电路：基本放大电路：运放运放反馈电路：反馈电路：R1、Rf反馈信号：反馈信号：负反馈：负反馈：ud=u+-u-=ui-uf削弱净输入信号削弱净输入信号OffuRRRu11串联反馈：串联反馈：uf与与ui串联（电压相加减）串联（电压相加减）电压负反馈：电压负反馈：串联电压负反馈串联电压负反馈反馈信号正比于输出电压反馈信号正比于输出电压27 ui R1R2RLuo二、电压并联负反馈二、电压并联负反馈Rfifid基本放大电路：基本放大电路：运放运放反

19、馈电路：反馈电路：R反馈信号：反馈信号：if=-uo/Rf净输入信号：净输入信号：id=ii-if负反馈：负反馈：并联负反馈：并联负反馈：if与与ii并联（电流相加减）并联（电流相加减）电压负反馈：电压负反馈：反馈信号正比于输出电压反馈信号正比于输出电压并联电压负反馈并联电压负反馈if与与uo 反相，反相，id ii 削弱净输入信号；削弱净输入信号；ii28三、电流串联负反馈三、电流串联负反馈Rf ui R2RLuoioufud基本放大电路：基本放大电路：运放运放反馈电路：反馈电路：Rf反馈信号：反馈信号：负反馈：负反馈：ud=u+-u-=ui-uf削弱净输入信号削弱净输入信号串联反馈：串联反

20、馈：uf与与ui串联（电压相加减）；串联（电压相加减）；电流负反馈：电流负反馈：反馈信号正比于输出电流反馈信号正比于输出电流串联电流负反馈串联电流负反馈uf=io Rf29四、电流并联负反馈四、电流并联负反馈ifidRfio ui R1R2R3uoRL基本放大电路：基本放大电路：运放运放反馈电路：反馈电路：R3、Rf反馈信号：反馈信号：offiRRRi33净输入信号：净输入信号：id=ii-if负反馈：负反馈：if与与uo（io）反相，）反相，id ii 削弱净输入信号；削弱净输入信号；并联负反馈：并联负反馈：电流负反馈：电流负反馈：反馈信号正比于输出电流反馈信号正比于输出电流if与与ii并联

21、（电流相加减）并联（电流相加减）并联电流负反馈并联电流负反馈ii30反馈类型的判断反馈类型的判断一、一、有无反馈的判断有无反馈的判断二、直流反馈和交流反馈的判断二、直流反馈和交流反馈的判断三、反馈极性的判断三、反馈极性的判断四、四、串、并联反馈的判断串、并联反馈的判断五、电压、电流反馈的判断五、电压、电流反馈的判断31 “找联系找联系”：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反馈，否则无反馈。馈，否则无反馈。一一.有无反馈的判断有无反馈的判断 ui uo ui uo uiuo有反馈吗？有反馈吗？将输出电压全部将输出电压全部反馈回去反馈回去无反馈无反馈既在输

22、入回路既在输入回路又在输出回路又在输出回路“找联系找联系”：是找是找输出回路输出回路与与输入回路输入回路的联系，不仅是输出的联系，不仅是输出端与输入端的联系！端与输入端的联系！RB+ECC1C2RERLuiuo32二二.直流反馈和交流反馈的判断直流反馈和交流反馈的判断“看通路看通路”：即看反馈是存在于直流通路还是交流通路即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。仅有直仅有直流反馈流反馈仅有交仅有交流反馈流反馈交、直交、直流反馈流反馈共存共存 uiuo-+uIuOR2R1iI +-+uIuOR2R1iI +33三

23、、反馈极性的判断三、反馈极性的判断瞬时极性法瞬时极性法:“看反馈的结果看反馈的结果”:即净输入量是被增大还是被减小。即净输入量是被增大还是被减小。假设输入端瞬时极性为假设输入端瞬时极性为“+”（电位升高）；（电位升高）；由入至出，再由出至入，依次判断出由入至出，再由出至入，依次判断出各点的瞬时极性各点的瞬时极性；若反馈信号使得净输入提高，为若反馈信号使得净输入提高，为正反馈正反馈；若反馈信号使得净输入降低，为若反馈信号使得净输入降低，为负反馈负反馈。34fifi iiiuuudd或正反馈正反馈负反馈负反馈fifi iiiuuudd或基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路Fxixdxoxf

