Ch.6 電工電子學

1、中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.241第第6 6章章 集成運算放大器及其應用集成運算放大器及其應用 集成運算放大器集成運算放大器 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用 集成運算放大器的非線性應用集成運算放大器的非線性應用中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.242 1906年年，美國物理學家，美國物理學家德福列斯特德福列斯特研

2、制成功世研制成功世界上界上第一個三極電子管第一個三極電子管，實現了電子技術的，實現了電子技術的第一次第一次重大突破。重大突破。1947年年，美國人，美國人索克雷索克雷巴丁巴丁和和布拉塔布拉塔一一起發(fā)明了起發(fā)明了晶體管晶體管，實現了電子技術的，實現了電子技術的第二次第二次重大突重大突破。破。1958年年，成功開發(fā)出全球，成功開發(fā)出全球第一塊集成電路第一塊集成電路，意，意味著晶體管時代的結束，集成電路時代的正式開始，味著晶體管時代的結束，集成電路時代的正式開始，給電子工業(yè)尤其是計算機業(yè)帶來了巨大變革，它使給電子工業(yè)尤其是計算機業(yè)帶來了巨大變革，它使個人計算機的發(fā)明成為可能。這是人類在個人計算機的發(fā)

3、明成為可能。這是人類在20世紀電世紀電子技術領域的第三次重大突破。子技術領域的第三次重大突破。 中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.243集成電路集成電路: :是繼晶體管后的第三代具有電路功能的電是繼晶體管后的第三代具有電路功能的電子器件，集成電路是用一定的生產工藝把子器件，集成電路是用一定的生產工藝把晶體管、晶體管、場效應管、二極管、電阻、電容場效應管、二極管、電阻、電容、以及它們之間的以及它們之間的連線所組成的整個電路連線所組成的整個電路集成集成在一塊半導體基片上，在一塊半導體基片

4、上，封裝在一個管殼內，構成一個完整的、具有一定功封裝在一個管殼內，構成一個完整的、具有一定功能的器件，也稱為能的器件，也稱為優(yōu)點：優(yōu)點：工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小，實現了小，實現了元件、電路和系統元件、電路和系統的三結合的三結合返回目錄返回目錄封裝：封裝：金屬殼封裝：管腳數有金屬殼封裝：管腳數有8 8、1010、1212等；雙列直等；雙列直插式塑料封裝：腳數有插式塑料封裝：腳數有8 8、1010、1212、1414、1616等。等。中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電

5、工電子學 chapter 622.6.244集成電路中元器件的特點集成電路中元器件的特點1. 單個的精度不是很高單個的精度不是很高, ,但由于是在同一硅片上、但由于是在同一硅片上、用相同工藝生產出來的，用相同工藝生產出來的，性能比較一致性能比較一致2.2. 元器件相互離得很近元器件相互離得很近, ,溫度特性較一致溫度特性較一致3.3.電阻一般在幾十歐至幾十千歐、太高或太低都不電阻一般在幾十歐至幾十千歐、太高或太低都不易制造易制造 4.4.電感難于制造電感難于制造, ,電容一般不超過電容一般不超過200pF,200pF,大電容不易大電容不易制造制造返回目錄返回目錄中國石油大學電工電子教學中心中國

6、石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.245根據功能與工作機理不同可分為：根據功能與工作機理不同可分為：數字邏輯集成電路數字邏輯集成電路模擬集成電路模擬集成電路 在模擬集成電路中，運算放大器（早期用于模在模擬集成電路中，運算放大器（早期用于模擬計算機的數學運算）發(fā)展最早，應用最廣泛。隨擬計算機的數學運算）發(fā)展最早，應用最廣泛。隨著集成技術與集成工藝的迅速發(fā)展，其他類型的模著集成技術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展，如混頻器、調擬集成電路也取得了非常大的進展，如混頻器、調制器、寬帶放大器、

