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1、差動放大電路差動放大電路1. 基本基本差動放大電路差動放大電路ui1ui2uoUCCRB2RCRB1VT1RB2RCRB1VT2uo1uo2電路結構特點：左右兩邊對稱電路結構特點：左右兩邊對稱輸入輸出形式：雙端輸入、雙端輸出輸入輸出形式：雙端輸入、雙端輸出ui第1頁/共88頁ui1ui2uoUCCRB2RCRB1VT1RB2RCRB1VT2uo1uo21) 抑制零點漂移的原理抑制零點漂移的原理靜態(tài)時，靜態(tài)時，ui1=ui2=0，由于電路對稱，由于電路對稱C1C2II CE1CE2UU oCE1CE20uUU 溫度上升，引起兩邊電流變化溫度上升，引起兩邊電流變化 C1C2II 0102uu o0

2、1020uuu 零漂被抑制。零漂被抑制。 ui第2頁/共88頁ui1ui2uoUCCRB2RCRB1VT1RB2RCRB1VT2uo1uo22) 動態(tài)工作原理動態(tài)工作原理i1i2uu 差模輸入差模輸入* *差模信號：極性相反，大小相同的信號。差模信號：極性相反，大小相同的信號。i1u* *1bi1ci01ui2u2bi2ci02u有放大作用有放大作用* *差模電壓差模電壓 放大倍數(shù)：放大倍數(shù)：o0102012uuuu 001020111212 (1)2ddiiiiuuuuAAuuuu ui第3頁/共88頁ui1ui2uoUCCRB2RCRB1VT1RB2RCRB1VT2uo1uo2i1i2uu

3、 共模輸入共模輸入* *共模信號：極性相同，大小相同的信號。共模信號：極性相同，大小相同的信號。i1u* *1bi1ci01ui2u2bi2ci02u理想化理想化對共模信號的不放大就是對零點漂移的抑制對共模信號的不放大就是對零點漂移的抑制o01020uuu 0CiuAu * *共模電壓共模電壓 放大倍數(shù)：放大倍數(shù)：( (由于兩側不完全對稱由于兩側不完全對稱, ,uo0， 很小，即很小，即AC1) )ui第4頁/共88頁CMRK 任意輸入任意輸入* *任意信號：既非差模，又非共模的，大小和任意信號：既非差模，又非共模的，大小和 相位都任意的一對信號。相位都任意的一對信號。放大任意信號中的差值成份

4、放大任意信號中的差值成份o12()diiA uuu * * *共模抑制比共模抑制比差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)Ad共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)AC2. 典型典型差動放大電路差動放大電路 由于電路仍然保持對稱，所以該電路對零由于電路仍然保持對稱，所以該電路對零點漂移的抑制和對輸入信號的處理過程與基本點漂移的抑制和對輸入信號的處理過程與基本差動放大電路相同。但電路中增加了差動放大電路相同。但電路中增加了RE、RP、- -UEE三個元件。三個元件。第5頁/共88頁RCRCRB1RB1RPREEEUCCui1ui2uiuoVT1 VT2TIC1IC2IEUEUBE1UBE2IB1IB2IC1I

5、C2 RE 對共模信號有強烈的負反饋作用，進一步抑制零對共模信號有強烈的負反饋作用，進一步抑制零漂。但對差模信號相當于短路毫不影響漂。但對差模信號相當于短路毫不影響Ad，同時，也，同時，也可克服電路不對稱引起的零漂?？煽朔娐凡粚ΨQ引起的零漂。 加入射極公共電阻加入射極公共電阻RE（共模反饋電阻）可以克服電（共模反饋電阻）可以克服電路路 不完全對稱引起的零漂不完全對稱引起的零漂 。 RE 的作用：的作用：第6頁/共88頁RCRCRB1RB1RPREEEUCCui1ui2uiuoVT1 VT2 負電源負電源UEE (EE)的作的作用是補償用是補償RE上的電壓降，上的電壓降，從而保證兩管有合適的從

6、而保證兩管有合適的靜態(tài)工作點。靜態(tài)工作點。 但當?shù)擱E 越大時，雖越大時，雖然抑制零漂作用越強，然抑制零漂作用越強，但但UEE也需增大。也需增大。 RP 為調零電位器，用來改變兩邊晶體管的工作為調零電位器，用來改變兩邊晶體管的工作狀態(tài)，使輸出電壓為零，一般取值不大。狀態(tài)，使輸出電壓為零，一般取值不大。第7頁/共88頁差動放大電路四種輸入輸出方式性能比較差動放大電路四種輸入輸出方式性能比較第8頁/共88頁 利用半導體集成制造技術，將一個具有利用半導體集成制造技術，將一個具有高放大倍數(shù)，多級的直接耦合的放大電路，高放大倍數(shù)，多級的直接耦合的放大電路，集中制造在一個半導體硅基片上，并進行集中制造在

7、一個半導體硅基片上，并進行封裝，引出功能引腳所形成的集成電子電封裝，引出功能引腳所形成的集成電子電路，簡稱集成運放。路，簡稱集成運放。7.2 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 * * 集成運算放大器集成運算放大器返回返回第9頁/共88頁集成運算放大器的電路構成簡單介紹集成運算放大器的電路構成簡單介紹1. 集成運放的組成集成運放的組成差動輸差動輸入級入級中間級中間級輸出級輸出級偏置電路偏置電路輸入輸入輸出輸出抑制零漂，共抑制零漂，共模抑制比高模抑制比高低輸出電阻，低輸出電阻，多采用射隨器多采用射隨器放大作用的放大作用的主要單元主要單元提供各級提供各級靜態(tài)電流靜態(tài)電流第10頁/共88頁2. 集

