1、1. 1. 了解和熟悉集成運(yùn)算放大器的組成及其圖符號(hào)；了解和熟悉集成運(yùn)算放大器的組成及其圖符號(hào)；2. 2. 掌握集成運(yùn)放的理想化條件及其分析方法；掌握集成運(yùn)放的理想化條件及其分析方法；3. 3. 理解集成運(yùn)放的線性應(yīng)用及其工作原理；理解集成運(yùn)放的線性應(yīng)用及其工作原理；4. 4. 了解一般集成運(yùn)放的簡(jiǎn)單非線性應(yīng)用。了解一般集成運(yùn)放的簡(jiǎn)單非線性應(yīng)用。第14章 集成運(yùn)算放大器n14.1 集成運(yùn)算放大器概述n14.2 反饋的基本概念n14.3 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善n14.4 理想運(yùn)算放大器n14.5 基本運(yùn)算電路n14.6 電壓比較器n14.7 RC正弦波振蕩電路14.1 集成運(yùn)算放大器概述n1

2、4.1.1 集成運(yùn)算放大器的組成n14.1.2 電壓傳輸特性14.1.1 集成運(yùn)算放大器的組成n概念:是一種電壓放大倍數(shù)很高的直接耦合的多級(jí)放大電路n組成:輸入級(jí),中間級(jí)和輸出級(jí)三個(gè)基本部分組成n輸入級(jí):雙端輸入的差分放大電路n中間級(jí):完成電壓放大,一般采用共射放大電路n輸出級(jí):采用互補(bǔ)對(duì)稱放大電路或共集放大電路 集成運(yùn)算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電集成運(yùn)算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多級(jí)直接耦合放大電路，它的類型很多，電路也不一樣，但阻的多級(jí)直接耦合放大電路，它的類型很多，電路也不一樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處，一般由四部分組成。結(jié)構(gòu)具有共同之處，一般由四部分組

3、成。 輸入級(jí)輸入級(jí)一般是差動(dòng)放大器，利用一般是差動(dòng)放大器，利用其對(duì)稱特性可以提高整個(gè)電路的共模其對(duì)稱特性可以提高整個(gè)電路的共模抑制比和電路性能，輸入級(jí)有反相輸抑制比和電路性能，輸入級(jí)有反相輸入端、同相輸入端兩個(gè)輸入端；入端、同相輸入端兩個(gè)輸入端； 中間級(jí)中間級(jí)的主要作用是提高電壓增的主要作用是提高電壓增益，一般由多級(jí)放大電路組成；益，一般由多級(jí)放大電路組成； 輸出級(jí)輸出級(jí)一般由電壓跟隨器或互補(bǔ)一般由電壓跟隨器或互補(bǔ)電壓跟隨器所組成，以降低輸出電阻，電壓跟隨器所組成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。提高帶負(fù)載能力。 偏置電路偏置電路是為各級(jí)提供合適的工是為各級(jí)提供合適的工作電流。作電流。 此外還

4、有一些過(guò)載保護(hù)電路及高此外還有一些過(guò)載保護(hù)電路及高頻補(bǔ)償環(huán)節(jié)等輔助環(huán)節(jié)。頻補(bǔ)償環(huán)節(jié)等輔助環(huán)節(jié)。集成電路的幾種外形集成電路的幾種外形左圖所示為左圖所示為A741A741集成運(yùn)算放大器的芯片實(shí)物外形圖集成運(yùn)算放大器的芯片實(shí)物外形圖 從實(shí)物外形圖上可看出，從實(shí)物外形圖上可看出，A741A741集成運(yùn)放有集成運(yùn)放有8 8個(gè)管腳，管腳的排列圖、電路圖符號(hào)如下：個(gè)管腳，管腳的排列圖、電路圖符號(hào)如下：12876543空腳空腳正電源端正電源端輸出端輸出端調(diào)零端調(diào)零端調(diào)零端調(diào)零端 反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端負(fù)電源端負(fù)電源端集成運(yùn)放的電路圖符號(hào)集成運(yùn)放的電路圖符號(hào)U0U+U-同相輸入同相輸入反相輸入