7、高頻放大器、功率放大器、電制器、寬帶放大器、高頻放大器、功率放大器、電壓比較器、壓比較器、A/D或或D/A轉換器等。轉換器等。 中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.246集成運算放大器在線性和非線性應用時的基本概念集成運算放大器在線性和非線性應用時的基本概念和分析依據和分析依據集成運算放大器應用電路的分析方法集成運算放大器應用電路的分析方法負反饋的概念、負反饋的概念、反饋極性及類型的判別，負反饋對反饋極性及類型的判別，負反饋對放大電路性能的影響放大電路性能的影響。集成運算放大器在線性和

8、非線性應用方面常用電路集成運算放大器在線性和非線性應用方面常用電路的組成、工作原理和電路功能的組成、工作原理和電路功能中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 1722.6.246.1 集成運算放大器集成運算放大器 運算放大器是由運算放大器是由直接耦合直接耦合多級放大電路集成制造多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，廣泛應用于它是模擬集成電路最重要的品種，廣泛應用于模模擬運算、信號處理、信號測量、波形轉換、自動控擬運算、信號處理、信號測量、波形轉換、自動控制

9、等領域。制等領域。 運算放大器的組成運算放大器的組成 運算放大器的符號、主要參數及分類運算放大器的符號、主要參數及分類 理想運算放大器理想運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.248一、一、 集成運算放大器組成集成運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 集成運算放大器是一個高增益直接耦合放大電路。集成運算放大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

10、常是共射組態(tài)的放大電路組態(tài)的放大電路由有較強帶負載能力的由有較強帶負載能力的互補推挽電路組成互補推挽電路組成多數由恒流源多數由恒流源電路組成電路組成6.1 集成運算放大器集成運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2491. 1. 多級放大器的級聯（級間耦合）多級放大器的級聯（級間耦合）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（出電阻的特殊要求，放大電路往往由多級（3 3到到4 4級）構成。放大器的級

11、）構成。放大器的級聯級聯指多級放大器級與級之指多級放大器級與級之間的間的聯接方式（聯接方式（耦合方式耦合方式）。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中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24101）阻容耦合）阻容耦合優(yōu)點：優(yōu)點：（1）各級的靜態(tài)工作點）各級的靜態(tài)工作點Q相相互獨立。互獨立。（ 2）只要耦合電容足夠大，）只要耦合電容足夠大，電路交流信號損失小，增益電路交流信號損失小，增益高。高。缺點：缺點：（1）耦合電容隔直，不能

12、放大直流信號，且當信號）耦合電容隔直，不能放大直流信號，且當信號頻率較低時，增益下降。頻率較低時，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。6.1 集成運算放大器集成運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24112 2）變壓器耦合變壓器耦合優(yōu)點：優(yōu)點：（1）各級的靜態(tài)工）各級的靜態(tài)工作點相互獨立。作點相互獨立。（2）可進行阻抗變換，使后級或負載得到最大功率。）可進行阻抗變換，使后級或負載得到最大功率。缺點：缺點：（1）體積大，無法采用集成工藝。）體積

13、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。中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24123 3）直接耦合）直接耦合優(yōu)點：優(yōu)點：（1）易于集成。）易于集成。（2）既能放大交流）既能放大交流信號，也能放大直流信號，也能放大直流和變化緩慢的信號。和變化緩慢的信號。缺點：缺點：（1）各級靜態(tài)工作點相互關聯、影響，必須合理）各級靜態(tài)工作點相互關聯、影響，必須合理解決級間電平配置問題。解決級間電平配置問題。（2）易產生）易產生零點漂移零點漂

14、移。6.1 集成運算放大器集成運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24132.2.零點漂移零點漂移A放大電路放大電路+uo=0uo將離開零點，緩慢地發(fā)生將離開零點，緩慢地發(fā)生不規(guī)則的變化不規(guī)則的變化零點漂移零點漂移1）產生零點漂移的主要原因）產生零點漂移的主要原因放大電路中器件參數放大電路中器件參數隨溫度變化而變化，導致靜態(tài)工作點不穩(wěn)定，靜態(tài)隨溫度變化而變化，導致靜態(tài)工作點不穩(wěn)定，靜態(tài)的緩慢變化經電路逐級放大，最終在輸出端產生較的緩慢變化經電路逐級放大，最終在輸出端產生較大的