8、成運放的管腳圖及符號集成運放的管腳圖及符號F007管腳圖管腳圖F 741（F 0 07）12348765符號符號A 反相輸入端反相輸入端B 同相輸入端同相輸入端F 輸出端輸出端 Au u+uuoABF 信號從反相輸入端輸入時，信號從反相輸入端輸入時，輸出與輸入相位相反。輸出與輸入相位相反。 信號從同相輸入端輸入時，信號從同相輸入端輸入時，輸出與輸入相位相同。輸出與輸入相位相同。 第11頁/共88頁集成運算放大器的主要技術指標集成運算放大器的主要技術指標1. 輸入失調電壓輸入失調電壓Uio當無輸入信號時，為使輸出的電壓值為零，當無輸入信號時，為使輸出的電壓值為零，在輸入端加入的補償電壓。在輸入端

9、加入的補償電壓。 其值越小越好其值越小越好 （0.55mV）2. 輸入失調電流輸入失調電流Iio輸入電壓為零時，流入放大器兩個輸入端輸入電壓為零時，流入放大器兩個輸入端的靜態(tài)基極電流之差。的靜態(tài)基極電流之差。 IioIB1IB2 其值越小越好其值越小越好 （110nA）第12頁/共88頁3. 輸入電阻與輸出電阻輸入電阻與輸出電阻 輸入電阻大，輸入電阻大，ri1M，有的可達有的可達100M以上以上；輸出電阻小輸出電阻小， ro幾幾幾十幾十。4. 開環(huán)差模放大倍數(shù)開環(huán)差模放大倍數(shù)Auo 運放在開環(huán)時的差模放大倍數(shù)運放在開環(huán)時的差模放大倍數(shù) 其值越高越好其值越高越好 （104107）5. 最大輸出電

10、壓最大輸出電壓Uopp 輸出不失真的最大輸出電壓值，通常小于近似輸出不失真的最大輸出電壓值，通常小于近似等于集成運放的供電電壓。等于集成運放的供電電壓。6.共模抑制比共模抑制比KCMR 集成運放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)與開環(huán)共模集成運放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)與開環(huán)共模電壓放大倍數(shù)之比，大于電壓放大倍數(shù)之比，大于100dB。第13頁/共88頁 實際運放實際運放 u+uuoriroAuoUiuiAuo很高，很高， 104ri很高，幾十很高，幾十幾百幾百kro很低，幾十很低，幾十幾百幾百KCMR 很高很高 理想運放理想運放 u+uuoAuoUiuiAuori=ro=0KCMRu+ +uo u- -集成

11、運放圖形符號集成運放圖形符號第14頁/共88頁集成運算放大器的電壓傳輸特性及其集成運算放大器的電壓傳輸特性及其 分析特點分析特點 運算放大器的電壓傳輸特性運算放大器的電壓傳輸特性 集成運放的輸出電壓集成運放的輸出電壓uo與輸入電壓與輸入電壓ui (u+u)之間的關系之間的關系uof (ui) 稱為集成運放的電壓傳輸特稱為集成運放的電壓傳輸特性。性。uoui+UOMUOMuoAuo ui = Auo(u+u) ui |UiM| ，運放飽和，運放飽和， 工作在非線性區(qū)工作在非線性區(qū)線性區(qū)線性區(qū)引入深度負反饋，引入深度負反饋，可以使運放工作可以使運放工作在線性區(qū)。在線性區(qū)。O第15頁/共88頁 uo

12、ud反饋電路反饋電路開環(huán)系統(tǒng)：不加反饋網(wǎng)絡時開環(huán)系統(tǒng)：不加反饋網(wǎng)絡時的電路系統(tǒng)，此時的放大倍的電路系統(tǒng)，此時的放大倍數(shù)叫開環(huán)放大倍數(shù)。數(shù)叫開環(huán)放大倍數(shù)。uoui+UOMUOM理想運放的電壓傳輸特性理想運放的電壓傳輸特性ui 0， |uo|UOM即即u+ u時，運放處于時，運放處于非線性區(qū)。非線性區(qū)。閉環(huán)系統(tǒng)：加上反饋網(wǎng)絡時閉環(huán)系統(tǒng)：加上反饋網(wǎng)絡時的電路系統(tǒng)，此時的放大倍的電路系統(tǒng)，此時的放大倍數(shù)叫閉環(huán)放大倍數(shù)。數(shù)叫閉環(huán)放大倍數(shù)。 O第16頁/共88頁 運算放大器的分析特點運算放大器的分析特點1. 線性區(qū)線性區(qū) 集成運放兩個輸入端集成運放兩個輸入端之間的電壓通常非常接之間的電壓通常非常接近于零，

13、但不是短路，近于零，但不是短路，故簡稱為故簡稱為“虛短虛短”。 虛短虛短 uoAuo（uu） AuouuuoAuo0uu 當當u0 （接地）（接地） u u 0 稱此時的反相輸入端為稱此時的反相輸入端為“虛地點虛地點”。反之，。反之，也成立。也成立。 u+uuoui第17頁/共88頁 虛虛 斷斷 流入集成運放兩個流入集成運放兩個輸入端的電流通常為零，輸入端的電流通常為零，但又不是斷路故簡稱為但又不是斷路故簡稱為“虛斷虛斷”。 riII+ 02. 非線性區(qū)非線性區(qū) 在非線性區(qū)，虛短概念不成立，但虛斷在非線性區(qū)，虛短概念不成立，但虛斷概念成立。概念成立。 u+IuouI+第18頁/共88頁1.5k