5、反相輸入+12V輸出輸出6513724-12V調(diào)零電位器調(diào)零電位器外部接線圖外部接線圖 指集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，接入規(guī)定的負(fù)載，無(wú)負(fù)反饋情況指集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，接入規(guī)定的負(fù)載，無(wú)負(fù)反饋情況下的直流差模電壓增益。集成運(yùn)放的下的直流差模電壓增益。集成運(yùn)放的Au0一般很高，約為一般很高，約為104107； 集成運(yùn)放的差動(dòng)輸入電阻很高，可高達(dá)幾十千歐和幾十兆歐；集成運(yùn)放的差動(dòng)輸入電阻很高，可高達(dá)幾十千歐和幾十兆歐；由于運(yùn)放總是工作在深度負(fù)反饋條件下，因此其閉環(huán)輸出電阻很由于運(yùn)放總是工作在深度負(fù)反饋條件下，因此其閉環(huán)輸出電阻很低，約在幾十歐至幾百歐之間；低，約在幾十歐至幾百歐之間；（2）差模輸入電阻

6、）差模輸入電阻ri和輸出電阻和輸出電阻r0 （1）開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)）開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)Au0 指運(yùn)放兩個(gè)輸入端能承受的最大共模信號(hào)電壓。超出這個(gè)電指運(yùn)放兩個(gè)輸入端能承受的最大共模信號(hào)電壓。超出這個(gè)電壓時(shí)，運(yùn)放的輸入級(jí)將不能正常工作或共模抑制比下降，甚至造成壓時(shí)，運(yùn)放的輸入級(jí)將不能正常工作或共模抑制比下降，甚至造成器件損壞。器件損壞。（3）最大共模輸入電壓）最大共模輸入電壓Uicmax 14.1.1 集成運(yùn)算放大器的組成集成運(yùn)放的特點(diǎn)：集成運(yùn)放的特點(diǎn)：電壓增益高電壓增益高輸入電阻大輸入電阻大輸出電阻小輸出電阻小零點(diǎn)漂移小零點(diǎn)漂移小抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)可靠性高可靠性高,體積小體積小,耗電少耗電少

7、14.1.2 電壓傳輸特性n集成運(yùn)放的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系稱為集成運(yùn)放的電壓傳輸特性u(píng)iuo+UOM-UOMAo越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須在在輸出與輸入之輸出與輸入之間間加負(fù)反饋加負(fù)反饋才能使其擴(kuò)大輸入信號(hào)的線性范圍。才能使其擴(kuò)大輸入信號(hào)的線性范圍。uiuo_+Ao運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)CoOMEuUmax例：若例：若UOM=12V，Ao=106， 則則|ui|1：結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)當(dāng) Ao 很大時(shí)，負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍很大時(shí)，負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)與晶體管無(wú)關(guān)，只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。即負(fù)數(shù)與晶體管無(wú)關(guān)，只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。即負(fù)

8、反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)。反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)。FAAAooF1FAF114.2.1 反饋的分類n1 正反饋和負(fù)反饋n2 交流反饋和直流反饋n3 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋n4 電流反饋和電壓反饋1 正反饋和負(fù)反饋正反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變大了。正反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變大了。負(fù)反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變小了。負(fù)反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變小了。另一角度另一角度正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。負(fù)反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。負(fù)反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。判別方法：判別方法：瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法。即在

9、電路中，從輸入端開(kāi)始，沿著。即在電路中，從輸入端開(kāi)始，沿著 信號(hào)流向，標(biāo)出某一時(shí)刻有關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓變化的斜率信號(hào)流向，標(biāo)出某一時(shí)刻有關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓變化的斜率 （正斜率或負(fù)斜率，用（正斜率或負(fù)斜率，用“+”、“- -”號(hào)表示）。號(hào)表示）。例例vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)(-)凈輸入量?jī)糨斎肓縱IvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)凈輸入量?jī)糨斎肓控?fù)反饋負(fù)反饋正反饋正反饋vO- -+R4R5R3- -+vIR1R2反饋通路反饋通路反饋通路反饋通路級(jí)間反饋通路級(jí)間反饋通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)凈輸入量?jī)糨斎肓考?jí)間負(fù)反饋級(jí)間負(fù)反饋反饋通路反饋通路本級(jí)反饋通路本

