第10章集成運(yùn)算放大器

1、第第 10 章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器10.1 集成運(yùn)算放大器概述集成運(yùn)算放大器概述10.2 反饋的基本概念反饋的基本概念10.3 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器10.4 基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路10.5 電壓比較器電壓比較器10.6 RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路10.7 有源濾波器有源濾波器掌握理解10.1 集成運(yùn)算放大器概述集成運(yùn)算放大器概述(一一) 集成運(yùn)算放大器的組成集成運(yùn)算放大器的組成輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)輸入端輸入端輸出端輸出端圖圖 10.1.1 集成運(yùn)放的組成集成運(yùn)放的組成返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍

2、數(shù)的集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電路多級(jí)直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成電路。泛的一種模擬集成電路。+UCCUEEuu+電路說(shuō)明電路說(shuō)明:輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí) 輸出級(jí)輸出級(jí)同相同相輸入端輸入端輸出端輸出端反相反相輸入端輸入端 輸入級(jí)：輸入級(jí)：輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號(hào)，輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號(hào)，都采用帶恒流源的差放都采用帶恒流源的差放 。 中間級(jí)：中間級(jí)：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用共發(fā)射極放大電路要求電壓放大倍數(shù)高。常采用共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。構(gòu)成。 輸出級(jí)：輸出級(jí)：與負(fù)載相接，要求輸出電阻

3、低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路或射極輸出器構(gòu)成一般由互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路或射極輸出器構(gòu)成,ro 很小，帶負(fù)載能力很很小，帶負(fù)載能力很強(qiáng)。強(qiáng)。集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)Auo 高高: 80dB140dBrid 高高: 105 1011 ro 低低: 幾十幾十 幾百幾百 KCMR高高: 70dB130dBuo+Auou+u。 。+UCCUEE 圖圖 10.1.2 集成運(yùn)放的圖形符號(hào)集成運(yùn)放的圖形符號(hào)反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端輸出端輸出端uouu+ud+Ao+ 輸入方式輸入方式: 反相輸入反相輸入 同相輸入同相輸入 差分輸入差分輸入

4、F00781723456100 dB238 715 46uu+uo+UCCUEE圖圖 10.1.3 運(yùn)放運(yùn)放的外部接線和管腳圖的外部接線和管腳圖返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)關(guān)系式：關(guān)系式：ud=u+-u-uo=Aoud=Ao(u+-u-)1 2786 53 4A741(二二) 電壓傳輸特性電壓傳輸特性u(píng)d0uo+線性區(qū)線性區(qū)正飽和區(qū)正飽和區(qū)負(fù)飽和區(qū)負(fù)飽和區(qū)+UOMUOM當(dāng)當(dāng) ud+ 時(shí)：時(shí)： uo = Ao ud = Ao(u+u)當(dāng)當(dāng) ud (+) 時(shí)：時(shí)： uo = + UOM+UCC當(dāng)當(dāng) ud () 時(shí)：時(shí)： uo =UOMUEE返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)

5、下一頁(yè)10.2 反饋的基本概念反饋的基本概念放大電路放大電路Ao反饋電路反饋電路F輸入信號(hào)輸入信號(hào)xi凈輸入凈輸入 信號(hào)信號(hào)xd輸出信號(hào)輸出信號(hào)xo xf反饋信號(hào)反饋信號(hào)比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié) 圖圖 10.2.1 反饋示意圖反饋示意圖開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)：開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)：Ao =xoxd 閉環(huán)放大倍數(shù)：閉環(huán)放大倍數(shù)：Af =xoxi 反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：F =xfxo 返返 回回下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一節(jié)上一節(jié)(一一) 反饋的分類(lèi)反饋的分類(lèi):(1) 正反饋和負(fù)反饋：正反饋和負(fù)反饋：正反饋：正反饋： xf 與與 xi 作用相同，作用相同，使使 xd 增加；增加；負(fù)反饋：負(fù)反饋：xf 與與 xi

6、作用相反，使作用相反，使 xd 減小。減小。(2) 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：xf uo(xo )電流反饋：電流反饋：xf io (xo)(3) 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：xf 與與 xi 以串聯(lián)的形式作用于凈輸入端；以串聯(lián)的形式作用于凈輸入端；并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：xf 與與 xi 以并聯(lián)的形式作用于凈輸入端。以并聯(lián)的形式作用于凈輸入端。返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)AoFxi xd xf xo 圖圖 10.2.1 反饋示意圖反饋示意圖(4) 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：