14、 例、例、利用理想運放組成的二極管檢測電路，利用理想運放組成的二極管檢測電路，求出流過求出流過VD的電流的電流 iD 及及VD兩端的電壓兩端的電壓uD。 uoui15V0.67VVDiDiRii 0 uu0 iiiDR015mA10mA1.5uiiR Do0.67Vuu 解：解：虛地點虛地點第19頁/共88頁R2 uouiifi1R1Rf7.3 集成運放在信號運算電路中的應集成運放在信號運算電路中的應用用1. 比例運算電路比例運算電路1) 反相比例運算電路反相比例運算電路 i+0 （虛斷）（虛斷） u +0 u + u 0 （虛地點）（虛地點） i1=u iR1 if = uuo=uoRf i

15、 i +0 i 1 i f即即 ui/ /R1=uo/ / Rf ofufi1uRAuR 返回返回第20頁/共88頁 uo、ui 符合比例關系，負號表示輸出輸入電壓符合比例關系，負號表示輸出輸入電壓變化方向相反。變化方向相反。 電路中引入深度負反饋，電路中引入深度負反饋， 閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)Auf 與運與運放的放的Au無關，僅與無關，僅與R1、Rf 有關。有關。 R2 平衡電阻平衡電阻 同相端與地的等效電阻同相端與地的等效電阻 。其作用是保持輸入級電路的其作用是保持輸入級電路的對稱性，以保持電路的靜態(tài)對稱性，以保持電路的靜態(tài)平衡。平衡。 R2R1/Rf 當當R1Rf 時，時， uoui

16、，該電路稱為，該電路稱為反相器反相器。R2 uouiifi1R1Rf第21頁/共88頁R22) 同相比例電路同相比例電路 uouiR1Rf i+0 （虛斷）（虛斷） u + ui u + u ui （虛短）（虛短） i1=（0u i）R1 if = (uuo )Rf =( u iuo)Rf i i +0 i 1 ifofufi11uRAuR ioif1uuuRR ifi1第22頁/共88頁 當當Rf0或為有限值時，或為有限值時，R1 +uoui R2 平衡電阻平衡電阻 R2R1/RfAuf =1 電路成為電路成為電壓電壓跟隨器跟隨器。 uoui 此電路輸入電阻大，輸此電路輸入電阻大，輸出電阻小

17、。出電阻小。第23頁/共88頁例例1、應用運放來測量電阻的電路如圖，應用運放來測量電阻的電路如圖，U10V，R1=1M，輸出端接電壓表，被測電阻為輸出端接電壓表，被測電阻為Rx，試找出，試找出Rx與電壓表讀數(shù)與電壓表讀數(shù)uo之間的關系。之間的關系。Rx R1 U V解解:此電路為反相比例電路此電路為反相比例電路oxufi1uRAuR 651xoooi101010RRuuuu 第24頁/共88頁例例2、理想化運放組成的電路如圖，理想化運放組成的電路如圖，試推算輸試推算輸出電壓出電壓uo的表達式。的表達式。 uouiR1R3R2R4解解:此電路為同相比例電路此電路為同相比例電路2o1i1uRuR

18、判斷這個等式判斷這個等式 、 第25頁/共88頁 uouiR1R3R2R4u+解解:此電路為同相比例電路此電路為同相比例電路2o11uRuR 4i34RuuRR 42oi314(1)()RRuuRRR 第26頁/共88頁RP2. 加法運算電路加法運算電路uo ui2ifi2R2Rf0ii123fiiii 0 uui111uiR i222uiR i333uiR offuiR oi1i2i3f123uuuuRRRR i1i2i3fo123()uuuuRRRR ui3i3R3ui1i1R1第27頁/共88頁123fRRRR 若若oi1i2i3()uuuu 123/RRRRR 平平衡衡電電阻阻f fP

19、 P 在調節(jié)某一路信號的輸入電阻的阻值時，在調節(jié)某一路信號的輸入電阻的阻值時，不影響其它輸入電壓與輸出電壓的比例關系，不影響其它輸入電壓與輸出電壓的比例關系，調節(jié)方便。調節(jié)方便。 求和電路也可從同相端輸入，但同相求求和電路也可從同相端輸入，但同相求和電路的共模輸入電壓較高，且不如反相求和電路的共模輸入電壓較高，且不如反相求和電路調節(jié)方便。和電路調節(jié)方便。第28頁/共88頁3. 減法運算電路（差動運算電路）減法運算電路（差動運算電路） uoui2ifi1R1R2Rfui1R3i1i10 ()uu 接接地地f3o1i2123(1)()RRuuRRR i2i20 (uu 接接地地）fo2i11Ruu

