第6章 模擬集成電路及應(yīng)用教材

1、Chapter51第第6 6章章 模擬集成電路及應(yīng)用模擬集成電路及應(yīng)用Chapter52主要內(nèi)容主要內(nèi)容 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 放大電路中的負(fù)反饋放大電路中的負(fù)反饋 集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用Chapter53 集成電路是集成電路是60年代初期發(fā)展起來的。年代初期發(fā)展起來的。 采用半導(dǎo)體制造工藝，在一小塊硅單晶片上制作采用半導(dǎo)體制造工藝，在一小塊硅單晶片上制作具有特定功能的電子線路。具有特定功能的電子線路。集成電路分為：模擬集成電路與數(shù)字集成電路。集成電路分為：模擬集成電路與數(shù)字集成電路。 在模擬集成電路中，運(yùn)

2、算放大器（早期用于模擬在模擬集成電路中，運(yùn)算放大器（早期用于模擬計算機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算）發(fā)展最早，應(yīng)用最廣泛。計算機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算）發(fā)展最早，應(yīng)用最廣泛。 隨著集成技術(shù)與集成工藝的迅速發(fā)展，其他類隨著集成技術(shù)與集成工藝的迅速發(fā)展，其他類型的模擬集成電路也取得了非常大的進(jìn)展，型的模擬集成電路也取得了非常大的進(jìn)展，如混頻如混頻器、調(diào)制器、寬帶放大器、高頻放大器、功率放大器、調(diào)制器、寬帶放大器、高頻放大器、功率放大器、電壓比較器、器、電壓比較器、A/D或或D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器等。等。Chapter546.1 6.1 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器是由直接耦合多級放大電路集成制造運(yùn)算放大器是由直接耦合多

3、級放大電路集成制造的高增益放大器。的高增益放大器。 它是模擬集成電路最重要的品種，廣泛應(yīng)用于它是模擬集成電路最重要的品種，廣泛應(yīng)用于用用于模擬運(yùn)算、信號處理、信號測量、波形轉(zhuǎn)換、自于模擬運(yùn)算、信號處理、信號測量、波形轉(zhuǎn)換、自動控制等領(lǐng)域。動控制等領(lǐng)域。 運(yùn)算放大器的組成運(yùn)算放大器的組成 運(yùn)算放大器的符號與主要參數(shù)運(yùn)算放大器的符號與主要參數(shù) 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器分類運(yùn)算放大器分類Chapter556.1.1 6.1.1 集成運(yùn)算放大器組成集成運(yùn)算放大器組成中間級中間級輸入級輸入級偏置電路偏置電路輸出級輸出級ui +ui 集成運(yùn)算放大器是一個高增益直接耦合放大電路。集成運(yùn)算放大

4、器是一個高增益直接耦合放大電路。采用具有兩個輸入端采用具有兩個輸入端子的差動放大電路子的差動放大電路提供增益，通常是共射提供增益，通常是共射組態(tài)的放大電路組態(tài)的放大電路由有較強(qiáng)帶負(fù)載能力的由有較強(qiáng)帶負(fù)載能力的互補(bǔ)推挽電路組成互補(bǔ)推挽電路組成多數(shù)由恒流源多數(shù)由恒流源電路組成電路組成Chapter56多級放大的級間耦合問題多級放大的級間耦合問題為了獲得足夠大的增益或考慮到對輸入電阻和輸為了獲得足夠大的增益或考慮到對輸入電阻和輸出電阻的特殊要求，放大電路往往由多級構(gòu)成。出電阻的特殊要求，放大電路往往由多級構(gòu)成。多級放大電路的連接，產(chǎn)生了單元電路間的級聯(lián)多級放大電路的連接，產(chǎn)生了單元電路間的級聯(lián)問題，

5、即耦合問題。問題，即耦合問題。常用耦合方式：常用耦合方式：阻容耦合阻容耦合變壓器耦合變壓器耦合直接耦合直接耦合光電耦合光電耦合Chapter57（1）阻容耦合）阻容耦合優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）各級的靜態(tài)工作點(diǎn)）各級的靜態(tài)工作點(diǎn)Q相互相互獨(dú)立。獨(dú)立。 2）只要耦合電容足夠大，電）只要耦合電容足夠大，電路交流信號損失小，增益高。路交流信號損失小，增益高。1）耦合電容隔直，不能放大直流信號，且當(dāng)信號頻）耦合電容隔直，不能放大直流信號，且當(dāng)信號頻率較低時，增益下降。率較低時，增益下降。2）耦合電容容量大，不易集成。）耦合電容容量大，不易集成。Chapter58（2 2）變壓器耦合變壓器耦合優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）各級

