9.1集成運算放大器簡介9.2集成運算放大器的線性應用9.3集成運算放大器的非線性應用9.4集成運算放大器應用實例第9章集成運算放大器9.1集成運算放大器簡介9.1.1基本組成輸入級中間級偏置電路輸出級輸入端輸出端輸入級：輸入電阻高，由差動放大電路構成。中間級：電壓放大，由共射極放大電路構成。2.集成運算放大器的電路符號u-uo

++-u+Ao輸出級：輸出電阻低，由互補對稱放大電路或射極輸出器構成。偏置電路：給各級運放提供合適的靜態(tài)工作點。開環(huán)電壓放大倍數(shù)9.1.2主要參數(shù)1、開環(huán)電壓放大倍數(shù)Ao—沒有外接反饋時所測出的差模電壓放大倍數(shù)。2、最大輸出電壓UOPP—能使輸出電壓與輸入電壓保持不失真關系的最大輸出電壓。3、輸入失調電壓UIO—為使輸出等于零而在輸入端加的微小補償電壓。4、輸入失調電流IIO—當輸入信號為零時，兩個輸入端的靜態(tài)基極電流之差。5、輸入偏置電流IB—當輸入信號為零時，兩個輸入端的靜態(tài)基極電流的平均值。2.非線性區(qū)（飽和區(qū)）7、最大共模輸入電壓UicM6、最大差模輸入電壓UidM9.1.3電壓傳輸特性1.線性區(qū)（線性放大）正飽和負飽和線性區(qū)o-UoMuo+UoM如何使集成運算放大器在較大的輸入電壓下工作在線性區(qū)?在電路中引入負反饋。u-uo

++-u+Ao反饋網(wǎng)絡9.1.4理想運算放大器1.理想運放的條件（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)（2）開環(huán)差模輸入電阻（3）開環(huán)輸出電阻（4）共模抑制比u-uo

+-u+rid+-uocro集成運放等效電路uii+i-RL3.理想運算放大器的電壓傳輸特性uoo-UoM+UoM2.理想運算放大器的電路符號u-uo

∞

++-u+4.理想運算放大器的特點虛斷（1）虛斷u-uo

∞

++-u+i+i-如圖，虛短即（3）當運算放大器工作在非線性區(qū)(飽和區(qū))時，（2）虛短當運算放大器工作在線性區(qū)時，9.2放大電路中的負反饋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，就稱為負反饋。若引回的信號增強了輸入信號，就稱為正反饋。9.2.1反饋的基本概念三個主要環(huán)節(jié)：放大：反饋：迭加：負反饋框圖：基本放大電路反饋電路+–閉環(huán)放大倍數(shù)：其中，為反饋深度9.2.2反饋的類型及判斷1.反饋的分類(1)正反饋和負反饋(瞬時極性法)假設某一瞬間輸入信號發(fā)生變化，增大用“+”表示，減小用“-”表示。按信號傳輸方向依次判斷相關點的瞬時極性，直至判斷出反饋信號的瞬時極性。當反饋信號和輸入信號加于輸入回路同一電極時，若二者瞬時極性相同為正反饋，相反為負反饋。

當反饋信號和輸入信號加于輸入回路不同電極時，若二者瞬時極性相同為負反饋，相反為正反饋。+UCCRB1RCC1C2RB2RERLuoicieibui只分析交流信號三極管集電極與基極相位相反，發(fā)射極與基極相位相同判斷此電路為正反饋還是負反饋？此電路是負反饋（2）直流反饋和交流反饋若反饋信號中只含交流分量，則為交流反饋。（3）電壓反饋和電流反饋若反饋信號從輸出電壓取樣為電壓反饋，否則為電流反饋。若反饋信號中只含直流分量，則為直流反饋。（4）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋若反饋信號與輸入信號加在同一個電極上，則為并聯(lián)反饋；若加兩個電極上，則為串聯(lián)反饋。iifibib=i-if并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋負反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點2.負反饋的分類3.負反饋的判斷方法判斷步驟：(2)是正反饋還是負反饋？(4)若是交流反饋，是何種類型的負反饋？（判斷反饋的組態(tài)）(1)找出反饋網(wǎng)絡（電阻）；(3)是交流反饋還是直流反饋？判斷負反饋的方法：瞬時極性法。例1：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋組態(tài)。ufubeuc1ub2uc2+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+–VT1VT2Rf此電路是電壓串聯(lián)負反饋，對直流不起作用。例2：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。電壓反饋并聯(lián)反饋此電路是電壓并聯(lián)負反饋。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif三極管的靜態(tài)工作點如何提供？能否在反饋回路加隔直電容？不能！Rf為三極管提供靜態(tài)電流！例3：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。電流反饋并聯(lián)反饋uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB2電流并聯(lián)負反饋。對直流也起作用，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點。例4：判斷如圖電路的反饋類型電流串聯(lián)負反饋+UCCRB1RCC1C2RB2RERLuoicieibui9.2.3負反饋對放大電路的影響反饋電路的基本方程基本放大電路反饋電路+–1.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性開環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)反饋深度若，稱為深度負反饋，此時(1)式對A求導并取絕對值得2.減小非線性失真uiufuouduo加反饋前加反饋后3.改變輸入、輸出電阻a、串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增加b、并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小c、電壓反饋使電路的輸出電阻減小d、電流反饋使電路的輸出電阻增加4.展寬通頻帶9.3