15、電壓漂移。故又稱溫度漂移。大的電壓漂移。故又稱溫度漂移。 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，且級數越多，零漂越嚴重。大，且級數越多，零漂越嚴重。 所謂所謂零點零點，是指放大器的輸入信號為零，是指放大器的輸入信號為零時的輸出電壓。時的輸出電壓。 直接耦合電路最突出的問題。直接耦合電路最突出的問題。中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24142）零點漂移的危害）零點漂移的危害 漂移電壓和有效信號電壓無法分辨，嚴重漂移電壓和有效信號電壓無

16、法分辨，嚴重時，漂移電壓甚至把有效信號電壓淹沒，使放大時，漂移電壓甚至把有效信號電壓淹沒，使放大電路無法正常工作。電路無法正常工作。3）解決方法）解決方法 輸入級一般采用高性能的差動放大電路，輸入級一般采用高性能的差動放大電路，來克服溫度帶來的零點漂移問題。來克服溫度帶來的零點漂移問題。 6.1 集成運算放大器集成運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2415 差動放大電路是由兩差動放大電路是由兩個個結構對稱、參數完全結構對稱、參數完全相同相同的共射放大電路組的共射放大電路組成

17、。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. 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個管子的集電個管子的集電極之間。極之間。（1）電路特點）電路特點中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2416（2）抑制零點漂移的原理）抑制零點漂移的原理 靜態(tài)時：靜態(tài)時：02i1i uu 由于電路兩邊是完全由于電路兩邊是完全對稱的，因此有：對稱的，因此有： C2C1CIII C2C1CVVV CCCIRVC 輸出電壓：輸出電壓：02C1CO VVU 當溫度

18、發(fā)生變化時，將引起兩管集電極電流和當溫度發(fā)生變化時，將引起兩管集電極電流和集電極電位發(fā)生相同的變化，即集電極電位發(fā)生相同的變化，即 2C1CII 2C1CVV 輸出電壓的漂移輸出電壓的漂移 02C1CO VVU抑制了零點漂移抑制了零點漂移 6.1 集成運算放大器集成運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2417 共模輸入信號共模輸入信號 指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相同指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相同的信號，即的信號，即 2i1iuu 定義：定義：共模信號共模信號 2i

19、2i1icuuu 2i1iuu 當輸入端加共模信號時當輸入端加共模信號時 0uoc 共模電壓放大倍數共模電壓放大倍數 0uuAicocc 理想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)。 電源電壓的波動以及由電源引起的工頻干擾都可電源電壓的波動以及由電源引起的工頻干擾都可看成是共模信號，根據共模信號都是沒有用的信號，看成是共模信號，根據共模信號都是沒有用的信號，應該抑制。應該抑制。 （3)3)信號輸入方式：差模信號與共模信號的概念信號輸入方式：差模信號與共模信號的概念中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目

20、錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2418 差模輸入信號差模輸入信號 指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相反的信指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相反的信號。即號。即 2i1iuu 差模輸入信號一般是有用的待放大信號。差模輸入信號一般是有用的待放大信號。由于電路結構對稱，放大倍數相等，即由于電路結構對稱，放大倍數相等，即 u2u1uAAA 當輸入端加差模信號時：當輸入端加差模信號時： i1ui1u1o1uAuAu i2uo2uAu o2o1oduuu )(i2i1uuuA i1u2uA 差模信號差模信號 i2i1iduuu 差模電壓放大倍數差模電壓放大倍數 idodduuA