6、的靜態(tài)工作）各級的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立。點(diǎn)相互獨(dú)立。2）可進(jìn)行阻抗變換，使后級或負(fù)載得到最大功率。）可進(jìn)行阻抗變換，使后級或負(fù)載得到最大功率。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1）體積大，無法采用集成工藝。）體積大，無法采用集成工藝。2）對于高頻和低頻信號，放大效果不理想。）對于高頻和低頻信號，放大效果不理想。Chapter59（3 3）直接耦合）直接耦合優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）易于集成。）易于集成。2）既能放大交流信）既能放大交流信號，也能放大直流和號，也能放大直流和變化緩慢的信號。變化緩慢的信號。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1）各級工作點(diǎn)相互影響，必須合理解決級間電平）各級工作點(diǎn)相互影響，必須合理解決級間電平配置問題。配置問題。2）產(chǎn)生

7、零點(diǎn)漂移。）產(chǎn)生零點(diǎn)漂移。Chapter5102 2、零點(diǎn)漂移、零點(diǎn)漂移A放大電路放大電路+uo=0uo將離開零點(diǎn)，緩慢地發(fā)生將離開零點(diǎn)，緩慢地發(fā)生不規(guī)則的變化不規(guī)則的變化零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移放大電路中器件參數(shù)隨放大電路中器件參數(shù)隨溫度變化而變化，導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。故又稱溫度變化而變化，導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。故又稱溫度漂移。溫度漂移。 放大電路中第一級對整個放大電路的零漂影響最放大電路中第一級對整個放大電路的零漂影響最大，且級數(shù)越多，零漂越嚴(yán)重。大，且級數(shù)越多，零漂越嚴(yán)重。 所謂所謂零點(diǎn)零點(diǎn)，是指放大器的輸入信號為零時的輸，是指放大器的輸入信號為零時的輸出電壓。出電壓。 直接耦合電路最突出的問

8、題。直接耦合電路最突出的問題。Chapter511 差動放大電路是由兩差動放大電路是由兩個個結(jié)構(gòu)對稱、參數(shù)完全結(jié)構(gòu)對稱、參數(shù)完全相同相同的共射放大電路組的共射放大電路組成。成。 輸入信號分別由輸入信號分別由2個個BJT的基極輸入；的基極輸入；3、典型差放電路組成、典型差放電路組成 輸出取自輸出取自2個管子的集個管子的集電極之間。電極之間。Chapter512差放抑制溫度漂移的原理差放抑制溫度漂移的原理（1）發(fā)射極電阻）發(fā)射極電阻Re的作用的作用 通過引入很強(qiáng)的負(fù)反饋通過引入很強(qiáng)的負(fù)反饋?zhàn)饔茫茏詣涌刂谱饔?，能自動控制IE基本基本不變。穩(wěn)定過程如下：不變。穩(wěn)定過程如下：T UIC IE1(IE2

9、) 2IERE 因因VEE不變不變UBE1(UBE2) IB1(IB2) IE1(IE2) 由溫度漂移產(chǎn)生的輸出電壓由溫度漂移產(chǎn)生的輸出電壓變化，折算到輸入端，就相當(dāng)于變化，折算到輸入端，就相當(dāng)于在輸入端引入了共模信號。在輸入端引入了共模信號。Re 共模抑制電阻共模抑制電阻Chapter513（2）輸出端取電壓差（）輸出端取電壓差（uo1 uo2）抑制共模干擾）抑制共模干擾當(dāng)輸入端加共模（當(dāng)輸入端加共模（ ui1= ui2 ）信號時，信號時，2個輸出端電壓有個輸出端電壓有 uo1=uo2輸出端取電壓差時，輸出端取電壓差時， uo= uo1 uo2 =00ico2o1icouc uuuuuA理想