10、級(jí)反饋通路由于運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻由于運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，在分析時(shí)常將其理想化，高，輸出電阻小，在分析時(shí)常將其理想化，稱其所謂的稱其所謂的理想運(yùn)放理想運(yùn)放。理想運(yùn)放的條件理想運(yùn)放的條件oAir0or)uu(Auoo虛短路虛短路uu0iI放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)。分析多放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)。分析多個(gè)運(yùn)放級(jí)聯(lián)組合的線性電路時(shí)個(gè)運(yùn)放級(jí)聯(lián)組合的線性電路時(shí)可以分別對(duì)每個(gè)運(yùn)放進(jìn)行。可以分別對(duì)每個(gè)運(yùn)放進(jìn)行。虛開(kāi)路虛開(kāi)路運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)一、在分析信號(hào)運(yùn)算電路時(shí)對(duì)運(yùn)放的處理一、在分析信號(hào)運(yùn)算電路時(shí)對(duì)運(yùn)放的處理二、分析運(yùn)放組成的線性電路的出發(fā)點(diǎn)二、分析運(yùn)

11、放組成的線性電路的出發(fā)點(diǎn)虛短路虛短路虛開(kāi)路虛開(kāi)路放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)，放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)， 可以分開(kāi)分析可以分開(kāi)分析。0iIuuu+uo_+uIi信號(hào)的放大、運(yùn)算信號(hào)的放大、運(yùn)算有源濾波電路有源濾波電路運(yùn)放線運(yùn)放線性應(yīng)用性應(yīng)用14.5 基本運(yùn)算電路n比例運(yùn)算電路n加法運(yùn)算電路n減法運(yùn)算電路n微分運(yùn)算電路n積分運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路信號(hào)的運(yùn)算電路信號(hào)的運(yùn)算電路作用：作用：將信號(hào)按比例放大。將信號(hào)按比例放大。類型：類型：同相比例放大和反相比例放大。同相比例放大和反相比例放大。方法：方法：引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)負(fù)反饋。這樣輸出電壓與運(yùn)放的開(kāi)環(huán)負(fù)反饋。

12、這樣輸出電壓與運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)無(wú)關(guān)，與輸入電壓和反饋系放大倍數(shù)無(wú)關(guān)，與輸入電壓和反饋系數(shù)有關(guān)。數(shù)有關(guān)。0uui1= i221RuRuoi12RRuuAiouuo_+ + R2R1RPuii1i21. 放大倍數(shù)放大倍數(shù)虛短路虛短路虛開(kāi)路虛開(kāi)路一、反相比例運(yùn)算電路一、反相比例運(yùn)算電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：負(fù)反饋引到反相輸負(fù)反饋引到反相輸入端，信號(hào)從反相端輸入。入端，信號(hào)從反相端輸入。虛開(kāi)路虛開(kāi)路平衡電阻，使輸入端對(duì)地平衡電阻，使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等，保證靜的靜態(tài)電阻相等，保證靜態(tài)時(shí)輸入級(jí)的對(duì)稱性。態(tài)時(shí)輸入級(jí)的對(duì)稱性。RP =R1 / R2uo_+ + R2R1RPuii1i2二、同相比例運(yùn)算電

