第4章 集成運(yùn)算放大器

第4章集成運(yùn)算放大器

集成電路是60年代初期發(fā)展起來(lái)的一種半導(dǎo)體器件，它是在半導(dǎo)體工藝的基礎(chǔ)上，將各種元器件和連線等集成在一個(gè)芯片上。電子電路集成化是電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向和趨勢(shì)。集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路之分，本章介紹的集成運(yùn)算放大器是模擬集成電路最主要的代表器件，它在模擬集成電路中占居主導(dǎo)地位。因此，集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用是本課程的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

集成運(yùn)算放大器是具有高開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)并帶有深度負(fù)反饋的多級(jí)直接耦合放大電路，目前，集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了最初模擬計(jì)算的范圍，在信號(hào)處理、信號(hào)測(cè)量、波形轉(zhuǎn)換、自動(dòng)控制等領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。本章首先介紹集成運(yùn)算放大器的組成電路、特性及主要參數(shù)，然后討論集成運(yùn)算放大電路的負(fù)反饋問(wèn)題，重點(diǎn)敘述集成運(yùn)算放大器在模擬信號(hào)運(yùn)算與處理方面的應(yīng)用以及正弦波振蕩電路，最后簡(jiǎn)要介紹運(yùn)放的選擇和使用。

本章基本教學(xué)時(shí)間建議不少于6學(xué)時(shí)。4.1集成運(yùn)算放大器概述

集成運(yùn)算放大器由于類(lèi)型、性能和用途不同，它的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)也有很大的差別。但不管內(nèi)部電路多么復(fù)雜，集成運(yùn)放均由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路四個(gè)基本部分組成，如圖4.1.1所示。

4.1.1基本組成圖4.1.1集成運(yùn)放的組成

輸入級(jí)是組成集成運(yùn)放的關(guān)鍵部分，通常要求有高輸入電阻、低漂移和高抗干擾能力，一般采用能有效抑制零點(diǎn)漂移（簡(jiǎn)稱(chēng)零漂）和干擾信號(hào)的差分放大電路，它的輸入電阻很高，可達(dá)105~106Ω，最低的也有104Ω。

中間級(jí)是電壓放大級(jí)，通常采用多級(jí)放大電路，主要使集成運(yùn)放獲得很高的電壓放大倍數(shù)。由于采用多級(jí)放大，使得集成運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)高達(dá)104~106倍。

輸出級(jí)通常采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路或共集放大電路，其輸出電阻很小，只有幾十歐至幾百歐。這樣，集成運(yùn)放有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，輸出級(jí)能提供一定的輸出電壓和輸出電流。

偏置電路的作用是為各級(jí)電路提供合適和穩(wěn)定的偏置電流，通常由恒流源提供。如前所述，在集成電路工藝中，難以制造出電感和大容量的電容元件，并且阻容耦合或變壓器耦合都只能傳遞交流信號(hào)而不能傳遞直流信號(hào)或變化緩慢的信號(hào)，在非電量的測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到變化非常緩慢的信號(hào)。因此，在集成運(yùn)放中，各級(jí)之間的連接主要采用直接耦合的方式。但在直接耦合放大電路中，因級(jí)間無(wú)耦合電容，任何一級(jí)輸出電壓的漂移，都會(huì)向下級(jí)傳遞，并逐級(jí)放大，使末級(jí)輸出電壓發(fā)生較大的漂移。

由于被放大的信號(hào)變化也很緩慢，當(dāng)零漂電壓幅度可以和信號(hào)電壓相比較時(shí)，輸出信號(hào)就可能被淹沒(méi)，甚至使電路不能正常工作。只有當(dāng)漂移遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)時(shí)，電路才有放大意義。所以，零漂是直接耦合放大電路必須解決的突出問(wèn)題。

抑止零漂的方法有多種，將第一級(jí)放大電路置于恒溫槽中，是一種消極但卻有效的方法。不過(guò)，由于設(shè)備復(fù)雜，所以?xún)H在特殊情況下采用。簡(jiǎn)單的方法是在電路上采取措施，如在射級(jí)串入電阻RE，通過(guò)穩(wěn)定工作點(diǎn)來(lái)減小零漂。但這種方法會(huì)使電壓放大倍數(shù)減小。最理想的方法是用兩個(gè)相同的放大器相互補(bǔ)償，這就產(chǎn)生了一種全新的電路——差分放大電路。

差分放大電路，又稱(chēng)差動(dòng)放大電路，是模擬集成電路中應(yīng)用最廣泛的基本電路，幾乎所有集成運(yùn)算放大器都采用它作輸入級(jí)，它不僅可以與后級(jí)放大電路直接耦合，而且能夠較好地抑制直接耦合帶來(lái)的零點(diǎn)漂移問(wèn)題。

4.1.2差分放大電路圖4.1.2基本的差分放大電路圖4.1.2是最基本的差分放大電路。它由兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的單管共射放大電路組成，VT1和VT2特性相同，左、右兩邊的電路參數(shù)對(duì)稱(chēng)。輸入信號(hào)從VT1和VT2的基極加入，輸出信號(hào)在VT1和VT2的集電極之間取出，常稱(chēng)為雙端輸入—雙端輸出。