7、xf 是靜態(tài)直流分量；是靜態(tài)直流分量； 交流反饋：交流反饋：xf 是動(dòng)態(tài)交流分量。是動(dòng)態(tài)交流分量。(二二) 反饋的判斷方法反饋的判斷方法1. 判斷是否存在反饋？哪些是反饋元件？判斷是否存在反饋？哪些是反饋元件？2. 是正反饋還是負(fù)反饋？是正反饋還是負(fù)反饋？ 對(duì)于負(fù)反饋：對(duì)于負(fù)反饋：3. 判斷是交流負(fù)反饋還是直流負(fù)反饋？判斷是交流負(fù)反饋還是直流負(fù)反饋？ 對(duì)于交流負(fù)反饋：對(duì)于交流負(fù)反饋：4. 判斷交流負(fù)反饋的類(lèi)型：判斷交流負(fù)反饋的類(lèi)型： 電壓反饋？電流反饋？串聯(lián)反饋？并聯(lián)反饋？電壓反饋？電流反饋？串聯(lián)反饋？并聯(lián)反饋？返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)注意：n當(dāng)反饋信號(hào)接回到

8、信號(hào)輸入端一側(cè)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)宜采用電流輸入形式比較n當(dāng)反饋信號(hào)接回到接地輸入端一側(cè)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)宜采用電壓輸入形式比較例如例如：在圖在圖 10.2.2 (a) 所示電路中，所示電路中， ud+ uf +(1) 當(dāng)無(wú)負(fù)反饋時(shí)，當(dāng)無(wú)負(fù)反饋時(shí)， ud uiud uiuf當(dāng)當(dāng) uo = 0時(shí)：時(shí)：(2) 當(dāng)增加當(dāng)增加 RF 和和 R1 后：后： uf = 0因此因此 ufuo 結(jié)論結(jié)論: RF 和和 R1 ：串聯(lián)電壓負(fù)反饋。：串聯(lián)電壓負(fù)反饋。Ao+uiuoR2RLR1RF(a) 串聯(lián)電壓負(fù)反饋串聯(lián)電壓負(fù)反饋圖圖 10.2.2 集成運(yùn)放電路中的負(fù)反饋集成運(yùn)放電路中的負(fù)反饋（注：與書(shū)中的電路有

9、所不同（注：與書(shū)中的電路有所不同) 返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)例如：例如：在圖在圖 10.2.3 所示電路中，所示電路中，RCRB1RB2REC2C1+UCC+ui+uo(1) 對(duì)直流信號(hào)對(duì)直流信號(hào) UBE = UBUE = UBREIE(2) 對(duì)交流信號(hào)：對(duì)交流信號(hào)： ube= uiuf即即 ud = uiuf其中其中 uf = ReieieicuBE+uf 結(jié)論結(jié)論: RE：串聯(lián)電流負(fù)反饋。：串聯(lián)電流負(fù)反饋。返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖 10.2.3 放大電路中的反饋放大電路中的反饋反饋元件反饋元件: RE 1. 反饋電路直

10、接從輸出端引出的，反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋；是電壓反饋；從負(fù)載電阻從負(fù)載電阻RL的靠近的靠近“地地”端引出的，端引出的，是電流反饋；是電流反饋； 2. 輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在兩個(gè)輸入端（同輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在兩個(gè)輸入端（同相和反相）上的，相和反相）上的，是串聯(lián)反饋是串聯(lián)反饋；加在同一個(gè)輸入端；加在同一個(gè)輸入端（同相或反相）上的，（同相或反相）上的，是并聯(lián)反饋是并聯(lián)反饋； 3. 對(duì)串聯(lián)反饋，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同對(duì)串聯(lián)反饋，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同時(shí)，時(shí)，是負(fù)反饋；是負(fù)反饋；極性相反時(shí)，極性相反時(shí)，是正反饋是正反饋； 4. 對(duì)并聯(lián)反饋，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相

