電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

集成運(yùn)算放大器

教學(xué)目標(biāo)集成運(yùn)算放大器電工電子技術(shù)基礎(chǔ)1理解集成運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性，理解集成理想運(yùn)算放大的基本分析方法。2理解基本運(yùn)算電路（比例、加減、微分和積分電路）的工作原理并掌握其分析方法。3了解集成運(yùn)算放大器基本組成及主要參數(shù)。4了解集成運(yùn)算放大使用要點(diǎn)及注意問(wèn)題。5理解負(fù)反饋基本概念和分類及負(fù)反饋類型判別方法。6理解負(fù)反饋對(duì)放大電路性能影響。集成運(yùn)算放大器本章目錄第一節(jié)集成運(yùn)算放大器概述第二節(jié)放大電路中的負(fù)反饋第三節(jié)基本運(yùn)算電路第四節(jié)正反饋振蕩電路電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第7章基本放大電路電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁(yè)上一頁(yè)章目錄博觀而約取，厚積而簿發(fā)?！K軾思政引例

思政引例電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁(yè)上一頁(yè)章目錄

世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)占據(jù)167m2的大廳，如今手提式計(jì)算機(jī)可以用手提，手掌式計(jì)算機(jī)放在手心里。1958年，在美國(guó)德州儀器公司工作JackKillby發(fā)明了世界上第一個(gè)集成電路。集成電路有小規(guī)模（SSI）、中規(guī)模（MSI）、大規(guī)模（LSI）和超大規(guī)模（VLSI）。以半導(dǎo)體芯片為代表“核心技術(shù)”競(jìng)爭(zhēng)成為大國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。2018年中興通訊公司被美國(guó)制裁事件，引起了舉國(guó)上下對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)關(guān)注。集成電路華為海思麒麟980手機(jī)芯片，該芯片創(chuàng)造六個(gè)世界第一，全球領(lǐng)先，實(shí)現(xiàn)從追趕到超越美國(guó)高通公司。海思自主研發(fā)了包括麒麟手機(jī)5大類芯片，芯片制造上，中微半導(dǎo)體7nm蝕刻機(jī)已經(jīng)商用，打破國(guó)際巨頭壟斷，增強(qiáng)學(xué)生的民族自尊心、自信心和自豪感，增強(qiáng)愛(ài)國(guó)熱情。第7章基本放大電路8.1集成運(yùn)算放大器概述

目前以硅材料器件為主，不能直接制成電感器，也難以生成大電容和大電阻，而易于生成晶體管、小電容和一般的電阻。集成電路把整個(gè)電路的元器件制作在一塊基片上，構(gòu)成的特定功能電路。特點(diǎn)體積小、性能好、成本低、易于軟硬件結(jié)合工藝集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述下一頁(yè)上一頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)外形及封裝按集成度小(SSI)、中(MSI)、大(LSI)和超大規(guī)模按導(dǎo)電類型雙極（TTL）、單極（MOS）和混合型按信號(hào)數(shù)字、模擬和混合分類雙列直插DIP扁平式FP金屬管型T-下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述

集成運(yùn)算放大器是模擬集成電路,基本組成部分如圖：（1）輸入級(jí)采用差分放大電路，對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力。（2）中間級(jí)采用有源負(fù)載，提供高電壓增益，保證運(yùn)算精度。（3）輸出級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路，以提高帶負(fù)載能力。（4）偏置電路可提供穩(wěn)定的偏置電流，以穩(wěn)定各部分的工作點(diǎn)。一、集成運(yùn)算放大器的組成下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述

集成運(yùn)算放大器英文稱為operationalamplifier，常常記為OP-AMP。同相輸入端反相輸入端輸出端下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述二、集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)及傳輸特性

表征運(yùn)算放大器差分輸入級(jí)電壓不對(duì)稱的程度。輸入電壓為零時(shí)，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調(diào)電壓。

表征運(yùn)算放大器差分輸入級(jí)輸入電流不對(duì)稱的程度。是兩輸入端電流之差。

運(yùn)算放大器無(wú)外加反饋條件下，輸出電壓與輸入電壓差值之比輸入失調(diào)電壓UIO(InputOffsetVoltage)輸入失調(diào)電流IIO(InputOffsetCurrent)開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)AUd(OpenLoopVoltageGain)下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述共模抑制比KCMRR(CommonModeRejectionRatio)（dB）

