第五章：集成運算放大電路及應(yīng)用

1、電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：集成運放的組成及功能集成運放的組成及功能負(fù)反饋放大電路負(fù)反饋放大電路集成運算放大器的線性應(yīng)用集成運算放大器的線性應(yīng)用第二篇第二篇 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用第第5章章 集成運算放大電路及其應(yīng)用集成運算放大電路及其應(yīng)用集成電路簡稱集成電路簡稱 IC ( (Integrated Circuit) )集成電路按集成電路按其功能分其功能分?jǐn)?shù)字集成電路數(shù)字集成電路模擬集成電路模擬集成電路模擬集成模擬集成電路類型電路類型集成運算放大器；集成運算放大器；集成功率放大器；集成功率放大器

2、；集成高頻放大器集成高頻放大器；集成中頻放大器；集成中頻放大器；集成比較器集成比較器；集成乘法器；集成乘法器；集成穩(wěn)壓集成穩(wěn)壓器器；集成數(shù)；集成數(shù)/模和模模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器等。數(shù)轉(zhuǎn)換器等。第一節(jié)第一節(jié) 集成電路概述集成電路概述集成電路的外形集成電路的外形集成電路的外形集成電路的外形( (a) )雙列直插式雙列直插式( (b) )圓殼式圓殼式( (c) )扁平式扁平式電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用第二節(jié)第二節(jié) 集成運算放大器的基本組成及其功能集成運算放大器的基本組成及其功能一、通用型集成運放一、通用型集成運放(Operational Amplifier)的組

3、成的組成1. 模擬集成電路的特點模擬集成電路的特點1) 直接耦合：直接耦合： 采用差分電路形式，元件相對誤差??；采用差分電路形式，元件相對誤差?。?) 大電阻大電阻用恒流源代替，大電容外接；用恒流源代替，大電容外接；3) 高增益、高輸入電阻、低輸出電阻高增益、高輸入電阻、低輸出電阻 2. 組成方框圖組成方框圖輸入級：輸入級：差分電路，大大減少溫漂，要求輸入電阻要大差分電路，大大減少溫漂，要求輸入電阻要大中間級：中間級：實現(xiàn)電壓放大，通常采用實現(xiàn)電壓放大，通常采用共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路, 增益大增益大輸出級：輸出級： OCL電路，電路，帶負(fù)載能力強帶負(fù)載能力強偏置電路：偏置電路：鏡像電流源，微

4、電流源；為放大電路提供穩(wěn)定的偏流鏡像電流源，微電流源；為放大電路提供穩(wěn)定的偏流輸入級輸入級偏置電路偏置電路中間級中間級輸出級輸出級+ uo uid電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用5.2.1 偏置電路偏置電路一、一、 鏡像電流源鏡像電流源+VCCRUVIBECCR當(dāng)當(dāng)V VCCCC和和R R確定后確定后, ,I Ic2c2就確定了就確定了, ,稱為鏡像電流源。稱為鏡像電流源。IC2V1RV2IRIB1IB2IC1IRI=IB1+ IB2=2IB1則：則：IR=IC1+ 2IB1IC2= IC1=IR - 2IB1=IR-2(IC2/)有：有：/21c2RII

5、RVCCIc2Ie2 = (UBE1 UBE2)/ Re22BEeRU二、二、 微電流源微電流源由于由于U UBEBE的數(shù)值很小，故用阻值的數(shù)值很小，故用阻值不大的不大的R RE2E2即可獲得微小的工作電即可獲得微小的工作電流，故稱為微電流源。流，故稱為微電流源。V1+VCCRe2RIc2V2IRUBE1UBE2（為放大電路提供穩(wěn)定的偏流（為放大電路提供穩(wěn)定的偏流或或作有源負(fù)載）作有源負(fù)載）電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用5.2.2 差分放大電路（輸入級）差分放大電路（輸入級）特點特點：a. 兩個輸入端，兩個輸出端兩個輸入端，兩個輸出端b. 元件參數(shù)對稱元