20、R oo1o2f3fi2i11231(1)()uuuRRRuuRRRR 利用疊加原理利用疊加原理同相端輸入同相端輸入ui1反相端輸入反相端輸入第29頁/共88頁當當 R1= R2= R3= Rf =R 時，時，uo= ui2ui1 (減法器）減法器） 3f21foi2i11 , ()RRRRRuuuR R2/ R3 = R1/ Rf 平平衡衡條條件件當當?shù)?0頁/共88頁例例3、用運放組成的直流毫伏表電路如圖所示，用運放組成的直流毫伏表電路如圖所示，設表的內阻可忽略，試求設表的內阻可忽略，試求Io與與US的關系。的關系。解解:電路實為反相電路實為反相比例電路比例電路 UoUSI2I1R1R1m

21、AIoIRUo=USI1= I2 ( 虛斷）虛斷）Io= II2=Uo/ /RUS/ /R1I=Uo/ /RI1= I2= US/ /R1=US(1 / /R+ 1 / /R1)第31頁/共88頁例例4、已知已知RF4R1，求，求uo與與ui1、 ui2的關系式。的關系式。 A1 +ui1 A2 uoui2R1R2RFuo解解:A1為跟隨器；為跟隨器；A2為差放。為差放。uo= ui1Foi21(1)RuuR FFi2i111(1)RRuuRR uo5 ui24 ui1Fo1RuR 第32頁/共88頁30k10k10k例例5、如圖，求如圖，求uo 與與 ui1、ui2的關系式。的關系式。 A1

22、 +ui1 A2 uoui2uo10k6k解解:oi1i23030()610uuu oo1010uu i1i253uu A1為反向加法器；為反向加法器；A2為反相比例電路。為反相比例電路。i1i2(53)uu 第33頁/共88頁4. 積分運算電路積分運算電路 uouiiCi1RRPC（虛虛斷斷） 1iiC i1uiR 1dCCtuiC oi1dtuuRC o Cuu uituotUOMuo正比于正比于ui的積分的積分PRROO第34頁/共88頁 延遲延遲 積分電路的應用積分電路的應用uitUuotTU信號延遲時信號延遲時間間T后，電后，電壓值達到壓值達到U 方波轉化為三角波方波轉化為三角波 u

23、ituotOOOO第35頁/共88頁例例6、電路如圖，已知運放電路如圖，已知運放UOM=10V，輸入，輸入信號波形如圖，信號波形如圖，R1M，C0.05F，求輸出求輸出波形。波形。 （電容初始能量為零）（電容初始能量為零） uiRRPCuoui /vt/s1ORC=11060.05106s=0.05soi i 01d20ttttuuURCRC uo = UOMAX10V =20 tt = 0.5suo/vt/s100.5解解:O第36頁/共88頁- -1uo/Vt(ms)5+5OOui/Vt(ms)1O2O3O例例7、在積分運算電路中，在積分運算電路中，R50K，C1F，輸入輸入波形如圖，求波

24、形如圖，求uO。設設電容的初始電壓為零。電容的初始電壓為零。 3o(10)100 10 10 1Vmsu 100(10)CtUms365100 V50 101 10tt o365(10)(10)50 101 10iCCutUmstUmsuRC 當當t010ms時時3o(20)100 (2010) 10( 1)0Vmsu o(0)iCutUuRC 當當t1020ms時時解：解：第37頁/共88頁例例8、電路如圖所示，已知電路如圖所示，已知R1=R2=10k,C=0.1F,集成運放集成運放UOM=18V,求：求：試導出試導出uo與與u1、u2關關系式；系式； 已知已知u1、u2波形，試畫出波形，試

25、畫出uo波形波形 。 u1R1RCuou2R2ddCCuCit o1dCCtuuiC 121212CuuiiiRR 12o121()duutuCRR 1221121111(dd )d(tttuuuuCCCRRR t =10ms1012o01312311()d1.510 101015utuuCRUUtCRV t =20msu1 /vt/ms10.50.5t/ms10102020u2 /vuo/vt/ms1510 201012OO12o133(10)0( 0.5)1010( 15)1010OUUutumsCRV 第38頁/共88頁5. 微分運算電路微分運算電路 iR uiRRPCiCuo RCii

26、 oRuiR oddCuuCtR oddiuRCut ddCCuiCt uo正比于正比于ui的微分的微分uituotPRR o Ruu OO第39頁/共88頁例例1、如圖，求如圖，求uo 。 A1：反相比例：反相比例 A2：同相比例：同相比例 A3：差動輸入：差動輸入解：解：o180() ( 0.3)V1.2V20u o26012(1)0.4V0.6V3012 12u oo2o1100()1.2V50uuu A1 + A3 uo100kuo150k80k20k A2 +12k50k100k12k11k30k60kuo20.3V0.4V關于推導運算關系的小結關于推導運算關系的小結 1. 利用基本

27、單元運算電路的基本關系式利用基本單元運算電路的基本關系式 第40頁/共88頁例例2、如圖，求如圖，求uo1、uo2、uo3的值。的值。A1：反相加法：反相加法A2：同相比例：同相比例A3：差動輸入：差動輸入o12424(1.21)V2.4V32u o242(1)3V3V242u o3o2o1(14)45.4Vuuu 4k2k2k3k24k A1 + A3 uo312kuo12k A2 +4k3kuo21V3V1.2V第41頁/共88頁例例1：求：求iL 與與ui 的關系式。的關系式。 uouiRR1iLRL1LiuuuiR L1i1iuR 2. 利用虛斷、虛短、虛地重新推導利用虛斷、虛短、虛地