21、i2i1i1u2uuuA ui1i1u22AuuA 6.1 集成運算放大器集成運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2419 一般信號一般信號ocodicucidudouuuAuAu idic1i21uuu idic2i21uuu i2i1iduuu ）（i2i1ic21uuu 電路的輸入信號一般是差模和共模信號共存的。電路的輸入信號一般是差模和共模信號共存的?？煞纸鉃椴钅７至啃盘柵c共模分量信號：可分解為差模分量信號與共模分量信號： 根據線性電路疊加定理，可得一般輸入信號時根據

22、線性電路疊加定理，可得一般輸入信號時差放輸出電壓的表達式差放輸出電壓的表達式中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2420（5）結論）結論 差動放大電路能放大差模信號，抑制共模信號；差動放大電路能放大差模信號，抑制共模信號； Ad是有用信號的放大倍數，越大越好；是有用信號的放大倍數，越大越好； Ac表明了零漂的程度，越小越好。表明了零漂的程度，越小越好。 因此，因此，KCMR越大，說明電路對有用的差模信號的越大，說明電路對有用的差模信號的放大能力越強，而對有害的共模信號的抑制能力越放大能

23、力越強，而對有害的共模信號的抑制能力越強，表明電路的性能越好。強，表明電路的性能越好。（4）共模抑制比）共模抑制比KCMR定義為差模放大倍數定義為差模放大倍數Ad與共模放大倍數與共模放大倍數Ac的比值，即的比值，即 cdCMRAAK 或或dBAAK lg20cdCMR 6.1 集成運算放大器集成運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2421二、二、 集成運算放大器的符號、主要參數及分類集成運算放大器的符號、主要參數及分類uouu +Auo1. 運算放大器的符號運算放大器的符號信

24、號傳信號傳輸方向輸方向實際運放開實際運放開環(huán)電壓放大環(huán)電壓放大倍數倍數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中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24222. 運算放大器的主要參數運算放大器的主要參數uouu +Auo1）開環(huán)差模電壓放大倍數）開環(huán)差模電壓放大倍數Auo uuuAouo無外加反饋時的差模電壓放大倍數。無外加反饋時的差模電壓放大倍數。Auo越大，電路越大，電路越穩(wěn)定，運算精度也越高。一般為越穩(wěn)定，運算精度也越高。一般為104107。2）共模開環(huán)電壓放大倍數）共

25、模開環(huán)電壓放大倍數Aco 反映集成運放抗溫漂、抗共模干擾的能力，優(yōu)反映集成運放抗溫漂、抗共模干擾的能力，優(yōu)質的集成運放質的集成運放Aco應接近于零。應接近于零。3）共模抑制比）共模抑制比KCMR。綜合衡量集成運放的放大能力和抗溫漂、抗共綜合衡量集成運放的放大能力和抗溫漂、抗共模干擾的能力，一般應大于模干擾的能力，一般應大于80dB。6.1 集成運算放大器集成運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24234）差模輸入電阻）差模輸入電阻rid差模信號作用下集成運放的輸入電阻。差模信

26、號作用下集成運放的輸入電阻。uouu +Auo5）輸入失調電壓）輸入失調電壓Uio為使輸出電壓為零，在輸入級所加的補償電壓值。為使輸出電壓為零，在輸入級所加的補償電壓值。顯然越小越好，一般為毫伏級。顯然越小越好，一般為毫伏級。1）通用型）通用型 性能指標適合一般性使用，其特點是電性能指標適合一般性使用，其特點是電源電壓適應范圍廣，允許有較大的輸入電壓等，如源電壓適應范圍廣，允許有較大的輸入電壓等，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 4）高阻型）高阻型 輸入電阻可達輸入電阻可達1012，如，如F55系列等。系列等。

27、還有寬帶型、高壓型等等。還有寬帶型、高壓型等等。3. 運算放大器的分類運算放大器的分類中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2424三、三、 集成運放的電壓傳輸特性、理想模型集成運放的電壓傳輸特性、理想模型 和分析依據和分析依據1. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性實際運放電壓傳輸特性實際運放電壓傳輸特性uo uuO線性區(qū)線性區(qū)正飽和區(qū)正飽和區(qū) 負飽和區(qū)負飽和區(qū) )(uoo uuAu若若 Auo = 106 UO(sat) = 15 V則則 UIM = 0.015 mV運放要工作在線性運放要工作