24、xo 的极性的极性 的极性的极性 的极性的极性 ,的叠加关系的叠加关系fxixfxdxoxdx35集成运放组成的放大电路中反馈的分析集成运放组成的放大电路中反馈的分析运放的瞬时极性运放的瞬时极性：反相输入端：反相输入端，输出，输出 ；同相输入端同相输入端，输出，输出 ；电阻引导电位电阻引导电位，即电阻两端电位极性一致。，即电阻两端电位极性一致。集成运放的净输入量集成运放的净输入量:集成运放的净输入电压指集成运放两个输入端的电位差集成运放的净输入电压指集成运放两个输入端的电位差ud=u+-u-；净输入电流指同相输入端或反相输入端的电流净输入电流指同相输入端或反相输入端的电流i+（或（或i-）。若

25、反馈使得净输入若反馈使得净输入Ud 或或I+（I-）减小，为负反馈；减小，为负反馈；若反馈使得净输入若反馈使得净输入Ud 或或I+（I-）增加，为正反馈。增加，为正反馈。36负反馈负反馈Rf ui R1R2RLuoRfRL ui R1R2uo负反馈负反馈37Rf ui R2RLuoiouf？负反馈！负反馈！？正反馈！正反馈！Rf ui R2RLuoio本级反馈本级反馈反馈电路接至反相输入端为反馈电路接至反相输入端为负反馈负反馈反馈电路接至同相输入端为反馈电路接至同相输入端为正反馈正反馈if38四、四、串、并联反馈的判断串、并联反馈的判断看反馈电路与输入端的连接形式看反馈电路与输入端的连接形式R

26、f ui R1R2RLuo若反馈信号与净输入信号串联（反馈信号以电压的形式出现）若反馈信号与净输入信号串联（反馈信号以电压的形式出现）RfRL ui R1R2uo串联反馈串联反馈并联反馈并联反馈若反馈信号与净输入信号并联（反馈信号以电流的形式出现）若反馈信号与净输入信号并联（反馈信号以电流的形式出现）串联串联反馈反馈并联并联反馈反馈ifiiiduduf39Rf ui R2RLuoiouf？串联反馈！串联反馈！？并联反馈！并联反馈！udifiiidR3ioiR ui R1R2Rfuo本级反馈本级反馈反馈信号与输入信号接在同一输入端为反馈信号与输入信号接在同一输入端为并联反馈并联反馈反馈电路与输入

27、信号分别接在两个输入端为反馈电路与输入信号分别接在两个输入端为串联串联反馈反馈40五、电压、电流反馈的判断五、电压、电流反馈的判断看反馈电路与输出端的连接方式看反馈电路与输出端的连接方式Rf ui R1R2RLuo若反馈信号取自于输出电压，为若反馈信号取自于输出电压，为电压反馈电压反馈；电压反馈电压反馈若反馈信号取自于输出电流，为若反馈信号取自于输出电流，为电流反馈电流反馈；ifiiidRf ui R2RLuoiouf电流反馈电流反馈41Rf ui R2RLuoiouf？电流反馈！电流反馈！？电压反馈！电压反馈！RfRL ui R1R2uouduf反馈信号直接从输出端引出为反馈信号直接从输出端

28、引出为电压反馈电压反馈从负载电阻从负载电阻RL的靠近的靠近“地地”端引出为端引出为电流反馈电流反馈42归纳归纳反馈类型的判断反馈类型的判断1）找出反馈网络）找出反馈网络将输入、输出回路联系起来的电路将输入、输出回路联系起来的电路。3）判断正、负反馈：）判断正、负反馈：瞬时极性法瞬时极性法2）判断交、直流反馈：）判断交、直流反馈：4）判断串、并联反馈判断串、并联反馈看反馈电路与输入端的连接形式看反馈电路与输入端的连接形式5）判断电压、电流反馈判断电压、电流反馈 看反馈电路与输出端的连接形式看反馈电路与输出端的连接形式看反馈网络的构成看反馈网络的构成43Rf1 ui R1R2uo1Rf3Rf2 R