28、重新推導第42頁/共88頁R4R uouii2i1R1R2R3i4i3M例例2、圖示電路為圖示電路為T形反饋網(wǎng)絡的反相比例電路，形反饋網(wǎng)絡的反相比例電路，試推算輸出輸入之間的關系。試推算輸出輸入之間的關系。 M212i20RuiRRu 22M3i13133uRRiuiRR RR MR424o223()uuuiiiRR 24423()iiRRR 42ii24131()uuR RRRRRR u + u 0 （虛地點）（虛地點） i i +0 i 1 i2 = u iR1解解:2424o13i/(1)uRRRRuRR 此電路只在要求放此電路只在要求放大倍數(shù)較大、輸入電阻大倍數(shù)較大、輸入電阻較高和避免

29、阻值過高時較高和避免阻值過高時才采用。才采用。 第43頁/共88頁ui uoifiR1R2CfRfR1C1iC1例例3：電路如圖求運算關系：電路如圖求運算關系fffof1di RituC iR11uiR iC11dduiCt iifR1C111dduuiiiCRtiiii11f11fdd1ddduuuuCCRtRtRtC f1iiif11ff1d1ddRCuuu tR CRCC Rt 比例比例積分積分微分放大器微分放大器 即即PID調節(jié)器調節(jié)器第44頁/共88頁例例1、理想運放如圖，試求證：、理想運放如圖，試求證：oi2i1122(1)RuuuR（） A1 + A3 uouo1 A2 + uo

30、2RRRR/2R/2R1ui1ui2uR1=ui1ui2 o1o2R111uuuRRRR 1oo2o1i2i112()2()/2R RRuuuuuRR =i2i1122(1)RuuR=（=（）3. 即利用基本單元運算電路的基本關系式即利用基本單元運算電路的基本關系式 ，又利用虛，又利用虛斷、虛短、虛地，還要利用分析電路的各種定律及分斷、虛短、虛地，還要利用分析電路的各種定律及分析方法。析方法。第45頁/共88頁例例2：由儀用放大器組成的溫度測量電路：由儀用放大器組成的溫度測量電路 ui =Rt - R2(Rt+R)URt 熱敏電阻熱敏電阻()122 1iRuR uo=()()122 12ttR

31、RRURRR Rt=f(TC)uoR/2R/2+A3RR+A1_+A2RRR1+U=+5VRRRRtui集成化集成化: :儀表放大器儀表放大器AD520系列系列第46頁/共88頁例例3: : 按下列運算關系畫出運算電路，按下列運算關系畫出運算電路， 給定給定RF=10k 。213oiiuuu 31FRR FRRR32123iiouuu答案不唯一！答案不唯一！請再設計一個不同的電路。請再設計一個不同的電路。_+ + RFR1RP1ui2_+ + RFR3RP2R2ui1uo23iu第47頁/共88頁反饋的基本概念反饋的基本概念 正反饋：輸入量正反饋：輸入量不變，輸出量由于不變，輸出量由于加反饋而

32、變大。加反饋而變大。負反饋：輸入量不變，負反饋：輸入量不變，輸出量由于加反饋而輸出量由于加反饋而變小。變小。1. 反饋：反饋：指將放大電路輸出量的一部分或全部按一定指將放大電路輸出量的一部分或全部按一定方式送回到輸入回路來影響整個放大電路的過程。方式送回到輸入回路來影響整個放大電路的過程。 放大電路放大電路反饋電路反饋電路輸出輸出信號信號反饋反饋信號信號輸入輸入信號信號比較比較環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)凈輸入凈輸入信號信號iX fX dX oX difXXX 7.4 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋返回返回第48頁/共88頁2. 反饋放大器的一般分析反饋放大器的一般分析 開環(huán)放大倍數(shù)：開環(huán)放大倍數(shù)：odXA

33、X 反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：foXFX 閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù):ofiXAX 放大電路放大電路反饋電路反饋電路iX fX dX oX 第49頁/共88頁 負反饋放大器的一般關系負反饋放大器的一般關系ooodfidfddfd/=+/+/1+XXX XAAXXXX XX XAF 反饋深度反饋深度1+AA 正反饋正反饋1+1AF f1AF f1=1+AAAFAFAF 深度負反饋深度負反饋 當當A很大時很大時,負反饋放大器的閉環(huán)放大負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)與晶體管無關，只與反饋網(wǎng)絡有關。倍數(shù)與晶體管無關，只與反饋網(wǎng)絡有關。第51頁/共88頁反饋類型及其判別反饋類型及其判別電壓負反饋電壓負反饋 反饋信號

34、取自輸出電壓反饋信號取自輸出電壓, ,反饋信號反饋信號與輸出電壓成比例與輸出電壓成比例; ;電流負反饋電流負反饋 反饋信號取自輸出電流反饋信號取自輸出電流, ,反饋信號反饋信號與輸出電流成比例與輸出電流成比例; ;串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋 反饋信號與輸入信號以串聯(lián)的形反饋信號與輸入信號以串聯(lián)的形式作用于輸入端；式作用于輸入端；并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋 反饋信號與輸入信號以并聯(lián)的形反饋信號與輸入信號以并聯(lián)的形式作用于輸入端。式作用于輸入端。串聯(lián)串聯(lián)電流電流負反饋負反饋 電壓電壓并聯(lián)并聯(lián)1. 反饋類型反饋類型第52頁/共88頁2. 反饋類型的判別反饋類型的判別 反饋類型的判別包括反饋極性反饋類型的判別包括