運(yùn)算放大器的其它參數(shù)還有：輸入偏置電流IB、輸入失調(diào)電壓溫漂、輸入失調(diào)電流溫漂、最大差模輸入電壓、最大共模輸入電壓、差模輸入電阻、單位增益帶寬、轉(zhuǎn)換速率、等效輸入噪聲電壓等。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述理想運(yùn)算放大器（1）理想運(yùn)算放大器的條件差模電壓放大倍數(shù)AUd→∞差模輸入電阻rid→∞共模抑制比KCMRR→∞

目前的運(yùn)算放大器產(chǎn)品都可視為理想運(yùn)算放大器。輸出電阻ro→03個(gè)”∞”，1個(gè)”0”下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述（2）理想運(yùn)算放大器的傳輸特性0理想特性實(shí)際特性（3）理想運(yùn)算放大器的重要結(jié)論虛斷虛短下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述型號(hào)

A741LM324OP07AD9618OP37OP177AD549OP290類型通用型通用型四運(yùn)放通用型高速寬帶高速寬帶高精度高輸入阻抗低功耗型失調(diào)電壓1

mV2

mV10m

V0.5

mV10μ

V4μ

V0.25

mV50μ

V失調(diào)電流20

nA20

nA0.4

nA7

nA0.3

nA150pA0.1

nA開(kāi)環(huán)增益100dB100dB120dB120dB單位增益帶寬1MHz0.1MHz0.6MHz8000MHz63

MHz1MHz20KHZ共模抑制比120dB120dB126dB48dB126dB140dB100dB輸入電阻>2MΩ>2MΩ>200GΩ>6MΩ>45MΩ>2000GΩ>50MΩ失調(diào)電壓漂移10μV/°C7μV/°C0.2μV/°C0.2μV/°C30nV/°C5μV/°C0.3μV/°C失調(diào)電流漂移0.5nA/°C0.5nA/°C8pA/°C1.5pA/°C功率損耗50mW三、運(yùn)算放大器的類型下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——集成運(yùn)算放大器概述特別提示只有當(dāng)集成運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí)，才同時(shí)具有“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)。當(dāng)集成運(yùn)放工作于非線性區(qū)時(shí)，“虛短”不再成立，而只有“虛斷”的特點(diǎn)。分析和計(jì)算理想集成運(yùn)放輸出和輸入之間運(yùn)算關(guān)系的一般方法：利用“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)，根據(jù)KCL列出輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系式。有時(shí)借助于疊加定理進(jìn)行分析和計(jì)算。8.2放大電路中的負(fù)反饋一、反饋的基本概念反饋系統(tǒng)的輸出量重新回到（或稱饋入）輸入端的現(xiàn)象。

輸出電壓信號(hào)或電流信號(hào)的部分或全部重新進(jìn)入到輸入回路就是電子電路中的反饋現(xiàn)象。引入反饋后使得原輸入信號(hào)的效果減弱的一類反饋。正反饋引入反饋后使得原輸入信號(hào)的效果增強(qiáng)的一類反饋。負(fù)反饋下一頁(yè)上一頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋反饋放大電路方框圖表示信號(hào)的內(nèi)容和流向表示信號(hào)的求和點(diǎn)原輸入量輸出量表示對(duì)信號(hào)的處理過(guò)程下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄反饋量?jī)糨斎肓侩姽る娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋

由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合路徑，稱為環(huán)，有反饋的電路又稱為閉環(huán)電路，無(wú)反饋時(shí)的電路稱為開(kāi)環(huán)電路。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋討論

（1）若，則，即是引入反饋后，放大倍數(shù)減小了，這種反饋稱為負(fù)反饋。

（2）若，則，即是引入反饋后，放大倍數(shù)增加了，這種反饋稱為正反饋。

（3）若，則，這就是說(shuō)，放大電路在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，也會(huì)有輸出信號(hào)，稱作放大電路的自激振蕩，這也是放大電路的不穩(wěn)定狀態(tài)。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋二、反饋電路的類型（1）瞬時(shí)極性法判正、負(fù)反饋1）首先確定電路有無(wú)反饋，如果有反饋，找出放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的整個(gè)信號(hào)途徑;（注意該途徑中必須沒(méi)有接信號(hào)地的點(diǎn)，否則電路就沒(méi)有反饋了）2）設(shè)定放大電路輸入點(diǎn)信號(hào)的瞬時(shí)極性;3）沿輸入→放大→輸出→反饋→輸入的路徑，依次確定各點(diǎn)的瞬時(shí)極性，如果為正極性，標(biāo)上⊕號(hào)，為負(fù)極性，標(biāo)號(hào)。瞬時(shí)極性法應(yīng)用步驟下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋

在一般情況下，經(jīng)過(guò)無(wú)源器件時(shí)極性不改變；經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器時(shí)，從同相端進(jìn)入到輸出端不改變極性，反相端輸入到輸出端要改變極性；經(jīng)過(guò)晶體管時(shí)，從基極進(jìn)入集電極輸出時(shí)要改變極性，從基極到發(fā)射極輸出不改變極性。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋

反饋組態(tài)：電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋判別圖示整體反饋的正負(fù)。該電路的整體反饋途徑該反饋過(guò)程的變化路線圖該電路是負(fù)反饋下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄[例題][解]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋判斷圖示兩級(jí)晶體管反饋放大電路的反饋正負(fù)。該電路的反饋途徑該電路是負(fù)反饋下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄[例題]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋（2）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋

可以從定義出發(fā)，根據(jù)反饋信號(hào)與原輸入信號(hào)在輸入端是以電壓或電流合成的形式進(jìn)行判別。另外可以直接根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特征判別，若反饋信號(hào)與原輸入信號(hào)接到放大器的同一輸入端進(jìn)入放大器則必然是以電流加減的形式進(jìn)行合成，是并聯(lián)反饋，反之是串聯(lián)反饋。

在輸入回路以電壓相減（或加）得到凈輸入電壓的反饋。

在同一個(gè)輸入端以電流相減（或加）得到凈輸入電流的反饋。串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋判別方法下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋分別判斷圖示電路的串并聯(lián)反饋。[例題]串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋（3）電壓反饋和電流反饋電壓反饋取出的反饋電流是正比于輸出電流電壓負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電壓電流負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電流取出的反饋電壓是正比于輸出電壓電流反饋電壓反饋下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋

從定義判別電壓或電流反饋，常采用負(fù)載短路法，即把負(fù)載電阻短路，如果反饋依然存在，則為電流反饋，反之為電壓反饋。

在放大器件是運(yùn)算放大器的情況下，反饋路徑中包含負(fù)載電阻或其一部分為電流反饋，反之為電壓反饋。電流反饋下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋分析判別反饋電路的反饋類型。反饋電阻反饋電阻電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄[例題]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋分析判別圖示分壓式偏置電路中的反饋過(guò)程。電流串聯(lián)負(fù)反饋下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄[例題]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋三、負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響

負(fù)反饋使放大電路的增益下降，但能從多方面改善放大電路的性能。（1）提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性從數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)看，當(dāng)反饋很深時(shí)，即時(shí)，

可見(jiàn)，引人深度負(fù)反饋后，放大電路的放大倍數(shù)僅決定于反饋網(wǎng)絡(luò)，而與基本放大電路的參數(shù)幾乎無(wú)關(guān)。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋

放大倍數(shù)的穩(wěn)定性常用放大倍數(shù)相對(duì)變化之比來(lái)評(píng)定。在負(fù)反饋下只考慮大小時(shí)有上式兩邊對(duì)求導(dǎo)，得閉環(huán)電路放大倍數(shù)的相對(duì)變化率引入負(fù)反饋，提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋（2）減少非線性失真

大信號(hào)放大電路中，由于輸入信號(hào)的幅度較大，在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，放大器件可能工作到它特性的非線性部分而產(chǎn)生失真。引人負(fù)反饋后正弦小大正弦略大略小略大略小略小略大下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋（3）擴(kuò)展頻帶

頻帶寬度是放大電路的重要指標(biāo)，引入負(fù)反饋是展寬頻帶的措施之一。

運(yùn)算放大電路的頻率特性開(kāi)環(huán)深度負(fù)反饋閉環(huán)電路帶寬下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋

并聯(lián)負(fù)反饋的輸入電阻比無(wú)反饋時(shí)的輸入電阻減小。（4）改變輸入、輸出電阻

串聯(lián)負(fù)反饋下,反饋電壓送回輸入回路，與原輸入電壓串聯(lián)，且極性相反，結(jié)果導(dǎo)致凈輸入電壓減小，流過(guò)原輸入電阻的電流變小，輸入電阻比無(wú)反饋時(shí)增加。電壓負(fù)反饋：放大電路輸出電阻減小電流負(fù)反饋：放大電路輸出電阻增高下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋（5）抑制干擾和噪聲