11、同對(duì)并聯(lián)反饋，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同時(shí)，時(shí)，是正反饋；是正反饋；極性相反時(shí)，極性相反時(shí)，是是負(fù)反饋。負(fù)反饋。運(yùn)算放大器電路反饋類(lèi)型的判別方法：瞬時(shí)極性法運(yùn)算放大器電路反饋類(lèi)型的判別方法：瞬時(shí)極性法返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) ud+Ao+uiuoR2RLR1RF1. 1. 反饋電路直接從輸出端引出的，反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋；是電壓反饋；從負(fù)載電阻從負(fù)載電阻R RL L的靠近的靠近“地地”端引出的，端引出的，是電流反饋；是電流反饋；電壓反饋電壓反饋2. 2. 輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在兩個(gè)輸入端（同相和輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在兩個(gè)輸入端（同相

12、和反相）上的，反相）上的，是串聯(lián)反饋；是串聯(lián)反饋；加在同一個(gè)輸入端（同相加在同一個(gè)輸入端（同相或反相）上的，或反相）上的，是并聯(lián)反饋；是并聯(lián)反饋；并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋 3. 3. 對(duì)串聯(lián)反饋，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同時(shí)，對(duì)串聯(lián)反饋，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同時(shí)，是負(fù)反饋；是負(fù)反饋；極性相反時(shí)，極性相反時(shí)，是正反饋；是正反饋；4. 4. 對(duì)并聯(lián)反饋，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同時(shí)，對(duì)并聯(lián)反饋，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同時(shí)，是正反饋；是正反饋；極性相反時(shí)，極性相反時(shí)，是負(fù)反饋。是負(fù)反饋。瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法正反饋正反饋例例1：試判別下圖放大電路中從運(yùn)算放大器試判別下圖放大電路中從運(yùn)算放大器A2

13、輸出輸出端引至端引至A1輸入端的是何種類(lèi)型的反饋電路。輸入端的是何種類(lèi)型的反饋電路。uf+uo1uiR+ uo+ RLA1A2解：解： 因反饋電路直接從運(yùn)算放大器因反饋電路直接從運(yùn)算放大器A2的輸出端引出，的輸出端引出，所以所以是電壓反饋；是電壓反饋； 因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在反相輸入端和同因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在反相輸入端和同相輸入端上，所以相輸入端上，所以是串聯(lián)反饋；是串聯(lián)反饋；因輸入信號(hào)和反饋因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同，所以信號(hào)的極性相同，所以是是負(fù)反饋。負(fù)反饋。 串聯(lián)電壓負(fù)反饋串聯(lián)電壓負(fù)反饋 先在圖中標(biāo)出各點(diǎn)的瞬時(shí)極性及反饋信號(hào)；先在圖中標(biāo)出各點(diǎn)的瞬時(shí)極性及反饋信號(hào)；返返

14、回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)例例2：試判別下圖放大電路中從運(yùn)算放大器試判別下圖放大電路中從運(yùn)算放大器A2輸出輸出端引至端引至A1輸入端的是何種類(lèi)型的反饋電路。輸入端的是何種類(lèi)型的反饋電路。解：解： 因反饋電路是從運(yùn)算放大器因反饋電路是從運(yùn)算放大器A2的負(fù)載電阻的負(fù)載電阻RL的的靠近靠近“地地”端引出的，所以端引出的，所以是電流反饋；是電流反饋； 因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)均加在同相輸入端上，因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)均加在同相輸入端上，所以所以是并聯(lián)反饋是并聯(lián)反饋; 因凈輸入電流因凈輸入電流 id 等于輸入電流和反饋電流之差，等于輸入電流和反饋電流之差，所以是所以是負(fù)反饋。負(fù)反饋。

15、 并聯(lián)電流負(fù)反饋并聯(lián)電流負(fù)反饋uo1uiR+ uo+ RLA1A2 iiifid返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)例例 3 試判斷圖示電路中試判斷圖示電路中 Rf 所形成的反饋。所形成的反饋。 解：解：串聯(lián)電壓正反饋串聯(lián)電壓正反饋返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) 先在圖中標(biāo)出各點(diǎn)的瞬時(shí)極性及反饋信號(hào)；先在圖中標(biāo)出各點(diǎn)的瞬時(shí)極性及反饋信號(hào)； 因反饋電路直接從運(yùn)算放大器因反饋電路直接從運(yùn)算放大器A2的輸出端引的輸出端引出，所以出，所以是電壓反饋；是電壓反饋； 因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在同相輸入端和反因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在同相輸入端和反相輸入