35、反饋極性 、直流反饋或、直流反饋或交流反饋、電壓反饋或電流反饋以及串聯(lián)或并聯(lián)交流反饋、電壓反饋或電流反饋以及串聯(lián)或并聯(lián)反饋的分析判定。反饋的分析判定。 正反饋或負反饋的判別正反饋或負反饋的判別 瞬時極性法瞬時極性法 假定輸入信號在某一瞬時對地極性為正。假定輸入信號在某一瞬時對地極性為正。 由各級輸入、輸出之間的相位關系，分別由各級輸入、輸出之間的相位關系，分別推出其它有關各點的瞬時極性。推出其它有關各點的瞬時極性。 判別反映到電路輸入端的作用是加強了輸判別反映到電路輸入端的作用是加強了輸入信號還是削弱了輸入信號。若加強則為正入信號還是削弱了輸入信號。若加強則為正反饋，削弱則為負反饋。反饋，削弱

36、則為負反饋。 第53頁/共88頁 電壓反饋與電流反饋的判別電壓反饋與電流反饋的判別 輸出短路法輸出短路法 令輸出電壓端口短路，若此時反饋信號仍令輸出電壓端口短路，若此時反饋信號仍存在（非存在（非0），則電路為電流反饋，反之為電），則電路為電流反饋，反之為電壓反饋。壓反饋。 并聯(lián)反饋或串聯(lián)反饋的判別并聯(lián)反饋或串聯(lián)反饋的判別凈輸入信號與負反饋信號是并聯(lián)關系，且有凈輸入信號與負反饋信號是并聯(lián)關系，且有difUUU 凈輸入信號與負反饋信號是串聯(lián)關系，且有凈輸入信號與負反饋信號是串聯(lián)關系，且有difIII 第54頁/共88頁R2 uouiifi1R1RfR2 uouiR1Rfifi1電壓并聯(lián)負反饋電壓并

37、聯(lián)負反饋例：例：電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋第55頁/共88頁 A1 +ui A2 uoRRRuoRRF例、判斷下圖反饋類別。例、判斷下圖反饋類別。負反饋負反饋若若ui0， uo0， 則則uo0電壓反饋電壓反饋difIII ?i?f顯然有顯然有并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋交、直流并聯(lián)交、直流并聯(lián)電壓負反饋電壓負反饋第56頁/共88頁RERLRB+uoUCCRSuSui例、判斷下圖反饋類別。例、判斷下圖反饋類別。C1C2CE直流電流串聯(lián)負反饋直流電流串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋UCCRE第57頁/共88頁R2RPR1例：判別串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路的反饋類例：判別串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路的反饋類型型UI=

38、Uo+UCE1UBE1=UB1UE1 =UC2Uo采采樣樣基基準準調調整整比比較較放放大大CR3R4RLVZUZUIUBE1UCE2UBE2UoIoUCE1Uo UB2 UC2 UBE1Uo UCE1第58頁/共88頁負反饋對放大器性能的影響負反饋對放大器性能的影響1. 1. 放大倍數(shù)被降低放大倍數(shù)被降低 電路加入負反饋，使凈輸入信號減小，等電路加入負反饋，使凈輸入信號減小，等于削弱了輸入信號，使得放大倍數(shù)減小。于削弱了輸入信號，使得放大倍數(shù)減小。 增加放大倍數(shù)的穩(wěn)定性增加放大倍數(shù)的穩(wěn)定性 電路加入負反饋，電路加入負反饋，放大倍數(shù)被降低的同時，放大倍數(shù)被降低的同時，也也使由于溫度、負載、元器件

39、等條件變化而使由于溫度、負載、元器件等條件變化而引起的放大倍數(shù)的變化大大減小，放大倍數(shù)引起的放大倍數(shù)的變化大大減小，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性得到提高。得到提高。第59頁/共88頁 擴展通頻帶擴展通頻帶|A| fBOBF 電路加入負反電路加入負反饋，饋，通頻帶由通頻帶由BO加寬到加寬到BF 。 減小非線性失真減小非線性失真 電路加入負反饋，使凈輸入信號減小，電路加入負反饋，使凈輸入信號減小，iC減小，改善了非線性失真。減小，改善了非線性失真。、|Af|O第60頁/共88頁 串聯(lián)負反饋增加輸入電阻，并聯(lián)負反饋減小串聯(lián)負反饋增加輸入電阻，并聯(lián)負反饋減小輸入電阻。輸入電阻。 電壓反饋能穩(wěn)定輸出電壓，減

40、小輸出電阻；電壓反饋能穩(wěn)定輸出電壓，減小輸出電阻；電流反饋能穩(wěn)定輸出電流，增加輸出電阻。電流反饋能穩(wěn)定輸出電流，增加輸出電阻。 抑制干擾和噪聲抑制干擾和噪聲放大電路放大電路反饋電路反饋電路加入負反饋的電路，以降低放大加入負反饋的電路，以降低放大倍數(shù)為代價，換來了放大器諸多倍數(shù)為代價，換來了放大器諸多方面性能的改善。方面性能的改善。 第61頁/共88頁例：下列情況下，應引入何種組態(tài)的負反饋？例：下列情況下，應引入何種組態(tài)的負反饋？(1) 使放大電路的輸出電阻降低，輸入電阻降低。使放大電路的輸出電阻降低，輸入電阻降低。(2) 使放大電路的輸入電阻提高，輸出電壓穩(wěn)定。使放大電路的輸入電阻提高，輸出電