6、件參數(shù)對稱c. ui1 = ui2 時時, uo = 0能有效地克服零點漂移能有效地克服零點漂移ICQ1ICQ2IEIEQ1IEQ2UCQ1VEE = UBEQ + IEREIE = (VEE UBEQ) / REICQ1 = ICQ2 IEQ1=(VEE UBEQ) / 2REUCQ1 = VCC ICQ1RCUCQ2 = VCC ICQ2RCUo = UCQ1 UCQ2 = 0一、電路組成及靜態(tài)分析一、電路組成及靜態(tài)分析直直流流通通路路UCQ2V1VCCV2VEERCRCREui1ui2uoV1+VCCV2-VEERCRCREuo放大輸入信號之差放大輸入信號之差電電路路與與 電電 子子 技

7、技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用1. 差模輸入與差模特性差模輸入與差模特性 差模輸入差模輸入ui1 = ui2差模輸入電壓差模輸入電壓uid = ui1 ui2= 2ui1 = ui2差模信號交流通路差模信號交流通路ic1ic2使得：使得：ic1 = ic2uo1 = uo2差模輸出電壓差模輸出電壓uod = uC1 uC2= uo1 ( uo2)= 2uo1idodduuAu beCd1rRAu 差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)大小相同大小相同 極性相反極性相反二、動態(tài)分析二、動態(tài)分析ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC2ui1V1V2RCRCuodui

8、2uo1uo2ui1V1V2RCRCuoui2電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用2. 共模輸入與共模抑制比共模輸入與共模抑制比共模輸入共模輸入ui1 = ui2共模輸出電壓共模輸出電壓uic = ui1 = ui2使得使得:ie1 = ie2IEQ1 + ie1IEQ2 + ie2ue = 2ie1RE2RE2RE共模輸入電壓共模輸入電壓uoc = uC1 uC2= 00icocc uuAu共模抑制比共模抑制比cdCMRuuAAK 用對數(shù)表示：用對數(shù)表示：cdCMRlg20)dB(uuAAK 大小相同大小相同極性相同極性相同共模信號交流通路共模信號交流通路u

9、i1V1+VCCV2VEERCRCREuocui2uC1uC2V1V2RCRCuocui2uC1uC2ui1電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用電電子子與與 電電 工工 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用共模抑制比共模抑制比 KCMRcdCMRlg20AAK ( (1) ) KCMR 描述差分放大電路對零點漂移的抑制描述差分放大電路對零點漂移的抑制 能力。能力。 KCMR愈大，抑制零漂能力愈強；愈大，抑制零漂能力愈強； ( (2) ) 理想情況下，電路參數(shù)完全對稱，理想情況下，電路參數(shù)完全對稱， Ac = 0， KCMR = 。Ac 愈小愈好，而愈小

10、愈好，而Ad 愈大愈好愈大愈好 結(jié)論：結(jié)論：差動放大電路對有效的差模信號有放大作用，差動放大電路對有效的差模信號有放大作用，而對無效的共模信號有抑制作用。即而對無效的共模信號有抑制作用。即“輸入有差別，輸入有差別，輸出才有變動輸出才有變動”。有四種不同的接法有四種不同的接法雙端輸入、雙端輸出；雙端輸入、雙端輸出；雙端輸入、單端輸出；雙端輸入、單端輸出；單端輸入、雙端輸出；單端輸入、雙端輸出；單端輸入、單端輸出。單端輸入、單端輸出。1. 雙端輸入、雙端輸出雙端輸入、雙端輸出RcVT1VT2Rc+uoui1ui2+VCCVEERe+三、差分放大電路的四種接法三、差分放大電路的四種接法2. 雙端輸入

11、、單端輸出雙端輸入、單端輸出 uo+RcVT1VT2Rcui1ui2+VCCVEERe+電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用(2) 若若Aud = 50、 Auc = 0.05求求輸出電壓輸出電壓uo，及，及KCMR1.01V0.99V解解可將任意輸入信號分解為可將任意輸入信號分解為共模信號和差模信號之和共模信號和差模信號之和(1)ui1 = 1.01 = 1.00 + 0.01 (V)ui2 = 0.99 = 1.00 0.01 (V)uid = u i1 u i2 = 1.01 0.99 = 0.02 (V)uiC = (ui1+ ui2 ) / 2 =