干擾是指經(jīng)電源線或電磁耦合進(jìn)入放大器，并對(duì)放大電路的工作產(chǎn)生影響的其他信號(hào)。噪聲是指放大器件工作中自身產(chǎn)生的不規(guī)則信號(hào)。對(duì)放大電路來(lái)說(shuō)，干擾和噪聲是有害的，負(fù)反饋對(duì)抑制干擾和噪聲具有明顯的效果。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋

綜上分析可見(jiàn)：負(fù)反饋之所以能夠改善放大電路的多方面的性能，歸根結(jié)底是由于將電路的輸出量（uo或io）引回到輸入端與輸入量（ui或ii）進(jìn)行比較，從而隨時(shí)對(duì)輸出量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的結(jié)果。|1+AF|越大，反饋愈深，這種調(diào)整作用就愈強(qiáng)。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——放大電路中的負(fù)反饋8.3基本運(yùn)算電路

負(fù)反饋下工作的運(yùn)算放大器的輸入信號(hào)可以在很大的范圍內(nèi)變化而輸出不會(huì)進(jìn)入非線性范圍，這些應(yīng)用稱為運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用。線性應(yīng)用電路分析的目的主要是確定電路的功能，即輸入和輸出的關(guān)系。

在深度負(fù)反饋的作用下，集成運(yùn)算放大器的兩輸入端電位相等、電流為零。下一頁(yè)上一頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路1.比例運(yùn)算反相比例運(yùn)算電路平衡電阻根據(jù)虛斷和虛短根據(jù)電路，有下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路根據(jù)虛斷和虛短根據(jù)電路，有下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路電壓跟隨器下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路2.加法運(yùn)算反相輸入求和電路根據(jù)虛斷和虛短，有電路輸出電壓下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路同相輸入求和電路根據(jù)虛斷，有當(dāng)時(shí)，有下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄3.減法運(yùn)算根據(jù)虛斷和虛短根據(jù)電路，有將上面兩個(gè)式子整理得電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路4.積分運(yùn)算根據(jù)虛斷和虛短根據(jù)電路，有積分時(shí)間常數(shù)下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路積分電路輸入為負(fù)階躍信號(hào)積分電路輸入為矩形波信號(hào)積分飽和下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路5.微分運(yùn)算根據(jù)虛斷和虛短，有電路輸出電壓下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路

由于微分電容在高頻時(shí)容抗很小，電路對(duì)高頻信號(hào)的放大倍數(shù)很大，所以純微分電路對(duì)噪聲和干擾敏感，實(shí)際電路往往在輸入回路中加串電阻R1，使輸出/輸入信號(hào)的放大比例受Rf和R１的限制而不會(huì)太大。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——基本運(yùn)算電路8.4正反饋振蕩電路一、正弦信號(hào)產(chǎn)生電路

信號(hào)產(chǎn)生電路是指在沒(méi)有輸入信號(hào)的情況下，電路自身通過(guò)振蕩產(chǎn)生信號(hào)輸出。1.產(chǎn)生正弦振蕩的條件

反饋中，當(dāng)時(shí)，反饋深度等于零，電路有無(wú)限大增益，也就是在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，也將有信號(hào)輸出，稱為自激振蕩狀態(tài)。下一頁(yè)上一頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路

正弦波振蕩電路用來(lái)產(chǎn)生的正弦交流信號(hào)。頻率范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆以上；輸出功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦；輸出的交流電能是從電源的直流電能轉(zhuǎn)換而來(lái)的。常用的正弦波振蕩器LC振蕩電路:輸出功率較大、頻率高。RC振蕩電路:輸出功率較小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。

無(wú)線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號(hào)發(fā)生器、半導(dǎo)體接近開(kāi)關(guān)等。應(yīng)用下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路(1)放大電路正弦波振蕩電路的組成放大信號(hào)保證是正反饋，反饋信號(hào)是放大的輸入信號(hào)保證輸出為單一頻率的正弦波，即使電路只在某一特定頻率下滿足振蕩條件使電路能從起振

AF

>1，過(guò)渡到穩(wěn)定振蕩

AF

=1，從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)

(3)選頻網(wǎng)絡(luò)(2)反饋網(wǎng)絡(luò)下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路