41、壓穩(wěn)定。(3) 使放大電路吸收信號源的電流小，帶負載能使放大電路吸收信號源的電流小，帶負載能力強。力強。電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋第62頁/共88頁(2) 濾波器的分類濾波器的分類:* * 按所用元件分按所用元件分:有源濾波器有源濾波器 (1) 濾波器：它是一種選頻電路。能使一定頻率濾波器：它是一種選頻電路。能使一定頻率 范范圍內的信號順利通過，而在此頻率范圍以外的信號圍內的信號順利通過，而在此頻率范圍以外的信號衰減很大，不易通過。衰減很大，不易通過。7.5 集成運放在信號處理與產(chǎn)生方面的應用集成運放在信號處理與產(chǎn)生方面的應用1. 濾波

42、器概述濾波器概述無源濾波器無源濾波器RCoU+ iU+ 有源濾波器有源濾波器RR1RFC+-+iUoU返回返回第63頁/共88頁 ioUU ioUU ioUU ioUU低通低通高通高通帶通帶通帶阻帶阻* * 按電路功能分按電路功能分: * * 按階數(shù)分：即傳遞函數(shù)中出現(xiàn)信號頻率按階數(shù)分：即傳遞函數(shù)中出現(xiàn)信號頻率的幾次項，的幾次項， 稱為幾階。有一階、二階、稱為幾階。有一階、二階、高階。高階。第64頁/共88頁RR1RFC+-+iU oU 2. 一階有源低通濾波器一階有源低通濾波器i11jjUUCRC i1jURC fo+11RUUR 第65頁/共88頁oFufi11 =(1)1jURAURRC

43、 01 RC 令令f1uf011jRRA f1uf201|1RRA 第66頁/共88頁0 fuf01uf1|22RARA 稱稱0 0為截止角頻率為截止角頻率 001 1 =2RCfRC |Auf| |Auf0|0.707|Auf0|0幅頻特性曲線幅頻特性曲線O第67頁/共88頁 二階有源低通濾波器二階有源低通濾波器RR1RFC+- -+iUoUCR階數(shù)越高，幅頻特性曲階數(shù)越高，幅頻特性曲線越接近理想濾波器線越接近理想濾波器|Auf| |Auf0|理想低通理想低通一階低通一階低通二階低通二階低通O第68頁/共88頁 電壓比較器電壓比較器1. 電壓比較器概述電壓比較器概述1) 電壓比較器：電壓比較

44、器： 它是一種用來比較輸入信號它是一種用來比較輸入信號ui和參考和參考電壓電壓UR大小的電路。大小的電路。 2) 工作狀態(tài)：工作狀態(tài)： 比較器處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)，輸入比較器處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)，輸入與輸出之間成非線性關系，因此虛短等深度負反饋與輸出之間成非線性關系，因此虛短等深度負反饋概念不再適用。概念不再適用。3) 分析方法：分析方法：*門限電壓門限電壓UT：使：使u+=u的的 ui稱為門限電壓稱為門限電壓UT， 當當ui與UT比較。比較。*使使u+u- - 時，比較器輸出高電平時，比較器輸出高電平(無限幅時無限幅時，uo=+Uom）*使使u+u- -時，比較器輸出低電平時，比較器輸出低電

45、平( (無限幅時無限幅時，uo=- -Uom）第69頁/共88頁2. 過零比較器過零比較器 uiRRPuououi+UOMUOMO若若ui為正弦波為正弦波 uituotUOM+UOMuo為方波為方波 OO第70頁/共88頁限幅措施限幅措施 ui 0 負飽和負飽和uo (UZ+UD) uiRRPuoUZuoui+UZUZOuoui-UZ+0.7VOuoui+UZ0.7VO uiRRPuoUZ uiRRPuoUZ第71頁/共88頁關于畫電壓傳輸特性曲線的小結：關于畫電壓傳輸特性曲線的小結： 1、曲線的躍變點：門限電壓曲線的躍變點：門限電壓UT 2、曲線的扭拐形狀：曲線的扭拐形狀：反相輸入反相輸入(

46、ui)：曲線全部：曲線全部( (過零電壓比較器過零電壓比較器) ) 或大部分或大部分( (任意電壓比較器任意電壓比較器) )在在2、4象限。象限。同相輸入同相輸入(ui)：曲線全部：曲線全部( (過零電壓比較器過零電壓比較器) ) 或大部分或大部分( (任意電壓比較器任意電壓比較器) )在在1、3象限。象限。3、曲線的高度：曲線的高度：1)輸出無限幅：輸出無限幅：uOUOM2)輸出雙向穩(wěn)壓管限幅：輸出雙向穩(wěn)壓管限幅：uOUZ或(UZ+0.7V)3)輸出單穩(wěn)壓管限幅：輸出單穩(wěn)壓管限幅：+UZ、- -0.7V或- - UZ、+0.7V第72頁/共88頁uouiOui UR 負飽和負飽和uo UZ

47、uoui+UZUZURO3. 任意電壓比較器任意電壓比較器 UR uiR1R2uoUZUR uiR1R2uoUZ+UZUZUR第73頁/共88頁集成運放的應用集成運放的應用車燈斷線監(jiān)測電路車燈斷線監(jiān)測電路 + +- -VT正常工作時，車燈全亮，正常工作時，車燈全亮，檢測電阻檢測電阻R中電流大，中電流大，R上上電壓大。電壓大。UA電位低，使電位低，使UBUA即即uu+，比較器，比較器輸出輸出u0低電平三極管低電平三極管VT截截止，斷線報警燈不亮。止，斷線報警燈不亮。當有一個或幾個車燈斷線當有一個或幾個車燈斷線R中電流小、電壓小。中電流小、電壓小。uA使UAUB，u0高高電平電平VT導導通，報警燈