10、差放對共模信號沒有放大能力理想差放對共模信號沒有放大能力(完全被抑制完全被抑制)。其中：其中：uic=ui1-ui2Chapter5146.1.2 6.1.2 集成運(yùn)算放大器的符號與主要參數(shù)集成運(yùn)算放大器的符號與主要參數(shù)uouu +Auo1.運(yùn)算放大器的符號運(yùn)算放大器的符號信號傳信號傳輸方向輸方向?qū)嶋H運(yùn)放開實際運(yùn)放開環(huán)電壓放大環(huán)電壓放大倍數(shù)倍數(shù)輸出端輸出端同相同相輸入端輸入端反相反相輸入端輸入端Chapter5152. 運(yùn)算放大器的主要參數(shù)運(yùn)算放大器的主要參數(shù)uouu +Auo（1）開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)）開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Auo uuuAouo 無外加反饋時的差模電壓放大倍數(shù)。無外加反饋時的

11、差模電壓放大倍數(shù)。Auo越大，越大，電路越穩(wěn)定，運(yùn)算精度也越高。一般為電路越穩(wěn)定，運(yùn)算精度也越高。一般為104107。（2）共模開環(huán)電壓放大倍數(shù)）共模開環(huán)電壓放大倍數(shù)Aco 反映集成運(yùn)放抗溫漂、抗共模干擾的能力，優(yōu)反映集成運(yùn)放抗溫漂、抗共模干擾的能力，優(yōu)質(zhì)的集成運(yùn)放質(zhì)的集成運(yùn)放Aco應(yīng)接近于零。應(yīng)接近于零。（3）共模抑制比）共模抑制比KCMR。 綜合衡量集成運(yùn)放的放大能力和抗溫漂、抗共綜合衡量集成運(yùn)放的放大能力和抗溫漂、抗共模干擾的能力，一般應(yīng)大于模干擾的能力，一般應(yīng)大于80dB。Chapter516（7）轉(zhuǎn)換速率）轉(zhuǎn)換速率SR 衡量集成運(yùn)放對高速變化信號的適應(yīng)能力，一般衡量集成運(yùn)放對高速變化

12、信號的適應(yīng)能力，一般為幾為幾Vs，若輸入信號變化速率大于此值，輸出，若輸入信號變化速率大于此值，輸出波形會嚴(yán)重失真。波形會嚴(yán)重失真。（4）差模輸入電阻）差模輸入電阻rid 差模信號作用下集成運(yùn)放的輸入電阻。差模信號作用下集成運(yùn)放的輸入電阻。uouu +Auo（5）輸入失調(diào)電壓）輸入失調(diào)電壓Uio 為使輸出電壓為零，在輸入級所加的補(bǔ)償電壓為使輸出電壓為零，在輸入級所加的補(bǔ)償電壓值。顯然越小越好，一般為毫伏級。值。顯然越小越好，一般為毫伏級。（6）失調(diào)電壓溫度系數(shù)）失調(diào)電壓溫度系數(shù)UioT。 溫度變化溫度變化T時所產(chǎn)生的失調(diào)電壓變化時所產(chǎn)生的失調(diào)電壓變化Uio的大小，的大小，直接影響集成運(yùn)放的精度

13、，一般為幾十直接影響集成運(yùn)放的精度，一般為幾十VChapter517（1）通用型）通用型 性能指標(biāo)適合一般性使用，其特點(diǎn)是性能指標(biāo)適合一般性使用，其特點(diǎn)是電源電壓適應(yīng)范圍廣，允許有較大的輸入電壓等，電源電壓適應(yīng)范圍廣，允許有較大的輸入電壓等，如如CF741等。等。（2）低功耗型）低功耗型 靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗2mW，如，如XF253等。等。（3）高精度型）高精度型 失調(diào)電壓溫度系數(shù)在失調(diào)電壓溫度系數(shù)在1V左右，左右，能保證組成的電路對微弱信號檢測的準(zhǔn)確性，如能保證組成的電路對微弱信號檢測的準(zhǔn)確性，如CF75、CF7650等。等。（4）高阻型）高阻型 輸入電阻可達(dá)輸入電阻可達(dá)1012，如，如F55系

14、列等。系列等。 還有寬帶型、高壓型等等。還有寬帶型、高壓型等等。3. 運(yùn)算放大器的分類運(yùn)算放大器的分類Chapter5186.1.3 6.1.3 集成運(yùn)放的電壓傳輸特性、理想模型集成運(yùn)放的電壓傳輸特性、理想模型 和分析依據(jù)和分析依據(jù)1. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性實際運(yùn)放電壓傳輸特性實際運(yùn)放電壓傳輸特性uo uuO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) )(uoo uuAu若若 Auo = 106 Uom = 15 V則則 Uim = 0.015 mV 線性區(qū)很窄，運(yùn)放要線性區(qū)很窄，運(yùn)放要工作在線性區(qū)必須有負(fù)工作在線性區(qū)必須有負(fù)反饋。反饋。uouu +AuoChapter5192. 理想