12、1 (V)id21i1 iuuuc id21ici2uuu (2) uod = Auduid= 50 0.02 = 1 (V)uoc = Aucuic= 0.05 1 = 0.05 (V)uo = Auduid + Aucuic= 1.05 (V)cdCMRlg20)dB(uuAAK 05. 050lg20 = 60 (dB)(1) 求求差模輸入電壓差模輸入電壓uid 、共模輸入電壓、共模輸入電壓uic例例ui1V1+VCCV2VEERCRCREuodui2uC1uC2電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用ic1ic2動態(tài)分析：動態(tài)分析：ui 0VT1截止，截止

13、，T2導(dǎo)通導(dǎo)通ui 0VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL = ic1 ;ui-VCCT1T2uo+VCCRLiLiL = ic2存在交越失真，可以采用加二極管進行補償存在交越失真，可以采用加二極管進行補償。靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：ui = 0V T1、T2均不工作均不工作 uo = 0V5.2.3 互補對稱電路（輸出級）互補對稱電路（輸出級）電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用構(gòu)成復(fù)合管時注意構(gòu)成復(fù)合管時注意1. 前后兩個三極管連接關(guān)系上，應(yīng)保證前級輸出電前后兩個三極管連接關(guān)系上，應(yīng)保證前級輸出電流與后級輸入電流實際方向一致。流與后級輸入電流實際方向一致。2. 外

14、加電壓的極性應(yīng)保證前后兩個管子均為發(fā)射結(jié)外加電壓的極性應(yīng)保證前后兩個管子均為發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，使管子工作在放大區(qū)。正偏，集電結(jié)反偏，使管子工作在放大區(qū)。復(fù)合管的接法：復(fù)合管的接法：VT1bVT2ec VT2VT1bec( (a) ) NPN 型型( (b) ) PNP 型型( (c) ) NPN 型型 cVT1bVT2e( (d) ) PNP 型型 VT2VT1bec復(fù)合管的復(fù)合管的 、rbe 均比一個管子均比一個管子 1、rbe1 提高了很多倍。提高了很多倍。12 bebe11be2(1)rrr由兩個或兩個以由兩個或兩個以上三極管組成。上三極管組成。電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)

15、 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用第三節(jié)第三節(jié) 集成運放的典型電路集成運放的典型電路(F007 內(nèi)部電路原理圖內(nèi)部電路原理圖)輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級偏置電路偏置電路電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用5.3.2集成運放的主要技術(shù)指標(biāo)集成運放的主要技術(shù)指標(biāo)一、開環(huán)差模電壓增益一、開環(huán)差模電壓增益 Aod一般用對數(shù)表示，定義為一般用對數(shù)表示，定義為無外加反饋時的直流差模增益無外加反饋時的直流差模增益 UUUAlg20-Ood單位：分貝單位：分貝理想情況理想情況 Aod 為無窮大；為無窮大； 實際情況實際情況 Aod 為為 60 120 dB。集成運放

16、的符號集成運放的符號老符號老符號uid+VCCVEE現(xiàn)用符號現(xiàn)用符號uouid+VCCVEE8u+ 同相端輸入電壓同相端輸入電壓u- 反相端輸入電壓反相端輸入電壓uid 差模輸入電壓差模輸入電壓uid = u u+u+u-電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用三、差模輸入電阻三、差模輸入電阻 rid二、共模抑制比二、共模抑制比 KCMR定義：定義：IdIdidIUr 一般集成運放為幾兆歐。一般集成運放為幾兆歐。定義：定義：ocodCMRlg20AAK 多數(shù)集成運放在多數(shù)集成運放在 80 dB 以上，高質(zhì)量的可達(dá)以上，高質(zhì)量的可達(dá) 160 dB。其它指標(biāo)還有：最大