28、在線性區(qū)必須有負反饋區(qū)必須有負反饋uouu +Auo6.1 集成運算放大器集成運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24252. 理想運放模型理想運放模型1）開環(huán)電壓放大倍數）開環(huán)電壓放大倍數 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 idr0orCMRK在分析運算放大器的電路時，一般將它看成是理在分析運算放大器的電路時，一般將它看成是理想的運算放大器。理想化的主要條件：想的運算放大器。理想化的主要條件：uouu + 中國石

29、油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24263. 分析運放電路的依據分析運放電路的依據)(oo uuAuu0)(oo uAuuu1 1）運放工作在線性區(qū)的依據）運放工作在線性區(qū)的依據 相當于兩輸入端之間相當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” 相當于兩輸入端之間相當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+ u i+i

30、0 uouu + i i+6.1 集成運算放大器集成運算放大器中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2427)(oo uuAuuuo uuO不再成立不再成立非線性區(qū)非線性區(qū) 非線性區(qū)非線性區(qū) 所以所以當當依然成立依然成立2）運放工作在非線性區(qū)的依據）運放工作在非線性區(qū)的依據當當 uu uuo(sat)oUu (sat)ooUu 時，時， uuUo 發(fā)生躍變發(fā)生躍變uouu + 時，時，（2） i+i 0 （1）u+ u中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返

31、回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24286.2 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋一、一、 反饋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）的一部分將放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部通過反饋網絡回送到輸入端，與輸入量進行或全部通過反饋網絡回送到輸入端，與輸入量進行比較，從而影響放大電路的凈輸入信號的控制過程比較，從而影響放大電路的凈輸入信號的控制過程稱為反饋。稱為反饋。無反饋放大電路方框圖無反饋放大電路方框圖基本放大電路基本放大電路AoXiX中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁

32、上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2429fidXXX 帶有反饋放大電路的方框圖帶有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dXiXofXFX doXAX 若三者同相，若三者同相，ifidXXXX idXX 電路為負反饋。電路為負反饋。則則F+AiXdXoXfX比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)基本放大電路基本放大電路反饋電路反饋電路取樣取樣F F 反饋系數反饋系數6.2 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 c

33、hapter 622.6.2430二、二、反饋的分類和判別反饋的分類和判別正反饋與負反饋正反饋與負反饋串聯反饋與并聯反饋串聯反饋與并聯反饋電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋本級反饋與級間反饋本級反饋與級間反饋中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2431（1）定義：）定義：當反饋信當反饋信號取自輸出電壓時，稱號取自輸出電壓時，稱為為電壓反饋電壓反饋。在輸出端：在輸出端：按照反饋信號按照反饋信號的取樣對象，負反饋可分的取樣對象，負反饋可分為為電壓反饋電

34、壓反饋和和電流反饋電流反饋。（2）特點：）特點：輸出電阻輸出電阻減小減小，電壓反饋可，電壓反饋可穩(wěn)定穩(wěn)定輸出電壓。輸出電壓。1. 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rorofrfAFoU取樣取樣網絡網絡oIRL基本放基本放大電路大電路AoU取樣取樣網絡網絡oIRL反饋反饋網絡網絡Frof = ro | rfrof ro2）電流反饋）電流反饋AFoUrorofrf取樣取樣網絡網絡oIRLoUrorf取樣取樣網絡網絡oIRL基本放基本放大電路大電路A反饋反饋網絡網絡F中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工

35、電子學 chapter 622.6.2433 3)判斷方法如下：判斷方法如下： 若輸出電壓為零，反饋信號也為零，此反饋為電若輸出電壓為零，反饋信號也為零，此反饋為電壓反饋；若反饋信號不為零，則為電流反饋。壓反饋；若反饋信號不為零，則為電流反饋。 反饋信號直接從輸出端引出，為電壓反饋；從負反饋信號直接從輸出端引出，為電壓反饋；從負載電阻載電阻RL靠近靠近“地地”端引出，是電流反饋。端引出，是電流反饋。 電壓電壓電壓電壓電流電流電流電流iOiO6.2 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電