29、1RLuoRf1、Rf2：本级并联电压负反馈；本级并联电压负反馈；Rf3：ufuduo级间串联电压负反馈！级间串联电压负反馈！讨论讨论447.2.3 负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响一、一、降低放大倍数降低放大倍数二、二、提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性三、三、改善波形的非线性失真改善波形的非线性失真四、四、展宽通频带展宽通频带五、五、对输入、输出电阻的影响对输入、输出电阻的影响45基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FxixdxoxfxoA0=xoxdF=xfxoxd=xi-xf一、一、降低放大倍数降低放大倍数oddfddiofxFxxAxxxAxxA 00FAA

30、Af001Af：闭环放大倍数闭环放大倍数负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。iofxxA 46二、二、提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性FAAAf001FAAdAAdAff00011 反馈深度反馈深度FA01 称为深度负反馈，此时：称为深度负反馈，此时：若若10FAFAf1在深度负反馈的情况下，放大倍数在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络的参数有关。只与反馈网络的参数有关。引入负反馈使电路放大引入负反馈使电路放大倍数的稳定性提高倍数的稳定性提高。47三、三、改善波形的非线性失真改善波形的非线性失真引入负反馈后，非线性引入负反馈后，非线性失真减小到基本放大电失真减小到基本放大

31、电路的路的(1+AF)分之一。分之一。AouiufAouiuoFuduo加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后48 非线性失真产生于电路内部，引入负反馈非线性失真产生于电路内部，引入负反馈后才被抑制。后才被抑制。当非线性信号混入输入量或干扰来源于外当非线性信号混入输入量或干扰来源于外界时，引入负反馈将无济于事，必须采用信号界时，引入负反馈将无济于事，必须采用信号处理（如有源滤波）或屏蔽等方法才能解决。处理（如有源滤波）或屏蔽等方法才能解决。注意注意49四、四、展宽通频带展宽通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加：引入负反馈使电路的通频带宽度增加：fAfHFfH集成运放中都采用直接耦合，无耦合电容，故

32、其低频集成运放中都采用直接耦合，无耦合电容，故其低频特性良好，展宽了通频带；引入负反馈后，在高频段特性良好，展宽了通频带；引入负反馈后，在高频段通频带又能得到展宽。通频带又能得到展宽。50五、五、对输入、输出电阻的影响对输入、输出电阻的影响1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响1）串联负反馈增大输入电阻）串联负反馈增大输入电阻iiiIUriiiiiiifiiiifrAFIUAFIAFUUIUUIUr11iUfUiUoXAF+-+-+ririfiIiifrAFr 1引入串联负反馈，使引入串联负反馈，使引入反馈的支路的等效电引入反馈的支路的等效电阻增大到基本放大电路输阻增大到基本放大电路输入电阻的（

33、入电阻的（1+AF）倍。）倍。51iIfIiIiUAF+-rioXrif2)并联负反馈减小输入电阻并联负反馈减小输入电阻iiiIUr AFrIUAFAFIIUIIUIUriiiiiifiiiiif111引入并联负反馈，输入电引入并联负反馈，输入电阻仅为基本放大电路输入阻仅为基本放大电路输入电阻的（电阻的（1+AF）分之一。）分之一。AFrriif1522.对输出电阻的影响对输出电阻的影响1）电压负反馈稳定输出电压，降低输出电阻）电压负反馈稳定输出电压，降低输出电阻FArroof01 2）电流负反馈稳定输出电流，增加输出电阻）电流负反馈稳定输出电流，增加输出电阻oofrFAr)1(0 53反馈类