17、輸出電壓、增益帶寬及輸出電阻等。其它指標(biāo)還有：最大輸出電壓、增益帶寬及輸出電阻等。四、輸入偏置電流四、輸入偏置電流 IIB定義：定義：輸出電壓等于零時，兩個輸入端偏置電流的輸出電壓等于零時，兩個輸入端偏置電流的平均值。平均值。)(21B2B1IBIII 電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用反饋反饋 將電路的輸出量將電路的輸出量( (電壓或電流電壓或電流) )的部分或全部，的部分或全部，通過一定的元件，以一定的方式回送到輸入回路并影通過一定的元件，以一定的方式回送到輸入回路并影響輸入量響輸入量( (電壓或電流電壓或電流) )和和輸出量的過程。輸出量的過程。2.

18、信號的兩種流向信號的兩種流向正向傳輸：正向傳輸：輸入輸入 輸出輸出反向傳輸：反向傳輸：輸輸出出 輸入輸入 開環(huán)開環(huán) 閉環(huán)閉環(huán)輸入輸入 輸出輸出 放大電路放大電路 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)第四節(jié)第四節(jié) 負(fù)反饋放大電路負(fù)反饋放大電路3. 判斷方法判斷方法輸出與輸入之間是否存在反饋網(wǎng)絡(luò)輸出與輸入之間是否存在反饋網(wǎng)絡(luò)( (通路通路) )由純電阻或串由純電阻或串并聯(lián)電容無源并聯(lián)電容無源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用1. 正反饋和負(fù)反饋正反饋和負(fù)反饋正反饋正反饋 反饋使凈輸入電量增加，反饋使凈輸入電量增加，從而使輸出量增大。從而使輸出量增大。負(fù)反饋負(fù)反饋 反

19、饋使凈輸入電量減小，反饋使凈輸入電量減小，從而使輸出量減小。從而使輸出量減小。判斷方法：瞬時極性法判斷方法：瞬時極性法 例例5.4.1 反饋的分類反饋的分類 反饋使凈輸入電流反饋使凈輸入電流iid減小，故為減小，故為負(fù)負(fù)反饋。反饋。電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用2. 直流反饋和交流反饋直流反饋和交流反饋直流反饋直流反饋 直流信號的反饋。直流信號的反饋。交流反饋交流反饋 交流信號的反饋。交流信號的反饋。判斷方法：看是否有電容判斷方法：看是否有電容 例例uiuO8R1R2R3R4C有有直流直流反饋反饋, ,無無交流交流反饋。反饋。直流通路中存在反饋通路。直流

20、通路中存在反饋通路。交流通路中存在反饋通路。交流通路中存在反饋通路。若若C C串聯(lián)在反饋支路中串聯(lián)在反饋支路中, ,則無則無直流直流反饋。反饋。若去掉若去掉C C則則交直流交直流反饋都有。反饋都有。電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用3 3、電壓反饋和電流反饋電壓反饋和電流反饋電壓反饋電壓反饋 反饋信號取自輸出電壓的部分或全部。反饋信號取自輸出電壓的部分或全部。電流反饋電流反饋 反饋信號取自輸出電流。反饋信號取自輸出電流。AFRLuo電壓電壓反饋反饋電流電流反饋反饋iouoFARLio反饋取自輸出端或輸出分壓端為電壓反饋，反饋取自輸出端或輸出分壓端為電壓反饋，

21、反饋取自非輸出端為電流反饋。反饋取自非輸出端為電流反饋。判斷方法：判斷方法：電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用4 4、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以反饋信號與輸入信號以電壓相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。電壓相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。uid ui uf并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以反饋信號與輸入信號以電流相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。電流相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。iid ii ifAFiiifisiidRSRSAFuiuidufus反饋信號反饋信號與輸入信號與輸入信號在不同節(jié)點為串在不同節(jié)點為串聯(lián)反饋，在聯(lián)反饋