1．零點(diǎn)漂移的抑制

將電路輸入端短接，即輸入信號(hào)ui1和ui2為零（靜態(tài)）時(shí)，由于電路對(duì)稱(chēng)，Ic1=Ic2，Vc1=Vc2，故輸出電壓U0=Vc1-Vc2=0。當(dāng)環(huán)境溫度變化引起兩管集電極電流都發(fā)生變化時(shí)，兩管集電極電位亦隨之改變。但在差分電路中，由于電路的對(duì)稱(chēng)性，兩者的漂移同向，即同時(shí)增大或減小，且增量也相同，可使輸出端的差值維持在零值上不變。這樣，差分放大電路雖然每管都產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，但輸出端的電位差不隨溫度的變化而變化，即零點(diǎn)漂移得到抑制。這是差分放大電路的突出優(yōu)點(diǎn)。由于電路要做到完全對(duì)稱(chēng)實(shí)屬不易，且差分電路在單端輸出時(shí)，仍然存在零點(diǎn)漂移。為進(jìn)一步提高電路對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制，在盡可能提高電路對(duì)稱(chēng)性的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)減少兩單管放大電路本身的零點(diǎn)漂移來(lái)抑制整個(gè)電路的零點(diǎn)漂移。典型的改進(jìn)電路如圖4.1.3所示。圖4.1.3典型差分放大電路

與圖4.1.2電路相比，加入了調(diào)零電位器RP、電阻RE及負(fù)電源UEE。RP分別接在兩管的發(fā)射極，以解決兩邊電路不對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題。RP對(duì)每管的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能都有影響，因此，RP的取值不宜過(guò)大，約幾十到幾百歐。RE為兩管發(fā)射級(jí)的公共電阻，如3.3.3節(jié)所述，RE對(duì)每一晶體管都有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)即抑制零漂的作用。RE越大，抑制零點(diǎn)漂移的效果越好。但RE增大會(huì)使兩管靜態(tài)壓降UcE降低，影響放大電路的動(dòng)態(tài)性能，因此，電路中接入負(fù)電源UEE來(lái)抵償RE上的直流壓降，確保有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。此時(shí)基極電流IB可由UEE提供，圖4.1.2中的RB2即可省略。但當(dāng)RE選的較大時(shí)，維持正常工作電流維持正常工作電流所需要的負(fù)電源UEE也將很高，是不可取的。如果以恒流源來(lái)代替RE，可以很好地解決這個(gè)矛盾（恒流源電路可以用場(chǎng)效應(yīng)晶體管或晶體管構(gòu)成）。如圖4.1.4所示。由于恒流源的靜態(tài)電阻不大，所產(chǎn)生的直流壓降也就不大，因而UEE不需要太高就可以得到合適的工作電流，而恒流源的動(dòng)態(tài)電阻很大，對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制效果更好。

2．信號(hào)的輸入類(lèi)型

(1)共模輸入圖4.1.4實(shí)用差分放大電路兩個(gè)輸入信號(hào)電壓的大小相等，極性相同，即ui1=ui2

，這樣的輸入稱(chēng)為共模輸入。在共模輸入信號(hào)的作用下，對(duì)于完全對(duì)稱(chēng)的差分放大電路來(lái)說(shuō)，顯然兩管的集電極電位變化相同，因而輸出電壓等于零，所以它對(duì)共模信號(hào)沒(méi)有放大能力，亦即放大倍數(shù)為零。實(shí)際上差分放大電路對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制就是抑制共模信號(hào)的一個(gè)特例，零點(diǎn)漂移相當(dāng)于在放大電路的輸入端加了一對(duì)共模信號(hào)。所以，差分放大電路抑制共模信號(hào)的能力，也反映出它對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制水平。

差分放大電路在共模作用下的輸出電壓與輸入共模電壓之比稱(chēng)為共模電壓放大倍數(shù)，用AC表示。在理想情況下，電路完全對(duì)稱(chēng)，共模信號(hào)作用時(shí)，每管集電極電流和集電極電壓均不變化，因此，uo=0，即AC=0。但在一般情況下，電路不可能絕對(duì)對(duì)稱(chēng)，故AC

不等于零。

(2)差模輸入兩個(gè)輸入信號(hào)電壓的大小相等，極性相反，即ui1=－ui2，這樣的輸入稱(chēng)為差模輸入。在差模信號(hào)作用下，三極管VT1

和VT2產(chǎn)生的電流變化量也是大小相等、方向相反，VT1

和VT2集電極對(duì)地的電壓變化量uo1和uo2亦大小相等、極性相反，從而在兩個(gè)三極管的集電極之間得到輸出電壓。此時(shí)在兩個(gè)輸入端之間的輸入信號(hào)，即。設(shè)VT1

和VT2每一單管電壓放大倍數(shù)為，且因電路對(duì)稱(chēng)使，則在差模信號(hào)輸入時(shí)，輸出電壓故雙端輸出時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)

(4.1.1)