13、路二、同相比例運(yùn)算電路_+ + R2R1RPuiuou-= u+= ui12RuRuuiioiouRRu)1 (12反饋方式：反饋方式：電壓串聯(lián)負(fù)反饋。輸入電阻高。電壓串聯(lián)負(fù)反饋。輸入電阻高。1211RRuuAou虛短路虛短路虛開(kāi)路虛開(kāi)路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：負(fù)反饋引到反負(fù)反饋引到反相輸入端，信號(hào)從同相端相輸入端，信號(hào)從同相端輸入。輸入。虛開(kāi)路虛開(kāi)路_+ + uiuoiouuuu此電路是電壓并聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸此電路是電壓并聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸出電阻小，在電路中作用與分離元件的射極輸出出電阻小，在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。器相同，但是電壓跟隨性能好。三、

14、電壓跟隨器三、電壓跟隨器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：輸出電壓全輸出電壓全部引到反相輸入端，信部引到反相輸入端，信號(hào)從同相端輸入。號(hào)從同相端輸入。電壓電壓跟隨器是跟隨器是同相比例運(yùn)算同相比例運(yùn)算放大器的特例。放大器的特例。 加減運(yùn)算電路加減運(yùn)算電路作用：作用：將若干個(gè)輸入信號(hào)之和或之差按比將若干個(gè)輸入信號(hào)之和或之差按比例放大。例放大。類型：類型：同相求和和反相求和。同相求和和反相求和。方法：方法：引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)負(fù)反饋。這樣輸出電壓與運(yùn)放的開(kāi)環(huán)負(fù)反饋。這樣輸出電壓與運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)無(wú)關(guān)，與輸入電壓和反饋系放大倍數(shù)無(wú)關(guān)，與輸入電壓和反饋系數(shù)有關(guān)。數(shù)有關(guān)。一

15、、反相求和運(yùn)算一、反相求和運(yùn)算R12_+ R2R11ui2uoRPui1實(shí)際應(yīng)用時(shí)可適當(dāng)增加或減少輸入端的個(gè)數(shù)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可適當(dāng)增加或減少輸入端的個(gè)數(shù)，以適應(yīng)不同的需要。以適應(yīng)不同的需要。FPR/R/RR12110uuFiii1211)(21221112iiouRRuRRui12iFi11R12_+ R2R11ui2uoRPui1調(diào)節(jié)反相求和電路的某一路信號(hào)的輸入電阻，不影調(diào)節(jié)反相求和電路的某一路信號(hào)的輸入電阻，不影響輸入電壓和輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方便。響輸入電壓和輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方便。二、同相求和運(yùn)算二、同相求和運(yùn)算實(shí)際應(yīng)用時(shí)可適當(dāng)增加或減少輸入端的個(gè)數(shù)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可適當(dāng)增加或減

16、少輸入端的個(gè)數(shù)，以適應(yīng)不同的需要。以適應(yīng)不同的需要。22211R/RR/RF-R1RF+ui1uoR21R22ui2此電路如果以此電路如果以 u+ 為輸入為輸入 ，則輸出為：則輸出為：uRRuFo)1 (1-R1RF+ui1uoR21R22ui2u+ 與與 ui1 和和 ui2 的關(guān)系如何？的關(guān)系如何？)(1 (212111111211121iiFouRRRuRRRRRu注意：注意：同相求和電路的各輸入信號(hào)的放大倍數(shù)互相影響，不能同相求和電路的各輸入信號(hào)的放大倍數(shù)互相影響，不能單獨(dú)調(diào)整。單獨(dú)調(diào)整。流入運(yùn)放輸入端的電流為流入運(yùn)放輸入端的電流為0（虛開(kāi)路）虛開(kāi)路）22221211222122iiu

17、RRRuRRRu3、減法運(yùn)算電路、減法運(yùn)算電路 +-+ui1uoR2R1Rfu-u+R3ui2ui1單獨(dú)作用：?jiǎn)为?dú)作用：uo1 =(- Rf / R1 ) ui1ui2單獨(dú)作用：?jiǎn)为?dú)作用：uo2 =(1+ Rf / R1 ) ui2R3R2 + R3 uo = uo1 + uo2 =(1+ Rf / R1 ) ui2 - ui1R3R2 + R3 RfR1ui1和和ui2共同作用時(shí)：共同作用時(shí)：當(dāng) R2 = R1 ， Rf = R3 ： uo = ( Rf / R1 )( ui2 - ui1 ) 當(dāng) R1 = R2 = R3 = Rf ：uo = ui2 - ui1 四、雙運(yùn)放的加減運(yùn)算電路四