集成運算放大器在信號處理方面的應用在電路中引入負反饋。集成運算放大器在線性區(qū)能完成對信號的多種運算：比例、加減、積分與微分等簡單運算，對數(shù)與反對數(shù)以及乘除等復雜運算。如何使集成運算放大器在較大的輸入電壓下工作在線性區(qū)?u-uo

++-u+Ao反饋網(wǎng)絡9.3.1比例運算電路1.反相比例運算RF

—反饋電阻；R2

—平衡電阻，且R2=R1∥RFi1uiuo

∞

++-ifR1R2RFi+i-(1)電路(2)反饋類型電壓并聯(lián)負反饋

虛地i1uiuo

∞

++-ifR1R2RFi+i-由虛斷得由虛短得(3)輸入輸出關系(1)(2)聯(lián)立得輸出與輸入反相，因此此電路又稱為反相器。(4)電壓放大倍數(shù)2.同相輸入比例運算(1)電路i1uiuo

∞

++-ifR1R2RFRF

—反饋電阻；R2

—平衡電阻，且R2=R1∥RF(2)反饋類型電壓串聯(lián)負反饋

i1uiuo

∞

++-ifR1R2RF(3)輸入輸出關系由虛斷得(1)(2)聯(lián)立得uiuo

∞

++-電壓跟隨器uiuo

∞

++-RRR1R2RF(4)電壓放大倍數(shù)9.3.2加法運算電路(1)電路uo

∞

++-ifR2RFi12R12i11R11ui2ui1加法電路i-i+RF

—反饋電阻；R2

—平衡電阻，且R2=R11∥R12//RF由虛短得uo

∞

++-ifR2RFi12R12i11R11ui2ui1加法電路i-i+(1)(2)聯(lián)立得(2)輸入輸出關系由虛斷得反相加法運算uoi13ui3

∞

++-ifR13R2RFi12R12i11R11ui2ui1加法電路反相加法運算uoi13ui3

∞

++-ifR13R2Rfi12R12i11R11ui2ui1加法電路例1：試選圖中各輸入電路的電阻和平衡電阻R2。一個測量系統(tǒng)的輸出電壓為，設【解】可得9.3.3減法運算電路ui1uo

∞

++-R3R2RFi1R1減法電路ifui2(1)電路RF

—反饋電阻；ui1uo

∞

++-R3R2RFi1R1減法電路ifui2(2)輸入輸出關系由虛斷得9.3.4積分運算電路uiuo

∞

++-R2CFi1R1積分電路ifuc(1)電路CF

—反饋電容；R2

—平衡電阻，且R2=R1uiuo

∞

++-R2CFi1R1積分電路ifuc(2)輸入輸出關系由虛斷得當輸入信號為階躍電壓時，uiUi-Uiot+UoM-UoMotuo9.3.5微分運算電路uiuo

∞

++-

RbCi1微分電路ifucR1(1)電路R1

—反饋電阻；Rb—平衡電阻，且Rb=R1(2)輸入輸出關系uiuo

∞

++-

RbCi1微分電路ifucR1由虛斷得應用：設輸入，則輸出tui0tuo0(1)“虛斷”理想運放非線性工作的分析依據(jù)+i-uiriduo+當u+>u-時,uo=+UoM當u+<u-時,uo=-UoMi+=i-

0i+(2)9.4集成運算放大器在信號處理方面的應用（開環(huán)工作或僅引入正反饋）u+●●u-UoM–UoM理想運放uoui09.4.1

電壓比較器電壓比較器：比較輸入信號電壓ui和參考電壓

UR的電路。分類：單限比較器，滯回比較器，窗口比較器單限比較器1.過零比較器R1R2uouiUOM-UOMuiuo-UOMUOM(1)

反相輸入過零比較器(2)

同相輸入過零比較器0uiuo0u+u-●●R1R2uouiu+u-●●電壓傳輸特性電壓傳輸特性R1R2例題：反相輸入過零比較器的應用UOM-UOMttUOM-UOM000uiuououiuiuo電壓傳輸特性電路舉例：同相輸入過零限幅比較器R1R2R3-UZUZ0uiuouiuoUZVS過零限幅比較器●●u+u-u’o●電壓傳輸特性-UZUZ2.一般單限比較器電路舉例：同相輸入電壓比較器