36、子學 chapter 622.6.2434輸入信號與反饋信號輸入信號與反饋信號以以電壓形式電壓形式相比較為相比較為串聯反饋串聯反饋。2.串聯反饋與并聯反饋串聯反饋與并聯反饋輸入信號與反饋信號輸入信號與反饋信號以以電流形式電流形式相比較為相比較為并聯反饋并聯反饋。在輸入端在輸入端:根據反饋信號根據反饋信號在輸入端的聯接方式，在輸入端的聯接方式，負反饋又可分為負反饋又可分為串聯反串聯反饋饋和和并聯反饋并聯反饋。1）分類）分類fUdUiUsUrirsrf基本放基本放大電路大電路A反饋反饋網絡網絡FfIdIiIrirsrfsI基本放基本放大電路大電路A反饋反饋網絡網絡F中國石油大學電工電子教學中心中國

37、石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2435 AFfUdUiUsUririfrf AFfIdIiIririfrfsI2）特點）特點rif = ri + rfrif ri輸入電阻大，對信號源輸入電阻大，對信號源的衰減作用就越小。的衰減作用就越小。 串聯負反饋使輸串聯負反饋使輸入電阻增大入電阻增大（2）并聯負反饋使輸）并聯負反饋使輸入電阻減小入電阻減小rif = ri | rf rif R，求，求uR、uo及及io？解：解：fiii i1fRuRRu i1LfoLouRRRRiRu )1(f1i RRRufR1iRuuR

38、uu 0 uuR1RfR2+A1+uo+uiRLR+uRifiiioiRfRoiii 1iRRuRu 1ii1fRuuRRR 當當RfR時時i1fouRRRi u u- -u u+ +6.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.24650 u1ifiRuii tuCRtiCuu d1d1i1fCo 用電容代替反相比例運算用電容代替反相比例運算電路中的電路中的RF，即為積分運算，即為積分運算電路。電路。故故 上式表明輸出電壓正比于輸入電壓的

39、積分，式中上式表明輸出電壓正比于輸入電壓的積分，式中的負號表示兩者反相。的負號表示兩者反相。R1 C 稱為積分時間常數。稱為積分時間常數。uC+ifii中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2466tuCRu d1i1otCRUu1io o(sat)U 當當 ui 為階躍電壓時，則為階躍電壓時，則uo 隨時間線性增長，隨時間線性增長，uootuiot最后達到負飽和值。最后達到負飽和值。Ui6.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工

40、電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2467tuCtuCiddddici ifffoiRiRu tuCRuddifo 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。 微分運算是積分的逆運微分運算是積分的逆運算，將積分電路反相輸入算，將積分電路反相輸入端的電阻與反饋電容位置端的電阻與反饋電容位置對調，就成為微分電路。對調，就成為微分電路。ifii中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.

41、6.2468tuCRuddi1fo Ui tuootuio注意：注意： 由于此電路工作時穩(wěn)定性由于此電路工作時穩(wěn)定性不高，故實際中很少應用。不高，故實際中很少應用。 當當 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。6.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用中國石油大學電工電子教學中心中國石油大學電工電子教學中心下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁目錄目錄電工電子學電工電子學 chapter 622.6.2469 模擬乘法器是一種完成兩個模擬信號相乘模擬乘法器是一種完成兩個模擬信號相乘作用的電子器件。電路符號為作用的電子器件。電路符號為i2i1ouKuu 輸入和輸出之間的關系：輸入和輸出之間的關系：其中其中K為乘法器的為乘法器的比例系數比例系數或或標度系數標度系數。 當當K0時稱同相型乘法器，時稱同相型乘法器，K UR 時，時， uo = Uo(sat)ui