選出單一頻率的信號(hào)（1）電路結(jié)構(gòu)2.RC正弦波振蕩電路同相比例放大電路RC選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路（2）RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性選頻網(wǎng)絡(luò)反饋系數(shù)+–+–

分析上式可知：僅當(dāng)=o時(shí)，達(dá)最大值，且u2與u1同相，即網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性，fo決定于RC。

下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路u1u2u2與u1波形相頻特性

(f)fo幅頻特性ffo13下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路（3）工作原理

輸出電壓

uo經(jīng)正反饋（兼選頻）網(wǎng)絡(luò)分壓后，取uf

作為同相比例電路的輸入信號(hào)ui

。1)起振過(guò)程下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路

A

=

0，僅在f

0處

F=

0滿足相位平衡條件2)穩(wěn)定振蕩改變R、C可改變振蕩頻率RC振蕩電路的振蕩頻率一般在200kHz以下。振蕩頻率由相位平衡條件決定3)振蕩頻率振蕩頻率下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路振蕩頻率的調(diào)整振蕩頻率++∞RFRCC–uO

–+SSR1R2R3R3R2R1

改變開(kāi)關(guān)S的位置可改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻，實(shí)現(xiàn)頻率粗調(diào)；改變電容C的大小可實(shí)現(xiàn)頻率細(xì)調(diào)。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路（4）起振及穩(wěn)定振蕩的條件穩(wěn)定振蕩條件

AuF

=1，|F|=1/3，則起振條件

AuF

>1，因?yàn)閨F|=1/3，則

考慮到起振條件

AuF

>1,一般應(yīng)選取RF

略大2R1。如果這個(gè)比值取得過(guò)大，會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路

熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，利用它的非線性可以自動(dòng)穩(wěn)幅。

起振時(shí)，uO很小，流過(guò)RF的電流也很小，于是發(fā)熱少，阻值高，使RF>2R1,

AuF

>1。隨著振蕩幅度的不斷加強(qiáng)，uO增大，流過(guò)RF

的電流也增大，RF受熱而降低，使得Au下降，當(dāng)RF=2R1時(shí)，穩(wěn)定于

AuF

=1，振蕩穩(wěn)定。半導(dǎo)體熱敏電阻R++∞RFR1CRC–uO–+下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路R++∞RFR1CRC–uO–+

穩(wěn)幅過(guò)程

思考

若熱敏電阻具有正溫度系數(shù)，應(yīng)接在何處？uotRFAu下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路振蕩幅度較大時(shí)正向電阻小帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路IDU振蕩幅度較小時(shí)正向電阻大

利用二極管正向伏安特性的非線性自動(dòng)穩(wěn)幅。R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1穩(wěn)幅環(huán)節(jié)下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路

圖示為RC橋式正弦波振蕩電路，已知運(yùn)算放大器為μA741，其最大輸出電壓為±14V。R=10kΩ，C=0.01μF，RF1=2.7kΩ，RF2=9.1kΩ，R1=5.1kΩ。R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF11)設(shè)電路已產(chǎn)生穩(wěn)幅正弦波振蕩，當(dāng)輸出電壓達(dá)到正弦波峰值時(shí)，二極管的正向壓降約為0.6V，二極管導(dǎo)通電阻約2.7kΩ,試估算輸出電壓的峰值±UOM2）計(jì)算產(chǎn)生的正弦波的頻率。[例題]下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路1）二極管導(dǎo)通時(shí)為0.6V的壓降,2.7kΩ的電阻,所以由D1、D2和RF1

組成的并聯(lián)支路的等效電阻近似為1.1kΩ,流過(guò)該并聯(lián)支路和R１、RF2為同一電流,所以有2）產(chǎn)生的正弦信號(hào)的頻率[解]R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路二、非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路（1）非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路的構(gòu)成和分類

非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路由遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）和延時(shí)電路組成，延遲電路一般采用簡(jiǎn)單的積分電路。下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路（2）非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路的分析方法

分析重點(diǎn)是遲滯比較器和積分電路是否能正常工作，并分析積分電路的輸出能否達(dá)到使遲滯比較器翻轉(zhuǎn)的門限電平。進(jìn)一步分析計(jì)算高低電平的持續(xù)時(shí)間T1和T2，由此計(jì)算得到信號(hào)的周期和頻率。（3）方波三角波產(chǎn)生電路下一頁(yè)上一頁(yè)節(jié)首頁(yè)章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)算放大器——正反饋振蕩電路由同相輸入遲滯比較