16、端上，所以相輸入端上，所以是串聯(lián)反饋；是串聯(lián)反饋；因輸入信號(hào)和反饋因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相反，所以是信號(hào)的極性相反，所以是正反饋。正反饋。uo1+R11Rf1R12ui+R21Rf2R22uoRfA1A2CEB可通過(guò)下圖判別可通過(guò)下圖判別共發(fā)射極共發(fā)射極放大電路的反饋類(lèi)型放大電路的反饋類(lèi)型并聯(lián)并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)電壓電壓電流電流注意：以上方法對(duì)注意：以上方法對(duì)共集電極共集電極放大電路（即放大電路（即射極輸出器）不適用射極輸出器）不適用RCC2C1RB+ui+uo+UCC補(bǔ)充例題補(bǔ)充例題 1 判斷圖示電路的反饋類(lèi)型。判斷圖示電路的反饋類(lèi)型。if電壓反饋電壓反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋ii解解 ib 結(jié)論結(jié)論

17、: RB ：并聯(lián)電壓負(fù)反饋。：并聯(lián)電壓負(fù)反饋。返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè) （三）交流負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善（三）交流負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善Xd = Xi XfXoXi=XoXd +Xf=Xo/ Xd1 +Xf / Xd=Xo / Xd1 +XfXoXoXd反饋深度反饋深度 |Af | = |Ao |1+|F | |Ao |即：即：如果：如果： |F | |Ao |1 深度負(fù)反饋。深度負(fù)反饋。返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)AoFxi xd xf xo反饋示意圖反饋示意圖0fAA l直流負(fù)反饋能穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)直流負(fù)反饋能穩(wěn)定靜態(tài)工

18、作點(diǎn)|Af | 1|F |對(duì)于深度負(fù)反饋：對(duì)于深度負(fù)反饋：(1) 提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性 d |Af |Af | d |Ao|Ao| =11+|F | |Ao| 可見(jiàn)：可見(jiàn)： d |Af |Af | d |Ao|Ao |例如：例如：|F | = 0.009， |Ao| = 1 000 如果：如果：= 20% d |Ao|Ao|則：則：= 2% d |Ao|Ao|返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)(2) 加寬了通頻帶加寬了通頻帶O|A|f0.707 |Ao|Ao|Af|0.707 |Af| 圖圖 10.3.1 加寬通頻帶加寬通頻帶B0f1 f2Bff

19、3f4返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)(3) 改善了非線性失真：改善了非線性失真：AouiuoudAoFuiufuouo(a) 無(wú)負(fù)反饋時(shí)無(wú)負(fù)反饋時(shí)(b) 有負(fù)反饋時(shí)有負(fù)反饋時(shí)圖圖 10.3.2 改善非線性失真改善非線性失真返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)(4) 穩(wěn)定了輸出電壓或電流穩(wěn)定了輸出電壓或電流 電壓負(fù)反饋：穩(wěn)定電壓負(fù)反饋：穩(wěn)定 uo 電流負(fù)反饋：穩(wěn)定電流負(fù)反饋：穩(wěn)定 io(5) 改變了輸入電阻或輸出電阻改變了輸入電阻或輸出電阻 串聯(lián)反饋：串聯(lián)反饋：ri 并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：ri 電壓負(fù)反饋：電壓負(fù)反饋：ro 電流負(fù)反饋：電流負(fù)反饋：

20、ro返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)10.3 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器 理想運(yùn)放的主要條件：理想運(yùn)放的主要條件：(1) 開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)：開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)：Ao(2) 開(kāi)環(huán)輸入電阻：開(kāi)環(huán)輸入電阻：ri(3) 開(kāi)環(huán)輸出電阻：開(kāi)環(huán)輸出電阻：ro0(4) 共模抑制比：共模抑制比：KCMRROuoud+UOMUOM圖圖 10.4.1 理想運(yùn)放的電壓理想運(yùn)放的電壓傳輸特性傳輸特性 傳輸特性：傳輸特性：當(dāng)當(dāng) u+ u時(shí)：時(shí)：uo = + UOM當(dāng)當(dāng) u+u時(shí)：時(shí)：uo =UOMuouu+ud+ 理想運(yùn)放的圖形符號(hào)理想運(yùn)放的圖形符號(hào)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下