22、，在同一個節(jié)點為并聯(lián)反饋。同一個節(jié)點為并聯(lián)反饋。判斷方法：判斷方法：電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用AFuiuidufusRSRLuo電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋AFuiuidufusRSiouoRLio電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋FAiiifisiidRSRLuo電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋FAiiifisiidRSiouoRLio電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋5.4.2 四種類型的負(fù)反饋組態(tài)四種類型的負(fù)反饋組態(tài)電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用反饋類型的判斷反饋類型的判斷例例 1uo 經(jīng)經(jīng) Rf 與與 R1 分壓反饋到

23、輸入回路，故有反饋。分壓反饋到輸入回路，故有反饋。 反饋使凈輸入電壓反饋使凈輸入電壓 uid 減小，為減小，為負(fù)負(fù)反饋。反饋。反饋取自輸出端，故為反饋取自輸出端，故為電壓電壓反饋。反饋。反饋信號與輸入信號在不同節(jié)點，故為反饋信號與輸入信號在不同節(jié)點，故為串聯(lián)串聯(lián)反饋。反饋。電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)負(fù)負(fù)反饋反饋反饋組態(tài)判斷一反饋組態(tài)判斷一電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用例例 2 Rf 為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反饋。為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反饋。 反饋使凈輸入電壓反饋使凈輸入電壓 uid 減小，為減小，為負(fù)負(fù)反饋。反饋。反饋取自非輸出端，故為反

24、饋取自非輸出端，故為電流電流反饋。反饋。反饋信號與輸入信號在不同節(jié)點故為反饋信號與輸入信號在不同節(jié)點故為串聯(lián)串聯(lián)反饋。反饋。電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋反饋組態(tài)判斷二反饋組態(tài)判斷二電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用例例 3 Rf 為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反饋。為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反饋。反饋使凈輸入電流反饋使凈輸入電流 iid 減小，為減小，為負(fù)負(fù)反饋。反饋。反饋取自輸出端，故為反饋取自輸出端，故為電壓電壓反饋。反饋。反饋信號與輸入信號在同一節(jié)點故為反饋信號與輸入信號在同一節(jié)點故為并聯(lián)并聯(lián)反饋。反饋。電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)負(fù)負(fù)反饋反饋反饋

25、組態(tài)判斷三反饋組態(tài)判斷三電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用例例 4 Rf 介于輸入回路和輸出回路，故有反饋。介于輸入回路和輸出回路，故有反饋。 反饋使凈輸入電流反饋使凈輸入電流 iid 減小，為減小，為負(fù)負(fù)反饋。反饋。反饋取自非輸出端，故為反饋取自非輸出端，故為電流電流反饋。反饋。反饋信號與輸入信號在同一節(jié)點故為反饋信號與輸入信號在同一節(jié)點故為并聯(lián)并聯(lián)反饋。反饋。電流并聯(lián)電流并聯(lián)負(fù)負(fù)反饋反饋反饋組態(tài)判斷四反饋組態(tài)判斷四電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用四種反饋類型的判別四種反饋類型的判別一、正反饋和負(fù)反饋一、正反饋和負(fù)反饋

26、判別方法：判別方法：瞬時極性法瞬時極性法二、直流反饋和交流反饋二、直流反饋和交流反饋判別方法：判別方法：看反饋支路中是否存在電容看反饋支路中是否存在電容三、電壓反饋和電流反饋三、電壓反饋和電流反饋判別方法：判別方法：看反饋支路是否取自輸出端看反饋支路是否取自輸出端判別方法：判別方法：看反饋支路是否反饋到輸入端看反饋支路是否反饋到輸入端小結(jié)小結(jié):四、并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋四、并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用Aidxoxix+比較比較環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)5.4.3 負(fù)反饋放大電路性能的影響負(fù)反饋放大電路性能的影響基本放大電路基本放大電路fxF反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)