15、運(yùn)放模型理想運(yùn)放模型1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)）開環(huán)電壓放大倍數(shù) 2）開環(huán)輸入電阻）開環(huán)輸入電阻3）開環(huán)輸出電阻）開環(huán)輸出電阻4）共模抑制比）共模抑制比 ouA idr0o rCMRK在分析運(yùn)算放大器的電路時，一般將它看成是理在分析運(yùn)算放大器的電路時，一般將它看成是理想的運(yùn)算放大器。理想化的主要條件：想的運(yùn)算放大器。理想化的主要條件：uouu + Chapter5203. 分析運(yùn)放電路的依據(jù)分析運(yùn)放電路的依據(jù))(oo uuAuu0)(oo uAuuu運(yùn)放工作在線性區(qū)的依據(jù)運(yùn)放工作在線性區(qū)的依據(jù) 相當(dāng)于兩輸入端之間相當(dāng)于兩輸入端之間短路短路，但又未真正短路，故，但又未真正短路，故稱稱 “虛短虛短” 相

16、當(dāng)于兩輸入端之間相當(dāng)于兩輸入端之間斷路斷路，但又未真正斷路，故，但又未真正斷路，故稱稱 “ “虛斷虛斷”。2） i+i 0 1）u+ u 且且uo 為有限值為有限值， uoA idr u+ uuouu + i+i 0 Chapter521)(oo uuAuuuo uuO不再成立不再成立理想模型理想模型 注意：注意：當(dāng)當(dāng)依然成立依然成立運(yùn)放工作在非線性區(qū)的依據(jù)運(yùn)放工作在非線性區(qū)的依據(jù)當(dāng)當(dāng) uu uuomoUu omoUu 時，時， uuuo 發(fā)生躍變發(fā)生躍變uouu + 時，時，2） i+i 0 1）u+ uChapter5226.2 6.2 放大電路中的負(fù)反饋放大電路中的負(fù)反饋6.2.1 反饋

17、的基本概念反饋的基本概念 將放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分或?qū)⒎糯箅娐份敵鲂盘枺妷夯螂娏鳎┑囊徊糠只蛉客ㄟ^反饋網(wǎng)絡(luò)回送到輸入端，并參與對放大的全部通過反饋網(wǎng)絡(luò)回送到輸入端，并參與對放大的控制過程稱反饋?？刂七^程稱反饋。AoXiX無負(fù)反饋放大電路方框圖無負(fù)反饋放大電路方框圖Chapter523fidXXX 帶有負(fù)反饋放大電路的方框圖帶有負(fù)反饋放大電路的方框圖 輸入信號輸入信號 凈輸入信號凈輸入信號 反饋信號反饋信號 輸出信號輸出信號dXiXfXoX若三者同相，若三者同相，ifidXXXX idXX 電路為負(fù)反饋。電路為負(fù)反饋。則則iXF+fXdXAoX反饋電路反饋電路基本放大電路基本

18、放大電路比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)Chapter5241、按、按Xd與與Xi的關(guān)系分類及判別的關(guān)系分類及判別:負(fù)反饋負(fù)反饋反饋信號削弱了原來的輸入信號反饋信號削弱了原來的輸入信號idXX :正反饋正反饋反饋信號加強(qiáng)了原來的輸入信號反饋信號加強(qiáng)了原來的輸入信號idXX iXF+fXdXAoX6.2.2反饋放大電路的分類及判別反饋放大電路的分類及判別Chapter525正、負(fù)反饋的判別方法正、負(fù)反饋的判別方法瞬時極性法瞬時極性法（1）首先假設(shè)輸入信號）首先假設(shè)輸入信號Xi 為為“”，然后按照，然后按照基本放大器的性質(zhì)確定輸出信號基本放大器的性質(zhì)確定輸出信號Xo的極性；的極性；（2）根據(jù)輸出信號）根據(jù)輸出信號