34、型反馈类型 电压串联电压串联 电压并联电压并联 电流串联电流串联 电流并联电流并联输入电阻输入电阻增大增大减小减小增大增大减小减小输出电阻输出电阻减小减小减小减小增大增大增大增大负反馈对输入和输出电阻的影响：负反馈对输入和输出电阻的影响：54 （1）为了稳定静态工作点，应引入直流负反馈为了稳定静态工作点，应引入直流负反馈；为了改善电路的动态性能，应引入交流负反馈。为了改善电路的动态性能，应引入交流负反馈。3.放大电路中引入负反馈的一般原则放大电路中引入负反馈的一般原则 （2）根据负载对放大电路输出量的要求，决定引）根据负载对放大电路输出量的要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈。当负载需要稳定的

35、电压入电压负反馈或电流负反馈。当负载需要稳定的电压信号时，应引入电压负反馈；当负载需要稳定的电流信号时，应引入电压负反馈；当负载需要稳定的电流信号时，应引入电流负反馈。信号时，应引入电流负反馈。55讨论讨论u为减小放大电路从信号源索取的电流，增强为减小放大电路从信号源索取的电流，增强带负载能力，应引入什么反馈？带负载能力，应引入什么反馈？u为了得到稳定的电流放大倍数，应引入什么为了得到稳定的电流放大倍数，应引入什么反馈？反馈？u为了稳定放大电路的静态工作点，应引入什为了稳定放大电路的静态工作点，应引入什么反馈？么反馈？567.3 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用7.3.1 基本

36、运算电路基本运算电路7.3.2 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7.3.3 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路571）i=i+=0 “虚断虚断”2）u+=u-“虚短虚短”为什么为什么？理想运放工作在线性区的特点理想运放工作在线性区的特点理想运放工作在线性区的电路特征理想运放工作在线性区的电路特征电路引入了负反馈电路引入了负反馈判断方法判断方法：若电路引入了负反馈，若电路引入了负反馈，则可判断电路工作在则可判断电路工作在 线性区。线性区。Pi-i+反馈通路反馈通路u-u+uo+N7.3 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用58运放工作在线性区研究的主要问题运

37、放工作在线性区研究的主要问题 （1）运算电路：）运算电路：运算电路的输出电压是输入电压某种运算电路的输出电压是输入电压某种运算的结果，如加、减、乘、除、乘方、开方、积分、微运算的结果，如加、减、乘、除、乘方、开方、积分、微分、对数、指数等。分、对数、指数等。（2）描述方法：）描述方法：运算关系式运算关系式 uOf(ui)（3）分析方法：）分析方法：“虚短虚短”和和“虚断虚断”是基本出发点。是基本出发点。597.3.1 集成运算放大器在信号运算方面的应用集成运算放大器在信号运算方面的应用一一.比例运算电路比例运算电路二二.加法运算电路加法运算电路三三.差动运算电路差动运算电路四四.积分运算电路积

38、分运算电路五五.微分运算电路微分运算电路60一一.比例运算电路比例运算电路1.反相比例运算电路反相比例运算电路uiuo0uu=-+i1=ifi+=i-=0i1ifi-i+u+u-foiRuRu 1ifouRRu1 1RRuuAfiouf _+RfR1R261 uo 与与 ui 为比例关系为比例关系 uo 与与 ui 反相位反相位 若若Rf=R1，则为，则为 反相器反相器 电压并联负反馈电压并联负反馈 R2：平衡电阻平衡电阻 R2=R1/RfifouRRu1 电位为电位为0，虚地，虚地 uiC=0_+RfR1R2uiuo622.同相比例运算电路同相比例运算电路uiuou-=u+=ui没有虚地概念

39、。没有虚地概念。i1ifi-i+u+u-i+=i-=0i1=if=（ui-uo）/Rf-ui/R1ifouRRu)1(1 电压串联负反馈电压串联负反馈_+RfR1R263 uo 与与 ui 为比例关系为比例关系 uo 与与 ui 同相位同相位 电压串联负反馈电压串联负反馈 R2：平衡电阻平衡电阻 R2=R1/RfifouRRu)1(1 uiC=ui集成运放有共模输入，所以集成运放有共模输入，所以为了提高运算精度，应选用为了提高运算精度，应选用高共模抑制比的集成运放。高共模抑制比的集成运放。Af总是大于或等于总是大于或等于1，不，不会小于会小于1。_+RfR1R2uiuo64R3i1ifi-i+