18、、雙運(yùn)放的加減運(yùn)算電路-RF1+ui1uo1R1ui2R2R3-RF2+uoR4ui3R5R625461213FFR/R/RR,R/R/RR)(221111RuRuRuiiFo53221141253412)()(RuRuRuRRRRuRuRuiiiFFioFo五、三運(yùn)放電路五、三運(yùn)放電路uo2+A+ARRRWui1ui2uo1ab+R1R1+AR2R2uo+1 iauu 2ibuu WbaWooRuuRRuu221WiiRuu2112oouu)(212iiWWuuRRRuo2+A+ARRRWui1ui2uo1ab+虛短路：虛短路：虛開(kāi)路：虛開(kāi)路：)(21212iiWWouuRRRRRu 三運(yùn)放

19、電路是差三運(yùn)放電路是差動(dòng)放大器，放大動(dòng)放大器，放大倍數(shù)可變。倍數(shù)可變。 由于輸入均在同由于輸入均在同相端，此電路的相端，此電路的輸入電阻高。輸入電阻高。)(1212ooouuRRuuo2uo1R1R1+AR2R2uo+uiRP +CRiCiRuo由于反相輸入端虛地，且 ii，由圖可得：CRiiRuiiR，dtduCdtduCiCoC由此可得：dtuRCui1o輸出電壓與輸入電壓對(duì)時(shí)間的積分成正比。若 ui為恒定電壓 U，則輸出電壓 uo為：tRCUuo ui為恒定電壓時(shí)積分電路為恒定電壓時(shí)積分電路uo的波形的波形uouiUUOMtt00 iC ui RP + + C R iR uo uo ui

20、 U t t 0 0 )90tsin(RC tcosRCuo tui0tuo0tsinui 例：例：,求求uo。dtduRCuio u i+uoRR2i1iFC90運(yùn)算電路要求運(yùn)算電路要求1. 熟記各種單運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路的電熟記各種單運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路的電路圖及放大倍數(shù)公式。路圖及放大倍數(shù)公式。2. 掌握以上基本運(yùn)算電路的級(jí)聯(lián)組合的計(jì)算。掌握以上基本運(yùn)算電路的級(jí)聯(lián)組合的計(jì)算。3. 會(huì)用會(huì)用 “虛開(kāi)路虛開(kāi)路(ii=0)”和和“虛短路虛短路(u+=u) ”分析給定運(yùn)算電路的分析給定運(yùn)算電路的 放大倍數(shù)。放大倍數(shù)。 ui R2 (a) 電路 (b) 電壓傳輸特性 + + R1 0 uo U

21、R ui uo UR uOM uOM 運(yùn)算放大器處在開(kāi)環(huán)狀態(tài)，由于電壓放大倍數(shù)極高，因而輸運(yùn)算放大器處在開(kāi)環(huán)狀態(tài)，由于電壓放大倍數(shù)極高，因而輸入端之間只要有微小電壓，運(yùn)算放大器便進(jìn)入非線性工作區(qū)域，入端之間只要有微小電壓，運(yùn)算放大器便進(jìn)入非線性工作區(qū)域，輸出電壓輸出電壓uo達(dá)到最大值達(dá)到最大值UOM。RUui時(shí)，OMoUu；RUui時(shí)，OMoUu。電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：1、在反相輸入端提供一個(gè)基值電壓；、在反相輸入端提供一個(gè)基值電壓；2、待比較信號(hào)由同相輸入端輸入；、待比較信號(hào)由同相輸入端輸入；3、電路處于開(kāi)環(huán)工作方式，運(yùn)放工作在飽和區(qū)（非線性區(qū)）；、電路處于開(kāi)環(huán)工作方式，運(yùn)放工作在飽和區(qū)（非線