19、Xo的極性和反饋網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)的極性和反饋網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)確定反饋信號確定反饋信號Xf的極性；的極性；（3）根據(jù)反饋信號與輸入信號的連接方式，計）根據(jù)反饋信號與輸入信號的連接方式，計算凈輸入信號算凈輸入信號Xd： 輸入與反饋接到同一端：輸入與反饋接到同一端：Xd = Xi + Xf 輸入與反饋接到不同端：輸入與反饋接到不同端：Xd = Xi Xf（4）根據(jù)定義作出結(jié)論。）根據(jù)定義作出結(jié)論。Chapter526ui+R1R2RF+RLud+uf+uo 用電位的瞬時極性判別反饋的正、負(fù)。用電位的瞬時極性判別反饋的正、負(fù)。 因此為因此為負(fù)反饋。負(fù)反饋。輸入與反饋接到不同端：輸入與反饋接到不同端：Xd = Xi

20、 Xf（ ）idXX Chapter5272、按輸入端的連接方式分類及判別、按輸入端的連接方式分類及判別:串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋9并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋在輸入端，輸入信號與反饋信號以串聯(lián)形式連接在輸入端，輸入信號與反饋信號以串聯(lián)形式連接在輸入端，輸入信號與反饋信號以并聯(lián)形式連接在輸入端，輸入信號與反饋信號以并聯(lián)形式連接輸入電阻增大輸入電阻增大輸入電阻減小輸入電阻減小Chapter528串聯(lián)、并聯(lián)反饋的判別串聯(lián)、并聯(lián)反饋的判別（1）若輸入信號與反饋信號以電壓形式疊加，則）若輸入信號與反饋信號以電壓形式疊加，則為串聯(lián)反饋；以電流形式疊加，則為并聯(lián)反饋。為串聯(lián)反饋；以電流形式疊加，則為并聯(lián)反饋。（2）若輸入信號

21、與反饋信號接到不同端，則為串）若輸入信號與反饋信號接到不同端，則為串聯(lián)反饋；接到同一端，則為并聯(lián)反饋。聯(lián)反饋；接到同一端，則為并聯(lián)反饋。ui+R1R2RF+RLud+uf+uo 輸入信號與反饋輸入信號與反饋信號接到不同端，信號接到不同端，因此為因此為串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋。Chapter529當(dāng)反饋信號取自輸出電壓時，稱為電壓反饋；當(dāng)反饋信號取自輸出電壓時，稱為電壓反饋；當(dāng)反饋信號取自輸出電流時，稱為電流反饋。當(dāng)反饋信號取自輸出電流時，稱為電流反饋。 電壓反饋可減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓；電壓反饋可減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓；電流反饋可增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流電流反饋可增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流

22、。3、按輸出端的取樣方式分類及判別、按輸出端的取樣方式分類及判別Chapter530電壓、電流反饋的判別電壓、電流反饋的判別（1） 輸出短路法：輸出短路法：假設(shè)負(fù)載短路，如果反饋信號假設(shè)負(fù)載短路，如果反饋信號也變?yōu)橐沧優(yōu)?，即反饋不存在了，則為電壓反饋；若反，即反饋不存在了，則為電壓反饋；若反饋信號不為饋信號不為0，反饋仍然存在，則為電流反饋。，反饋仍然存在，則為電流反饋。（2）簡易判別：若反饋信號取自負(fù)載上端則為電）簡易判別：若反饋信號取自負(fù)載上端則為電壓反饋，取自負(fù)載下端則為電流反饋。壓反饋，取自負(fù)載下端則為電流反饋?？蛰d：相當(dāng)于輸出端接空載：相當(dāng)于輸出端接一無窮大負(fù)載一無窮大負(fù)載RL 接

23、地。接地。反饋信號取自負(fù)載上反饋信號取自負(fù)載上端故為端故為電壓反饋電壓反饋。Chapter531（1）電壓串聯(lián)負(fù)反饋）電壓串聯(lián)負(fù)反饋ui+R1R2RF+RLud+uf+uo 用電位的瞬時極性用電位的瞬時極性判別反饋的正、負(fù)。判別反饋的正、負(fù)。 凈輸入信號凈輸入信號 ifidXXXX 為負(fù)反饋為負(fù)反饋 輸入端：輸入端：Xf 與與Xi 接在了不同端，故為串聯(lián)反饋。接在了不同端，故為串聯(lián)反饋。 輸出端：反饋信號取自負(fù)載上端，故為電壓反饋。輸出端：反饋信號取自負(fù)載上端，故為電壓反饋。6.2.3 負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)（ ）Chapter532ui+R1R2RF+RLidio