40、u+u-i+=i-=0i1=if=（u+-uo）/Rf-u+/R1 uRRufo)1(1iuRRRuu323 ifouRRRRRu3231)1(_+RfR1R2uiuo65电压跟随器电压跟随器 若若Rf=0，或，或R1=ifouRRu)1(1 iouu 电压串联负反馈电压串联负反馈，输入电阻大，输入电阻大，输出电阻小输出电阻小uo_+ui66二二.加法运算电路加法运算电路i11i12ifR2=R11/R12/Rf平衡电阻：平衡电阻：0 uufiii 1211ffoRiu 212111ififouRRuRRu 叠加叠加反相加法反相加法R12_+RfR11ui2uoR2ui167电路如图示，求电路

41、如图示，求uo的波形。的波形。tui1tui2tuo1v-1v-0.5v解解：)uRRuRR(u2i12f1 i11f0+-=-（100/100ui1+100/50ui2）=-（ui1+2ui2）例例1_+100k100k50kui2uo25kui168叠加原理叠加原理三三.差动运算电路差动运算电路ui1ui2Rf R1R2uoui1Rf R1R2uo uoRf R1R2ui2uo=uo uo+1121)1(ififouRRuRRu 69uo=uo uo+R3Rf R1R2uoui1ui2ui1Rf R1R2uo R31123231)1(ififouRRuRRRRRu uoui2Rf R1R2

42、R370则则：若若：R1=R2 R3=Rf若若：R2=R3=R1=Rf则则：减法器减法器1123231)1(ififouRRuRRRRRu R3Rf R1R2uoui1ui2)(121iifouuRRu 12iiouuu 差动放大电路广泛应用差动放大电路广泛应用在测量和控制系统中。在测量和控制系统中。71四四.积分运算电路积分运算电路=cucicdtduCiCC=dtiC1uCC11Ruii dtduCioffdtuCRuifo 11反相积分反相积分 R1Cf为积分常数为积分常数i1ui-+R1R2Cfuoif72保持保持如果积分器从某一时刻如果积分器从某一时刻输入一直流电压输入一直流电压,输

43、出输出将反向积分将反向积分,经过一定的时间后输出饱和。经过一定的时间后输出饱和。tui0tuo0U-Uom线性函数线性函数积分积分dtUCRufo 11tCRUufo 1TM积分时限积分时限73移相移相利用积分运算的基本关系实现不同的功能利用积分运算的基本关系实现不同的功能1)输入为阶跃信号时的输出电压波形？输入为阶跃信号时的输出电压波形？2)输入为方波时的输出电压波形？输入为方波时的输出电压波形？3)输入为正弦波时的输出电压波形？输入为正弦波时的输出电压波形？线性积分，延时线性积分，延时波形变换波形变换i1ui-+R1R2Cfuoif74方波变三角波方波变三角波R2的作用？的作用？防止低频信

44、号增益过防止低频信号增益过大，常在电容上并联大，常在电容上并联一个电阻加以限制。一个电阻加以限制。方波变三角波方波变三角波75比例积分电路（比例积分电路（PI）=RuiiRdtduCicf )(CRCOuuu dtuRCuiC1ifRCuRRu1dtuRCuRRuiifO1i1ifu i-+R1R2RfuoCf76积分积分若若 u i=U则则uo=R1CfU t-u i RfR1tuouit0U-Uom-u i RfR1比例比例保持保持i1ifu i-+R1R2RfuoCf77五五.微分运算电路微分运算电路0 uufofiRuidtduCi 11dtduCRuifo1 tui0tuo0当输入为

