1、1第十章 集成運算放大器 反饋10.1集成運算放大器簡介10.2集成運放的基本結(jié)構(gòu)10.3信號的運算電路10.4信號處理方面的應(yīng)用10.510.1 反饋 2一、反饋的概念二、 負(fù)反饋的類型及分析方法三、負(fù)反饋對放大電路的影響10.1 反饋 3一、反饋的概念凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負(fù)反饋。若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為正反饋。這里所說的信號一般是指交流信號，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系，同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。10.1 反饋 4基本放大電路Ao反饋電路F反饋

2、框圖：10.1 反饋 5基本放大電路Ao反饋回電路F+反饋電路的三個環(huán)節(jié)：放大：反饋：迭加：反饋框圖：6例：Rf、RE1組成反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋系數(shù)：ufud+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf10.1 反饋 7二、 負(fù)反饋的類型及分析方法1、負(fù)反饋的類型(1)根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。如果反饋信號取自電壓信號，叫電壓反饋。如果反饋信號取自電流信號，叫電流反饋。電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻的作用。電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。10.1 反饋 8RLuoRLuo電壓反饋采樣的兩種形式：10

3、.1 反饋 9電流反饋采樣的兩種形式：RLioiERLioiERf10.1 反饋 10(2)根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋電壓信號與輸入信號電壓比較的，叫串聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號電流與輸入信號電流比較的，叫并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大，并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。10.1 反饋 11iifibib=i-if并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋10.1 反饋 12(3)交流反饋與直流反饋有的反饋只對交流信號起作用，稱為交流反饋。有的反饋只對直流起作用，稱為直流反饋。有的反饋對交直

4、流均起作用。在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，可以隔斷直流，此時反饋只對交流起作用。在起反饋作用的電阻兩端并聯(lián)旁路電容，可以使其只對直流起作用。13增加隔直電容C后，Rf只對交流起反饋作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2RfC注：本電路中C1、C2也起到隔直作用。10.1 反饋 14增加旁路電容C后，RE1只對直流起反饋作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfCRE110.1 反饋 15負(fù)反饋交流反饋直流反饋串聯(lián)電壓負(fù)反饋并聯(lián)電壓負(fù)反饋串聯(lián)電流負(fù)反饋并聯(lián)電流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點負(fù)反饋的分類10

5、.2 集成運算放大器簡介 16將整個電路的各個元件做在一個半導(dǎo)體基片上。集成電路:優(yōu)點:工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小。分類:模擬集成電路、數(shù)字集成電路小、中、大、超大規(guī)模集成電路10.2 集成運算放大器簡介 17集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點1、電路元件制作在一個芯片上，元件參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好。2、電阻元件由硅半導(dǎo)體構(gòu)成，范圍在幾十到20千歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源元件代替或外接。3、幾十PF以下的小電容用PN結(jié)的結(jié)電容構(gòu)成、大電容要外接。4、二極管一般用三極管的發(fā)射結(jié)構(gòu)成。IC10.3 集成運放的基本結(jié)構(gòu) 18輸入級中間級輸出級-UEE+UCC uuo u反相端同相

6、端T3T4T5T1T2IS基本原理框圖10.3 集成運放的基本結(jié)構(gòu) 19T3T4T5T1T2IS u u反相端同相端uo與uo反相與uo同相20-UEE+UCC uuo u反相端同相端T3T4T5T1T2IS要求：輸入級盡量減小零點漂移, 輸入阻抗 ri盡可能大。21-UEE+UCC uuo u反相端同相端T3T4T5T1T2IS輸入級中間級足夠大的電壓放大倍數(shù)22-UEE+UCC uuo u反相端同相端T3T4T5T1T2IS輸入級中間級輸出級主要提高帶負(fù)載能力，給出足夠的輸出電流io ，輸出阻抗 ro小。10.3 集成運放的基本結(jié)構(gòu) 23 ri 高:幾十k 幾百k運放的特點： ro 小：幾

7、十 幾百 A o 很大:104 107理想運放： ri ro 0Ao 運放符號：uu+ uo u u+ uoA010.3 集成運放的基本結(jié)構(gòu) 24理想運放的條件：放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)，可以分開分析。虛短路虛斷路由于運放的放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，在分析時常將其理想化，稱其所謂的理想運放。10.3 集成運放的基本結(jié)構(gòu) 25理想運放的符號_+u+u-u010.4 信號的運算電路 26uiuouiuo+UOM-UOMAo越大，運放的線性范圍越小，必須加負(fù)反饋才能使其工作于線性區(qū)。_+A010.4.1 概述10.4 信號的運算電路 27運放線性運用非線性狀態(tài)應(yīng)用：電壓比較器電路信號的放大、運