24、iiuRRiRif（2）電流并聯(lián)負(fù)反饋）電流并聯(lián)負(fù)反饋 用瞬時極性判別反用瞬時極性判別反饋的正、負(fù)。饋的正、負(fù)。 凈輸入信號凈輸入信號 ifidXXXX 為負(fù)反饋為負(fù)反饋 （ + ） 輸入端：輸入端：Xf 與與Xi 接在了同一端，故為并聯(lián)反饋。接在了同一端，故為并聯(lián)反饋。 輸出端：反饋信號取自負(fù)載下端，故為電流反饋。輸出端：反饋信號取自負(fù)載下端，故為電流反饋。Chapter533（3）電壓并聯(lián)負(fù)反饋）電壓并聯(lián)負(fù)反饋 用電位的瞬時極性用電位的瞬時極性判別反饋的正、負(fù)。判別反饋的正、負(fù)。ui+R1R2RF+RLid iiifuo+ 凈輸入信號凈輸入信號 ifidXXXX 為負(fù)反饋為負(fù)反饋（ + ）

25、 輸入端：輸入端：Xf 與與Xi 接在了同一端，故為并聯(lián)反饋。接在了同一端，故為并聯(lián)反饋。 輸出端：反饋信號取自負(fù)載上端，故為電壓反饋。輸出端：反饋信號取自負(fù)載上端，故為電壓反饋。Chapter534（4）電流串聯(lián)負(fù)反饋）電流串聯(lián)負(fù)反饋 用瞬時極性判別反用瞬時極性判別反饋的正、負(fù)。饋的正、負(fù)。ui+R2+RLuduo RFufio+ 凈輸入信號凈輸入信號 ifidXXXX 為負(fù)反饋為負(fù)反饋 輸入端：輸入端：Xf 與與Xi 接在了不同端，故為串聯(lián)反饋。接在了不同端，故為串聯(lián)反饋。 輸出端：反饋信號取自負(fù)載下端，故為電流反饋。輸出端：反饋信號取自負(fù)載下端，故為電流反饋。（ ）Chapter535電

26、壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋Chapter536反饋網(wǎng)絡(luò)：反饋網(wǎng)絡(luò)：A2電路電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋例例6.1指出反饋網(wǎng)絡(luò)（元件）及反饋類型。指出反饋網(wǎng)絡(luò)（元件）及反饋類型。解：解： 凈輸入信號凈輸入信號 ifidXXXX 為負(fù)反饋為負(fù)反饋（ + ） 輸入端：輸入端：Xf 與與Xi 接在了接在了同一端，故為并聯(lián)反饋。同一端，故為并聯(lián)反饋。 輸出端：反饋信號取自輸出端：反饋信號取自負(fù)載上端，故為電壓反饋。負(fù)載上端，故為電壓反饋。用電位的瞬時極性判用電位的瞬時極性判別反饋的正、負(fù)。別反饋的正、負(fù)。Chapte

27、r5376.2.4 6.2.4 負(fù)反饋對放大電路工作的影響負(fù)反饋對放大電路工作的影響1. 提高放大電路的穩(wěn)定性提高放大電路的穩(wěn)定性 doXXA ofXXF fidXXX FAFAXXA11iof AAAFAAd11dff 開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)反饋系數(shù)引入負(fù)反饋后凈輸入信號引入負(fù)反饋后凈輸入信號引入負(fù)反饋后閉環(huán)放大倍數(shù)引入負(fù)反饋后閉環(huán)放大倍數(shù)對上式求導(dǎo)對上式求導(dǎo) 可見，引入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)降低了，而放大可見，引入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)降低了，而放大倍數(shù)的穩(wěn)定性卻提高了，設(shè)計也更加靈活。倍數(shù)的穩(wěn)定性卻提高了，設(shè)計也更加靈活。iXF+fXdXAoXChapter5382. .對放大電路輸入

28、電阻和輸出電阻的影響對放大電路輸入電阻和輸出電阻的影響四種負(fù)反饋對四種負(fù)反饋對 ri 和和 ro 的影響的影響riro減低減低增高增高增高增高增高增高增高增高減低減低減低減低減低減低串聯(lián)電壓串聯(lián)電壓 串聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)電流并聯(lián)電流思考題：思考題：為了分別實現(xiàn)：為了分別實現(xiàn)： (a) 穩(wěn)定輸出電壓；穩(wěn)定輸出電壓； (b) 穩(wěn)定輸出電流；穩(wěn)定輸出電流； (c) 提高輸入電阻；提高輸入電阻； (d) 降低輸出電阻。降低輸出電阻。應(yīng)引入哪種類型的負(fù)反饋？應(yīng)引入哪種類型的負(fù)反饋？Chapter5396.36.3集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用5.3.1 比例運(yùn)算電路比例