45、阶跃信号当输入为阶跃信号时，输出为尖脉冲时，输出为尖脉冲u i+uoRfR2i1ifC178一、有源滤波器一、有源滤波器二、二、采样保持电路采样保持电路三、信号变换电路三、信号变换电路7.3.2 集成运算放大器在信号处理方面的应用集成运算放大器在信号处理方面的应用79一、一、有源滤波器有源滤波器1.滤波电路概述滤波电路概述1）滤波电路的功能滤波电路的功能 使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被衰减。使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被衰减。2）滤波电路的研究滤波电路的研究通带放大倍数通带放大倍数截止频率截止频率下降速率下降速率理想幅频特性理想幅频特性无过渡带无过渡带用用幅频特性幅频特

46、性描述滤波特性。描述滤波特性。803)滤波电路的分类滤波电路的分类高通滤波器（高通滤波器（HPF）带通滤波器（带通滤波器（BPF）带阻滤波器（带阻滤波器（BEF）阻容耦合阻容耦合通信电路通信电路抗已知频率的干扰抗已知频率的干扰低通滤波器（低通滤波器（LPF）直流电源滤波直流电源滤波814)无源滤波电路和有源滤波电路无源滤波电路和有源滤波电路若滤波电路仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称若滤波电路仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。为无源滤波电路。若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组

47、成，则称为有源滤波电路。单极型管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。滤滤波波器器uiuo有源器件有源器件82一阶一阶低通滤波器低通滤波器RCj11011jRC10cjRcjUUAiou11一阶无源低通滤波器一阶无源低通滤波器幅频特性幅频特性20)(11)(jAuRC)(jiU)(joU8310.707 0此电路的缺点：此电路的缺点：1、带负载能力差。、带负载能力差。2、无放大作用。、无放大作用。3、特性不理想，边沿不陡。、特性不理想，边沿不陡。截止频率：截止频率：20)(11)(jAu0wuA截止频率截止频率RC1084一阶有源低通滤波器一阶有源低通滤波器iiURcjUcjRcjU 1111

48、iffoURcjRRURRU 11)1()1(11RCjRRUUAfiou11)1(1RCjRRUUAfiou11)1(1201)(11)1(RRAfu幅频特性幅频特性RR1RfC+-+iUoU85幅频特性：幅频特性：201)(11)1(RRAfuRC10截止角频率：截止角频率：)1(1RRf 2）w=w0 时，时，21)1(1RRAfu1）w w0 时，时，)1(1RRAfu3）w w0 时，时，w uA4）w=时，时，0uA低通，低通，有放大作用，有放大作用，运放输出，带运放输出，带负载能力强。负载能力强。00 uA86如何组成高通有源滤波器？如何组成高通有源滤波器？RC对调对调请请自行推

49、导高通滤波器的幅频特性自行推导高通滤波器的幅频特性RR1RfC+-+iU oU 87运算电路与有源滤波器的比较运算电路与有源滤波器的比较 相同之处相同之处 电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在线电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在线性区。性区。均具有均具有“虚短虚短”和和“虚断虚断”的特点。的特点。不同之处不同之处 运算电路研究的是运算电路研究的是时域时域问题，有源滤波电路研究的是问题，有源滤波电路研究的是频域频域问题；测试时，前者是在输入信号频率不变或直问题；测试时，前者是在输入信号频率不变或直流信号下测量输出电压与输入电压有效值或幅值的关流信号下测量输出电压与输入电压有效值

50、或幅值的关系，后者是在输入电压幅值不变的情况下测量输出电系，后者是在输入电压幅值不变的情况下测量输出电压幅值与输入电压频率的关系。压幅值与输入电压频率的关系。运算电路用运算关系式描述输出电压与输入电压的关运算电路用运算关系式描述输出电压与输入电压的关系，有源滤波器用电压放大倍数的系，有源滤波器用电压放大倍数的幅频特性幅频特性描述滤波描述滤波特性。特性。88二、二、采样保持电路采样保持电路uo ui R2ucS控制信号控制信号电压跟随器电压跟随器功能功能将变化较快的模拟信号将变化较快的模拟信号变为阶梯信号。变为阶梯信号。工作原理工作原理uo=u+=uct0uo,uiui控制信号控制信号采采样样保