8、算有源濾波電路在運放的線性應(yīng)用中，運放的輸出與輸入之間加了負(fù)反饋，運放工作于線性狀態(tài)。10.4 信號的運算電路 2810.4.2 信號的運算電路(1) 反相比例運算放大器_+RfR1RPuiuoi1ifi1=if10.4 信號的運算電路 29_+RfR1RPuiuo電路的輸入電阻：Ri=R1反饋方式：電壓并聯(lián)負(fù)反饋輸出電阻很??！平衡電阻，使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等。RP=R1/Rf10.4 信號的運算電路 30_+RfR1RPuiuo共模電壓：電位為0，虛地。輸入電阻小、共模電壓為0以及“虛地”是反相輸入的特點。10.4 信號的運算電路 31(2) 同相比例運算放大器_+RfR1RPuiuou

9、-= u+= ui電壓串聯(lián)負(fù)反饋輸入電阻高。10.4 信號的運算電路 32電壓跟隨器_+Rfuiuo此電路是電壓串聯(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器相同，但是電壓跟隨性能好。若Rf=0、R1= 則電路如下:10.4 信號的運算電路 33(3) 反相加法運算：_+RfR11R12ui2uoRPui1i11i12if10.4 信號的運算電路 34(4)減法運算 (差動放大器)_+RfR1R1ui2uoRfui1解出：10.4 信號的運算電路 35_+RfR1R1ui2uoRfui1差動信號放大了兩個信號的差，但是它的輸入電阻不高, 這是由于反相輸入造成的。10.4

10、 信號的運算電路 36(5) 微分運算：u-= u+= 0u i+uoRR2i1iFC10.4 信號的運算電路 37若輸入：則：tui0tuo038應(yīng)用舉例：tui0(6) 積分運算：輸入方波，輸出是三角波。i1iFu i-+RR2Cuotuo010.4 信號的運算電路 392、如果積分器從某一時刻輸入一直流電壓，輸出將反向積分，經(jīng)過一定的時間后輸出飽和。tui0tuo0U-UomTM積分時限10.4 信號的運算電路 40例: 填空（1） 運算電路可實現(xiàn)Au1的放大器。（2） 運算電路可實現(xiàn)Au0的放大器。（3） 運算電路可將三角波電壓轉(zhuǎn)換成方波電壓。（4） 運算電路可實現(xiàn)函數(shù)YaX1bX2c

11、X3，a、b和c均小于零。 解：（1）同相比例 （2）反相比例 （3）微分 （4）反相求和 10.4 信號的運算電路 41例:電路如圖所示，集成運放輸出電壓的最大幅值為14V，填表。uI/V0.10.51.01.5uO1/VuO2/V10.4 信號的運算電路 42uO1(Rf /R) uI10 uI，uO2(1+Rf /R ) uI11 uI。當(dāng)集成運放工作到非線性區(qū)時，輸出電壓不是14V，就是14V。uI/V0.10.51.01.5uO1/V151014uO2/V1.15.5111410.4 信號的運算電路 43練習(xí)：課本267頁習(xí)題10-4、 268頁習(xí)題10-5、6 270頁習(xí)題10-1

12、1 備注：無須上交，下節(jié)課講解10.4 信號的運算電路 4410-4: Rf =R1， R2 =R3，求：uO，R3。10.4 信號的運算電路 4510-5: 求：uO，R3。10.4 信號的運算電路 4610-6: Rf =R3， R2 =R1，求：uO。10.4 信號的運算電路 4710-11: 求：u21。10.5 信號處理方面的應(yīng)用 48一、集成運放的非線性應(yīng)用所謂非線性應(yīng)用是指，由運放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。10.5.2 電壓比較器49+uouiURuoui0+Uom-UomUR二、電壓比較器10.5 信號處理方面的應(yīng)用 5010.5 信號處理方面的應(yīng)用 uoui0+Uom-Uom+uoui過零比較器5110.5 信號處理方面的應(yīng)用 +uouituituo+Uom-Uom例：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉?/p>