29、運(yùn)算電路5.3.2 加法運(yùn)算加法運(yùn)算5.3.3 減法運(yùn)算減法運(yùn)算5.3.4 積分運(yùn)算積分運(yùn)算5.3.5 微分運(yùn)算微分運(yùn)算Chapter540分析步驟：（靈活應(yīng)用虛短、虛斷求分析步驟：（靈活應(yīng)用虛短、虛斷求uo = f( ui ) ）（1）標(biāo)出）標(biāo)出u+，u-及其它需要的及其它需要的u，i；（2）由虛斷和）由虛斷和KCL計算計算（3）由虛短）由虛短u+u-（4）聯(lián)解上述三個方程求出：）聯(lián)解上述三個方程求出：uo = f( ui ) （消去（消去u+，u-）u+ = f(ui，uo)u- = f(ui，uo)Chapter5416.3.1 比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路ifii1.反向比例反向比例fii

30、i FRuuiRuuiof1ii i1ouRRuF FRRR/12 由運(yùn)放工作在線性區(qū)的依據(jù)由運(yùn)放工作在線性區(qū)的依據(jù)聯(lián)解得出聯(lián)解得出平衡電阻：平衡電阻：iouu FRR 1虛斷虛斷i-0，則：，則：虛斷虛斷i+0，則：，則：u+0虛短虛短u+u-0稱反相器稱反相器則則輸入電阻：輸入電阻：riui/ii = R1輸出電阻：輸出電阻：ro0Chapter5422.同相比例同相比例i1o)1(uRRuF 0 FR1iof uuAu若若則則或或 1R由運(yùn)放工作在線性區(qū)的依據(jù)由運(yùn)放工作在線性區(qū)的依據(jù)ifi1fiii FRuuiRuiof1i0 聯(lián)解得出聯(lián)解得出虛斷虛斷i-0，則：，則：虛斷虛斷i+0，則

31、：，則：u+ui虛短虛短u+u-ui稱電壓跟隨器稱電壓跟隨器輸入電阻：輸入電阻：riui/ii輸出電阻：輸出電阻：ro0iiChapter5436.3.2 加法運(yùn)算加法運(yùn)算21fiiiii )(i212i111ouRRuRRuFF 聯(lián)解可得：聯(lián)解可得：當(dāng)當(dāng)11211RRR 時，則上式為時，則上式為)(i2i11ouuRRuF ifii1ii2虛斷虛斷i-0，則：，則：foiiRuuRuuRuu 122111虛斷虛斷i+0，則：，則：u+0虛短虛短u+u-0Chapter5446.3.3 減法運(yùn)算減法運(yùn)算322RuRuui i11i23231o)1(uRRuRRRRRuFF 聯(lián)解可得：聯(lián)解可得：

32、虛斷虛斷i-0，則：，則：foiRuuRuu 11虛斷虛斷i+0，則：，則：虛短虛短u+u-或或2323iuRRRu Chapter545i2323uRRRu i11i23231o)1(uRRuRRRRRuFF 由疊加定理由疊加定理ui1單獨(dú)作用單獨(dú)作用i11ouRRuF ui2單獨(dú)作用單獨(dú)作用 uRRuF)1(1oi23231)1(uRRRRRF ooouuu Chapter546當(dāng)當(dāng)21RR 時，時，)(i1i21fouuRRu f132/RRRR 平衡電阻平衡電阻3fRR 和和1fRR i1i2ouuu 則上式為則上式為當(dāng)當(dāng)時，則得時，則得 可見，輸出電壓與兩個輸入電壓的差值成正比，可見

33、，輸出電壓與兩個輸入電壓的差值成正比，故可進(jìn)行減法運(yùn)算。故可進(jìn)行減法運(yùn)算。ifiii11fi23231fo)1(uRRuRRRRRu Chapter547例例6.36.3試用集成運(yùn)放實現(xiàn)以下計算關(guān)系：試用集成運(yùn)放實現(xiàn)以下計算關(guān)系：可利用可利用2級運(yùn)放實現(xiàn)上式。級運(yùn)放實現(xiàn)上式。1）將）將ui1與與ui3通過通過A1反相求和，得反相求和，得uo1= （0.2 ui1+1.3 ui3）2）將）將A1的輸出的輸出uo1與與ui2通過通過A2反相求和，得反相求和，得uo= （ uo1+10 ui2）= 0.2 ui1 10 ui2+ 1.3 ui3uo= 0.2 ui1 10 ui2+ 1.3 ui3解