27、 xi 輸入信號輸入信號( (ii 或或 ui ) ) xid 凈輸入信號凈輸入信號( (iid 或或 uid) ) xo 輸出信號輸出信號( (io 或或 uo ) ) xf 反饋信號反饋信號( (if 或或 uf ) )開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)idoxxA 反饋系數(shù)反饋系數(shù)ofxxF iofxxA 閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)xid = xi xfAFAAFxxAxxxA 1idididiofAFAA 1f 負(fù)反饋方程。負(fù)反饋方程。AF 環(huán)路放大倍數(shù)。環(huán)路放大倍數(shù)。1 + AF 反饋深度。反饋深度。電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用AFAA 1f )1(dd

28、2fAFAA AAAFAAd11dff Af 的相對變化量的相對變化量A 的相對變化量的相對變化量放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高AAAAAF dd 11 f f 負(fù)負(fù)反反饋饋，二、二、 提高放大電路的增益穩(wěn)定性提高放大電路的增益穩(wěn)定性三、減少非線性失真三、減少非線性失真四、擴展通頻帶四、擴展通頻帶 BW（改善波形失真）（改善波形失真） BWf = (1 + AF) BW一、一、 降低放大倍數(shù)降低放大倍數(shù) f AA很顯然，電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用例例 A = 103 ，負(fù)反饋使，負(fù)反饋使放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高 100 倍，倍， 求

29、求 F、Af 、A 變化變化 10% 時的時的 A f ，以及，以及 dAf /Af 。解：解： 1) ) 1 + AF = 100，則則 F = (100 1) / A = 0.0992) )AFAA 1f = 103 / 100 = 103) )%1 . 0)1 . 01001d11df f （AAAFAA此時的此時的 A f =%)1 . 01(10d1)f f (f AAA負(fù)反饋以犧牲放大倍數(shù)，換負(fù)反饋以犧牲放大倍數(shù)，換取了放大倍數(shù)穩(wěn)定性的提高。取了放大倍數(shù)穩(wěn)定性的提高。電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用5.4.4 負(fù)反饋對輸入和輸出電阻的影響負(fù)反饋

30、對輸入和輸出電阻的影響一、對輸入電阻的影響一、對輸入電阻的影響1. 串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大RifiididifidiiifiAFuuiuuiuR )1(i ifRAFR 2. 并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小Rifidididf ididiiifAFiiuiiuiuR AFRR 1i ifii A FuiuidufRiAFuidifiidii A FuiRiAFiid電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用二、對輸出電阻的影響二、對輸出電阻的影響1. 電壓負(fù)反饋電壓負(fù)反饋 F 與與 A 并聯(lián)，使輸出電阻減小。并聯(lián)，使輸出電

31、阻減小。AFRoRofFARR 1o ofA 為負(fù)載開路時的源電壓放大倍數(shù)。為負(fù)載開路時的源電壓放大倍數(shù)。2. 電流負(fù)反饋電流負(fù)反饋 F 與與 A 串聯(lián)，使輸出電阻增大串聯(lián)，使輸出電阻增大AFRoRof )1(o ofRFAR A 為負(fù)載短路時的源電壓放大倍數(shù)。為負(fù)載短路時的源電壓放大倍數(shù)。電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用第五節(jié)理想運算放大器第五節(jié)理想運算放大器5.5.1理想運放的技術(shù)指標(biāo)理想運放的技術(shù)指標(biāo)開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益 Aod ；輸出電阻輸出電阻 ro 0；共模抑制比共模抑制比 KCMR ；差模輸入電阻差模輸入電阻 rid ；輸入偏置電

32、流輸入偏置電流 IIB 0；帶寬帶寬 BW ，轉(zhuǎn)換速率，轉(zhuǎn)換速率 SR 等等。等等。電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用5.5.2理想運放的兩種工作狀態(tài)理想運放的兩種工作狀態(tài) 輸出電壓與其兩個輸入端輸出電壓與其兩個輸入端的電壓之間存在線性放大關(guān)系，的電壓之間存在線性放大關(guān)系，即：即：)(odO uuAu u uOu i i+Aod理想運放工作在理想運放工作在線性區(qū)線性區(qū)特點：特點：1. 理想運放的差模輸入電壓等于零理想運放的差模輸入電壓等于零0)(odO Auuu即即 uu“虛短虛短”集成運放的電壓集成運放的電壓和電流和電流一、線性區(qū)一、線性區(qū) 2. 理想運放