22、性區(qū)）；4、輸出、輸出 uo 為二值信號(hào)；為二值信號(hào)；( uo = AU ( ui - UR ) ) +-+ui+-URuou-u+uiuoUR+Uom-Uom例：例：uiURuo-Uom+Uom R2 (a) 電路 (b) 電壓傳輸特性 + + R1 0 uo ui ui uo uOM uOM 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓UR=0時(shí)，輸入電壓時(shí)，輸入電壓ui與零電位比較，稱為過(guò)零比較器。與零電位比較，稱為過(guò)零比較器。 ui R2 (a) 電路 (b) 電壓傳輸特性 + + R1 0 uo UR ui uo UR UZ R 輸出端接穩(wěn)壓管限幅。設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為輸出端接穩(wěn)壓管限幅。設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為U

23、Z，忽，忽略正向?qū)妷?，則略正向?qū)妷海瑒tuiUR時(shí)，穩(wěn)壓管正向?qū)?，時(shí)，穩(wěn)壓管正向?qū)ǎ?uo=0；uiUR時(shí)，穩(wěn)壓管正向?qū)?，時(shí)，穩(wěn)壓管正向?qū)ǎ?uo=UZ；uiUR時(shí)，穩(wěn)壓時(shí)，穩(wěn)壓管反向擊穿，管反向擊穿， uo=UZ時(shí)。時(shí)。 電壓比較器廣泛應(yīng)用電壓比較器廣泛應(yīng)用在模在模- -數(shù)接口、電平檢測(cè)數(shù)接口、電平檢測(cè)及波形變換等領(lǐng)域。右圖及波形變換等領(lǐng)域。右圖所示為用過(guò)零比較器把正所示為用過(guò)零比較器把正弦波變換為矩形波的例子。弦波變換為矩形波的例子。 0 ui ui 0 ui uo UOM UOM 例：例：已知已知ui波形，波形，UZ= 6V；畫出畫出uo波形波形 +-+-UR=2VUZui

24、uoRui+4v-4vuo分析：分析：1、輸出電壓只能是、輸出電壓只能是 + 6V或或 -6V；2、 uo 為為+ 6V，則運(yùn)放輸出端，則運(yùn)放輸出端 電壓為正，對(duì)應(yīng)輸入端應(yīng)電壓為正，對(duì)應(yīng)輸入端應(yīng) 滿足滿足u- u+ ，即，即ui u+ ，即，即ui 2V；u-u+2V-6V+6V14.4 滯回比較器滯回比較器1.滯回比較器滯回比較器(下行下行)特點(diǎn)特點(diǎn):電路中使用正反饋電路中使用正反饋, 運(yùn)放處于非線性狀態(tài)運(yùn)放處于非線性狀態(tài)1、因?yàn)橛姓答?，所以輸、因?yàn)橛姓答?，所以輸出飽和。出飽和?、當(dāng)、當(dāng)uo正飽和時(shí)正飽和時(shí)(uo =+UOM) ：Hom211+UURRRU 3、當(dāng)、當(dāng)uo負(fù)飽和時(shí)負(fù)飽和

25、時(shí)(uo =-UOM) ：Lom211+UURRRU +uoRR2R1uiU+uoRR2R1uiU+滯回比較器滯回比較器(下行下行)uoui0+Uom-UomU+HU+L設(shè)設(shè)ui , 當(dāng)當(dāng)ui = U+H , uo從從+UOM -UOM傳輸特性傳輸特性u(píng)oui0+Uom-UomU+HU+LU+H上門限電壓上門限電壓U+L下門限電壓下門限電壓U+H - U+L稱為回差稱為回差om211URRR HU om211URRR LU tuiU+HU+LtuoUom-Uom例例:設(shè)輸入為正弦波設(shè)輸入為正弦波, 畫出輸出的波形。畫出輸出的波形。+uoRR2R1uiU+R212om211HURRRURRRU