21、一頁(yè)反饋電路反饋電路 引入深度負(fù)反饋時(shí)引入深度負(fù)反饋時(shí)理想運(yùn)放的分析方法：理想運(yùn)放的分析方法：uoud+圖圖 10.4.2 引入負(fù)反饋后的引入負(fù)反饋后的理想運(yùn)放電路理想運(yùn)放電路(1) AouoAoud = 0即即u+ = u 虛短路虛短路id(2) riudriid = 0虛斷路虛斷路(3) ro0uoL= uo輸出電壓不受負(fù)載的影響輸出電壓不受負(fù)載的影響返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)|Af | 1|F |對(duì)于深度負(fù)反饋：對(duì)于深度負(fù)反饋：uo+10.4 基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路(一一) 比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路(1) 反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路R1uiRfR2

22、uu+u= u += 0虛地虛地i1ifi1 = ifuiR1= =uoRfuo =f1ui閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù) Af返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖 10.5.1 反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路 id平衡電阻平衡電阻當(dāng)當(dāng) Rf = R1 時(shí)：時(shí)： uo = ui反相器反相器靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí): :uo+R1uiRfR2uu+平衡電阻平衡電阻: R2 = R1 / Rf返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)(2) 同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路uo+R1R2uiRfuu+i1if圖圖 10.5.2 同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路 u

23、= u + = uiif = i1uo u Rfuo=RfR1 ) u-(1 += =uR1uo=RfR1 ) ui(1 +uo= ui 條件條件 ？平衡電阻平衡電阻: R2 = R1 / Rfuo+ui圖圖 10.5.3 電壓跟隨器電壓跟隨器返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)例例 測(cè)量電阻的電路如圖所示。其中測(cè)量電阻的電路如圖所示。其中 ui = U = 10 V，輸出端接有滿(mǎn)量程為輸出端接有滿(mǎn)量程為 5 V 的電壓表，被測(cè)電阻的電壓表，被測(cè)電阻為為 Rx 。(1)試找出試找出 Rx 與電壓表讀數(shù)的關(guān)系；與電壓表讀數(shù)的關(guān)系； (2) 若所用運(yùn)放為若所用運(yùn)放為 CF74

24、1 型，為了擴(kuò)大測(cè)量電阻的型，為了擴(kuò)大測(cè)量電阻的范圍，將電壓表的量程選為范圍，將電壓表的量程選為 50 V 是否有意義？是否有意義？uo+R11MuiRx +U V + 05V解：解：(1)uo =x1uix=1uiuo=105 uo uo /Vx/1 2 3 4 51052105310541055105返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)(2) 查附錄查附錄(P459)可知：可知： CF741 型的最大輸出電壓為型的最大輸出電壓為15 V。因此，選用量程為因此，選用量程為 50 V 的電壓表無(wú)意義。的電壓表無(wú)意義。返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一

25、頁(yè)圖圖10.5.5 加法運(yùn)算電路加法運(yùn)算電路 相當(dāng)于開(kāi)路相當(dāng)于開(kāi)路uo=f12ui2(二二) 加法運(yùn)算電路加法運(yùn)算電路uo+R12RfR2R11ui1ui2uo = uo + uo + 相當(dāng)于開(kāi)路相當(dāng)于開(kāi)路ui2+R12RfR2R11uo+R12RfR2R11ui1uo 虛地虛地uo =f11ui1虛地虛地uo = uo+ uo+ )f12=(f11ui1ui2 若若 R11 = R12 = R1，則：則：uo=f1(ui1 + ui2) 若若 R11 = R12 = Rf ，則：則： uo=(ui1 + ui2) 平衡電阻平衡電阻: : R2 = R11 / R12 / Rf返返 回回上一節(jié)