34、：解：Chapter548uo1= （0.2 ui1+1.3 ui3）uo= （ uo1+10 ui2）,2 . 011f RR3 . 121f RR,142f RR1022f RR若選若選Rf1=20k，則，則 k1002 . 01f1RR k10102f3RR若選若選Rf2=100k，則，則 k1004R k4 .152R并由此得并由此得 k8/1f211pRRRR k3 . 8/2f432pRRRRChapter549例例6.46.4可作為恒流源電路使用可作為恒流源電路使用 圖示電路中，圖示電路中，RfR，求，求uR、uO及及iO？解：解：ifii1ifiRuii i1fffuRRiRu

35、R i1fROuRRRRui RfRi1fOOuRRRRiRuLL Chapter5506.3.4 積分運(yùn)算積分運(yùn)算0 u1ifiRuii tuCRtiCuu d1d1i1fCo 用電容代替反相比例運(yùn)算用電容代替反相比例運(yùn)算電路中的電路中的RF，即為積分運(yùn)算，即為積分運(yùn)算電路。電路。故故 上式表明輸出電壓正比于輸入電壓的積分，式中上式表明輸出電壓正比于輸入電壓的積分，式中的負(fù)號表示兩者反相。的負(fù)號表示兩者反相。R1 C 稱為積分時間常數(shù)。稱為積分時間常數(shù)。uC+ifiiChapter551tuCRu d1i1otCRUu1io o(sat)U 當(dāng)當(dāng) ui 為階躍電壓時，則為階躍電壓時，則uo

36、隨時間線性增長，隨時間線性增長，uootuiot最后達(dá)到負(fù)飽和值。最后達(dá)到負(fù)飽和值。UiChapter5526.3.5 微分運(yùn)算微分運(yùn)算tuCtuCiddddi1c1i ifffoiRiRu tuCRuddi1fo 故故即輸出電壓與輸入電壓對時間的一次微分成正比。即輸出電壓與輸入電壓對時間的一次微分成正比。微分運(yùn)算是積分的逆運(yùn)算，微分運(yùn)算是積分的逆運(yùn)算，將積分電路反相輸入端的將積分電路反相輸入端的電阻與反饋電容位置對調(diào)，電阻與反饋電容位置對調(diào)，就成為微分電路。就成為微分電路。ifiiChapter553tuCRuddi1fo Ui tuootuio注意：注意：由于此電路工作時穩(wěn)定性不由于此電路

37、工作時穩(wěn)定性不高，故實際中很少應(yīng)用。高，故實際中很少應(yīng)用。 當(dāng)當(dāng) ui 為階躍電壓時為階躍電壓時 uo 為尖脈沖電壓。為尖脈沖電壓。Chapter5546.46.4集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 電壓比較器的功能是將輸入的模擬信號與一個電壓比較器的功能是將輸入的模擬信號與一個參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時產(chǎn)生躍變，由此參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時產(chǎn)生躍變，由此判別輸入信號的大小和極性。判別輸入信號的大小和極性。 電壓比較器用于自動控制、波形變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換電壓比較器用于自動控制、波形變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換及越限報警等。及越限報警等。 電壓比較器電壓比較器 集成運(yùn)放構(gòu)成電壓比較器時，多處于開環(huán)或正集成運(yùn)放構(gòu)成電壓比較器時，多處于開環(huán)或正反饋的工作狀態(tài)，即工作在非線性區(qū)。反饋的工作狀態(tài)，即工作在非線性區(qū)。Chapter5556.4.1 6.4.1 單門限電壓比較器單門限電壓比較器 單門限比較器只有一個單門限比較器只有一個門限電壓門限電壓，當(dāng)輸入電壓越，當(dāng)輸入電壓越過該門限電壓時，輸出電壓發(fā)生跳變。過該門限電壓時，輸出電壓發(fā)生跳變。1、過零比較器、過零比較器1）工作原理）工作原理當(dāng)當(dāng)ui0時，時，uo=+Uom；當(dāng)當(dāng)ui0 時，時，uo= Uom；運(yùn)放開環(huán)工作。運(yùn)放開環(huán)工作。ui與與u-相比較。相比較。波形變換波形變換運(yùn)放工作在非線性區(qū)域時：運(yùn)放工作在