26、R212om211LURRRURRRU 加上參考電壓后的滯回比較器加上參考電壓后的滯回比較器(下行下行)：+uoRR2R1uiUR上下限：上下限：uoui0U+HU+L傳輸特性傳輸特性+UOM-UOM例題：例題：R1=10k ，R2=20k ，UOM=12V， UR=9V當(dāng)當(dāng)輸入輸入ui為如圖所示的波形時(shí)，畫為如圖所示的波形時(shí)，畫 出輸出出輸出uo的波形。的波形。uoui0U+HU+L+uoRR2R1uiUR傳輸特性傳輸特性上下限：上下限：R212om211HURRRURRRU =10VR212om211LURRRURRRU =2V2V10Vuiuo+UOM-UOMuoui0U+HU+L傳輸特

27、性傳輸特性+UOM-UOM+uoRR2R1uiUR+uoRR2R1uiURuoui0U+HU+L+uoRR2R1uiU+uoui0+Uom-UomU+HU+L滯回比較器滯回比較器(下行下行)兩種電路兩種電路傳輸特性傳輸特性的比較的比較:1 產(chǎn)生自激振蕩的原理產(chǎn)生自激振蕩的原理fidXXX改成正反饋改成正反饋只有正反饋電路才能產(chǎn)生自激振蕩。只有正反饋電路才能產(chǎn)生自激振蕩。基本放大基本放大電路電路Ao反饋電路反饋電路FiX+ dXoXfX14.3 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路如果：如果：,ifXX則去掉則去掉,iX仍有信號(hào)輸出。仍有信號(hào)輸出?；痉糯蠡痉糯箅娐冯娐稟o反饋電路反饋電路FdXoXf

28、X反饋信號(hào)代替了放大反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)。電路的輸入信號(hào)?；痉糯蠡痉糯箅娐冯娐稟o反饋電路反饋電路FiX+ +dXoXfX自激振蕩條件的推導(dǎo)自激振蕩條件的推導(dǎo)fidofdooXXXXFXXAXFAAXXAooioF1基本放大基本放大電路電路Ao反饋電路反饋電路FiX+ dXoXfXFAo=1自激振蕩的條件自激振蕩的條件基本放大基本放大電路電路Ao反饋電路反饋電路FdXoXfXoffdXFXXX,oodooXFAXAX自激振蕩的條件：自激振蕩的條件：1)()(FA因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篈AA|)(FFF|)(所以，自激振蕩條件也可以寫成：所以，自激振蕩條件也可以寫成：（1）振幅條件：）振幅

29、條件：1|AF（2）相位條件：）相位條件：nFA2n是整數(shù)是整數(shù)相位條件相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；意味著振蕩電路必須是正反饋；振幅條件振幅條件可以通過(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到。問(wèn)題問(wèn)題1：如何啟振？如何啟振？Uo 是振蕩器的電壓輸出幅度，是振蕩器的電壓輸出幅度，B是要求輸出的幅是要求輸出的幅度。起振時(shí)度。起振時(shí)Uo=0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo=B。放大電路中存在噪聲即瞬態(tài)擾動(dòng)，這些擾動(dòng)可分放大電路中存在噪聲即瞬態(tài)擾動(dòng)，這些擾動(dòng)可分解為各種頻率的分量，其中也包括有解為各種頻率的分量，其中也包括有fo分量。分量。選頻網(wǎng)絡(luò)：選頻網(wǎng)絡(luò)：把把fo分量選出，把其他頻率的分量分量選出，把其他頻率的分量衰減掉。這時(shí)，只要：衰減掉。這時(shí)，只要：|AF|1，且，且 A+ B =2n ，即可起振。即可起振。問(wèn)題問(wèn)題2：如何穩(wěn)幅？如何穩(wěn)幅？起振后，輸出將逐漸增大，若不采取穩(wěn)幅，這起振后，輸出將逐漸增大，若不采取穩(wěn)幅，這時(shí)