26、上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)uo+R12RfR2R11ui1ui2圖圖 10.5.5 加法運(yùn)算電路加法運(yùn)算電路 (三三) 減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路R3uo+R1RfR2ui1ui2當(dāng)當(dāng)ui1單獨(dú)作用時(shí)單獨(dú)作用時(shí):+R3uo +R1RfR2ui1R3uo+R1RfR2ui2uo=f1ui1 當(dāng)當(dāng) ui2 單獨(dú)作用時(shí)單獨(dú)作用時(shí):uo = (1+RfR1 ) u+RfR1 ) ui2= (1+?uu+u+ =R3R2+R3ui2返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖 10.5.6 減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路 = (1+RfR1 ) R3R2+R3ui2則：則： u

27、o = uo + uo當(dāng)當(dāng)RfR1 ) = (1 +R3R2+R3ui2 ui1f1=f132時(shí)：時(shí)：uo=f1(ui2ui1)平衡電阻平衡電阻: : R2 / R3= R1 / Rf返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)R3uo+R1RfR2ui1ui2圖圖 10.5.6 減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路 例例10.4.2 兩級(jí)運(yùn)算電路如圖兩級(jí)運(yùn)算電路如圖 10.5.2 所示。所示。(1) 試推試推導(dǎo)導(dǎo) uo 與與 ui1、ui2、ui3 的運(yùn)算關(guān)系；的運(yùn)算關(guān)系；(2) 若若: R1= R2= Rf1= 30 k，R3 = R4 = R5 = R6 =Rf2 = 10 k，ui1

28、= 0.1 V，ui2= 0.2 V，ui3= 0.3 V，求，求 uo 的值。的值。uo +R2Rf1R3R1ui1ui2R6+R4Rf2R5ui3 + uo 解解 (1)uo =(f11ui1 +f12ui2 )第一級(jí)運(yùn)算為加法運(yùn)算：第一級(jí)運(yùn)算為加法運(yùn)算：返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖 10.5.7 例例10.5.2 的電路的電路 uo=Rf2R4 ) (1+R6R5+R6ui3= uo f24Rf2R4 ) (1+R6R5+R6ui3f11ui1 +f12ui2 )+f24(2)uo= ui3 + ui2 + ui1=(0.3 + 0.2 + 0.1) V

29、 = 0.6 V+R2Rf1R3R1ui1ui2R6+R4Rf2R5ui3 + uo uo 返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖 10.5.7 例例10.5.2 的電路的電路 (四四) 微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路+ uCu= u+ = 0 (虛短虛短)uC = uiif = i1i1 = CduCdtif =uoRfuo =Rf Cduidt平衡電阻平衡電阻: : R2 = Rf0uit0uot(b) 波形波形返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖 10.5.8 微分運(yùn)算電路及其微分運(yùn)算電路及其階躍響應(yīng)波形階躍響應(yīng)波形 (a) 電路電路Ui= C

30、duidt微分時(shí)間常數(shù)微分時(shí)間常數(shù)uo+CuiRfuu+R2i1if 補(bǔ)充例題補(bǔ)充例題2 已知輸入已知輸入 ui 的波形如圖所示，試畫(huà)出的波形如圖所示，試畫(huà)出輸出輸出 uo 的波形。設(shè)的波形。設(shè) 5 Rf Ctp 。解解 uo =Rf Cduidttui0+Uitptuo0t1 t2uo+CuiRfR2返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)(五五) 積分運(yùn)算積分運(yùn)算uo+CuiR1uu+R2i1if+ uCu = u+ = 0uC = uuo =uoif = i1 i1 =uiR1if = CduCdt =Cduodtuo =ui dt1R1C積分時(shí)間常數(shù)積分時(shí)間常數(shù)平衡電阻平衡電阻: :0uit0uotUi t1R1CUOMR2 = R1返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)(b) 波形波形圖圖 10.5.8 積分運(yùn)算電路及其積分運(yùn)算電路及其階躍響應(yīng)波形階躍響應(yīng)波形 (a) 電路電路Ui電壓比較器的功能：電壓比較器的功能： 電壓比較器用來(lái)比較兩個(gè)輸入信號(hào)的大電壓比較器用來(lái)比較兩個(gè)輸入信號(hào)的大小，在輸出端顯示出比較的結(jié)果。小，在輸出端顯示出比較的結(jié)果。用途：用途： 數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動(dòng)控制和自動(dòng)檢數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域，以及波形產(chǎn)生及變換等場(chǎng)合。測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域，以及波