48、亮。通，報警燈亮。返回返回第74頁/共88頁例例1：已知：已知：UOM15V，UZ6V，正向導通，正向導通電壓電壓 0.7V，畫出，畫出uo1uo4的波形。的波形。 uiuo11VVSuo1t6.7+6.7ui/Vt5 uiuo21VVS過過1反相限幅比較器反相限幅比較器1uo2t6.7+6.7過過1同相限幅比較器同相限幅比較器OOO第75頁/共88頁 uiuo41VVD uiuo31VVSuo3t0.7+6.7ui/Vt51uo4t0.7+15過過1反相限幅比較器反相限幅比較器過過1反相限幅比較器反相限幅比較器OOO第76頁/共88頁例例2：已知：已知UOM12V，UZ6V，正向導通電壓，正

49、向導通電壓0.7V，ui=12sint，UR3V，畫出電壓傳輸特性，畫出電壓傳輸特性曲線和曲線和uo波形。波形。ui 3 負飽和負飽和VS導通導通，uo=0.7V uoui+6V0.7V3Vuot0.7+6ui/Vt12OOOuiuoURVS 第77頁/共88頁例例3、電路如圖所示，已知運放電路如圖所示，已知運放UOM，畫出電，畫出電壓傳輸特性壓傳輸特性uo=f (ui)曲線。曲線。解：解：u u+ 0uo- - UOM R112UuRRR u+0，令令u+u- - 得得 uiR2RPuoR1URi212uRRR u u+2 ， - -12V，u0- -0.7V。 當當ui1- -0.2V時，

50、時， uo1- -RF/R12V u+2 ， u- -2 ui2 0V， u+2 u- -2 ， +12V，u06V。ou ou 第79頁/共88頁集成運放在汽車中的應用集成運放在汽車中的應用CCS的基本原理的基本原理巡航車速巡航車速指令信號指令信號實際車實際車速信號速信號誤差誤差信號信號A1A2A3A4CCS ECUCCS ECU執(zhí)行器執(zhí)行器節(jié)氣門節(jié)氣門控制信號控制信號發(fā)動機發(fā)動機與與變速器變速器車速傳感器車速傳感器車速車速實際車速反饋信號實際車速反饋信號第80頁/共88頁正弦信號發(fā)生器正弦信號發(fā)生器1自激振蕩的條件自激振蕩的條件1uAiUoUS2F當開關當開關S接在接在“1”端時端時oui

51、UA U 開關開關S換接到換接到“2”端端oufUA U foUFU FUfiUU 若若 放大器的輸出電壓將保持不變放大器的輸出電壓將保持不變 放大器不需外接輸入電壓信號，而是通放大器不需外接輸入電壓信號，而是通過合適的正反饋來維持一定的輸出電壓，過合適的正反饋來維持一定的輸出電壓，就可以形成自激振蕩。就可以形成自激振蕩。第81頁/共88頁fouii=UFUFA UU u=1FA 要產(chǎn)生自激振蕩必須滿足兩個條件要產(chǎn)生自激振蕩必須滿足兩個條件 振幅條件振幅條件u|1A FAF 相位條件相位條件Af 2 n uua=AA f=F F 第82頁/共88頁起振過程起振過程電路接電路接通電源通電源輸入端

52、產(chǎn)生輸入端產(chǎn)生微小的電壓微小的電壓變化量變化量產(chǎn)生正產(chǎn)生正反饋反饋滿足相位平衡條滿足相位平衡條件的頻率的信號件的頻率的信號u |1AF 若若輸出信號輸出信號被放大被放大電路開電路開始振蕩始振蕩u | 1AF 若若穩(wěn)幅穩(wěn)幅振蕩振蕩第83頁/共88頁2RC橋式正弦信號發(fā)生器橋式正弦信號發(fā)生器 R+RfR1 C RCUo選頻選頻網(wǎng)絡網(wǎng)絡放大器放大器oU fU 第84頁/共88頁 選頻網(wǎng)絡選頻網(wǎng)絡1UfUf2o121j 11j1jUZFUZZRRCRCRC 2j111(j)3j3jRCRCRCRCRC 01 RC = =fU1U1f31UU當當時，時，與與同相且同相且第85頁/共88頁 R+RfR1 C RCUo選頻選頻網(wǎng)絡網(wǎng)絡放大器放大器fU oU * 正弦信號發(fā)生器正弦信號發(fā)生器小結：小結：放大電路放大電路+正反饋電正反饋電路路+選頻電路選頻電路* 集成運放：同相比例運算集成運放：同相比例運算fuf11RAR 12fRC * 選頻網(wǎng)絡：選頻網(wǎng)絡：f1RR、* 穩(wěn)幅電路：穩(wěn)幅電路：組成電壓串聯(lián)負反饋組成電壓串聯(lián)負反饋第86頁/共88頁例：電子琴原理圖：例：電子琴原理圖： 1212 ; CCRR 212n1fCR R 第87頁/共88頁感謝您的觀看。第88頁/共88頁