33、的輸入電流等于零理想運放的輸入電流等于零由于由于 rid = ，兩個輸入端均沒有電流，即，兩個輸入端均沒有電流，即0 ii“虛斷虛斷”電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用+UOPPuOu+ u O UOPP理想特性理想特性集成運放的傳輸特性集成運放的傳輸特性二、非線性區(qū)二、非線性區(qū) 當(dāng)當(dāng) u+ u 時，時，uO = + UOPP當(dāng)當(dāng) u+ u 時時, uO = UOPP1. uO 的值只有兩種可能的值只有兩種可能理想運放工作在非線性區(qū)特點：理想運放工作在非線性區(qū)特點：在非線性區(qū)內(nèi)，在非線性區(qū)內(nèi)，( (u+ u ) )可能很大，即可能很大，即 u+ u 。 “虛

34、地虛地”不存在不存在2. 理想運放的輸入電流等于零理想運放的輸入電流等于零0 ii 實際運放實際運放 Aod ，當(dāng)，當(dāng) u+ 與與 u 差值比較小時，仍有差值比較小時，仍有 Aod (u+ u )UOPP，運放工作在線性區(qū)。但線性區(qū)范圍很小。，運放工作在線性區(qū)。但線性區(qū)范圍很小。實際特性實際特性電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用5.6.1 比例運算電路比例運算電路一、反相比例運算一、反相比例運算運算放大器在線性應(yīng)用運算放大器在線性應(yīng)用時同時存在虛短和虛斷時同時存在虛短和虛斷0 ii虛斷虛斷F 1 ii 0 uu虛地虛地fFORiu1f11fFiofRRRiR

35、iuuAu為使兩輸入端對地直流電阻相等：為使兩輸入端對地直流電阻相等：R2 = R1 / R f平衡電阻平衡電阻特點：特點：1. .為電壓并聯(lián)負(fù)反饋，為電壓并聯(lián)負(fù)反饋， Auf = Rf / R 12. 輸入電阻較小輸入電阻較小RifR ifR if = R13. uIC = 0 ，對，對 KCMR 的要求低的要求低u+ = u = 0虛地虛地重重 點點第六節(jié)第六節(jié) 集成運算放大器的線性應(yīng)用集成運算放大器的線性應(yīng)用電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用二、同相比例運算二、同相比例運算 I uuuF 1 ii ，fIO1IRuuRuI1fO)1(uRRuAuf =

36、 1電壓跟隨器電壓跟隨器當(dāng)當(dāng) R1 = ，Rf = 0 時，時， 特點：特點：1. 為電壓為電壓串聯(lián)串聯(lián)負(fù)反饋，負(fù)反饋， Auf = 1 + Rf /R12. 輸入電阻大輸入電阻大 R if = 3. ，對，對 KCMR 的要求高的要求高uIC = u iu+ = u = uIff11uRAR 電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用5.6.2 加法與減法運算加法與減法運算一、加法運算一、加法運算1. 反相加法運算反相加法運算R3 = R1 / R2 / RfiF i1 + i22I21I1fORuRuRu)(2I21I1fORuRuRu若若 Rf = R1= R2 則則 uO = (uI1+ uI2) 0 uu且且電電路路與與 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第5章 集成運算放大電路及其應(yīng)用法法 1：利用疊加定理：利用疊加定理uI2 = 0 uI1 使：使：I11fO1uRRuuI1 = 0 uI2 使：使：uRRu)1(1fO22If1f1f2O)1(uRRRRRu 一般一般R1 = R 1； Rf = R fuO = uO1 + uO2 = Rf / R1( uI2 uI1 )法法 2：利用虛短、虛斷：利用虛短、虛斷f1fI1f11ORRR