由此可見(jiàn)，它的電壓放大倍數(shù)和單管放大電路相同。

在差模信號(hào)作用下VT1

和VT2的集電極電流變化量大小相等而方向相反，集電極電位變化量也大小相等極性相反，負(fù)載電阻RL的中點(diǎn)電位不變。由于rbe1=rbe2，ube1=ui1，ube2=ui2。RL接在兩個(gè)集電極之間，兩放大電路各取一半。因此可得雙端輸入－雙端輸出差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)

(4.1.2)

式中，負(fù)號(hào)表示在圖示正方向下，輸出電壓與輸入電壓極性相反。

（3）任意輸入兩個(gè)輸入信號(hào)電壓既非共模，又非差模，它們的大小和相對(duì)極性是任意的，稱(chēng)為任意輸入信號(hào)。這種輸入常作為比較放大來(lái)運(yùn)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見(jiàn)的。任意輸入信號(hào)可以分解為一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)的組合，設(shè)和是兩個(gè)任意輸入信號(hào)，則可分解為式中ud為差模信號(hào)，uc為共模信號(hào)，可解得：

(4.1.3)

因此，無(wú)論差分放大電路的輸入信號(hào)是何種類(lèi)型，都可以認(rèn)為是一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)的組合，差分放大電路僅對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行放大。

3．輸入—輸出方式差分放大電路有兩個(gè)放大晶體管，各自的基極和集電極分別是放大電路的兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端。根據(jù)使用情況的不同，差分放大電路的輸入、輸出端可以有4種不同的接法。

除上述雙端輸入—雙端輸出外，還有：只有輸出一端接地的雙端輸入—單端輸出方式，如圖4.1.5(a)所示；只有輸入一端接地的單端輸入—雙端輸出方式，如圖4.1.5(b)所示；輸入和輸出有一公共接地端的單端輸入—單端輸出方式，如圖4.1.5(c)所示。雙端輸入單端輸出式電路，輸出信號(hào)u0與輸入信號(hào)ui1極性（相位）相反，而與ui2極性（相位）相同。因此，輸入端稱(chēng)為反相輸入端，輸入端稱(chēng)為同相輸入端。雙入單出是集成運(yùn)算放大器的基本輸入輸出方式。單端輸入時(shí)，從圖4.1.5(b)、(c)可知，通過(guò)恒流源等效電阻的耦合作用，輸入信號(hào)仍加于VT1

和VT2的基極之間，兩個(gè)單管

放大電路都得到了輸入信號(hào)的一半，但極性相反，為差模輸入。因此，兩管集電極電流和電壓的變化情況仍和雙端輸入一樣。單端輸出時(shí)，輸出電壓只和VT1的集電極電壓變化有關(guān)，因此輸出電壓變化量只有雙端輸出的一半，所以

(4.1.4)

式中負(fù)號(hào)表示輸出電壓uo與輸入電壓ui反相。若輸出電壓uo從VT2的集電極取出，則uo與ui同相。此外，采用單端輸出時(shí)，由于兩個(gè)單管放大電路的輸出漂移不能互相抵消，所以零漂比雙端

輸出時(shí)大一些。但是，由于恒流源或射極電阻對(duì)零點(diǎn)漂移有強(qiáng)烈的抑制作用，零漂仍然比采用單管放大電路小的多，因此，單管輸出時(shí)仍采用差分電路，而不采用單管放大電路。圖4.1.5差分放大電路幾種輸入—輸出方式

4．共模抑制比對(duì)差分放大電路而言，差模信號(hào)是有用的信號(hào)，要求對(duì)它有較大的電壓放大倍數(shù)；而共模信號(hào)則是零點(diǎn)漂移或干擾等原因產(chǎn)生的無(wú)用的附加信號(hào)，是需要抑制的，對(duì)它的放大倍數(shù)愈小愈好。為了全面衡量差分放大電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力，通常將差模電壓放大倍數(shù)Ad與共模電壓放大倍數(shù)Ac的比值。作為評(píng)價(jià)其性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)，稱(chēng)為共模抑制比（CommonModeRejectionRatio），用KCMRR表示

(4.1.5)

或用對(duì)數(shù)形式表示為

(4.1.6)

共模抑制比反映了差分放大電路抑制共模干擾信號(hào)的能力，其值越大，電路抑制共模信號(hào)（零點(diǎn)漂移）的能力越強(qiáng)。對(duì)于雙端輸出差分電路，若電路完全對(duì)稱(chēng)，則，Ac=0，KCMRR→∞，這是理想情況。4.1.3功率放大電路集成運(yùn)放輸出級(jí)一般采用能夠輸出足夠功率的功率放大電路。因?yàn)樵S多電子設(shè)備都需要輸出足夠的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，例如揚(yáng)聲器、執(zhí)行電動(dòng)機(jī)等。因此，功率放大電路也是構(gòu)成集成運(yùn)放的基本單元電路。

前面各節(jié)介紹的放大電路都是電壓放大電路，電壓放大電路與功率放大電路相比，它們都是利用晶體管的放大作用將信號(hào)放大，不同的是，前者的目的是輸出足夠大的電壓，晶體管工作在小信號(hào)狀態(tài)；而后者要求有盡可能大的輸出功率，且因?yàn)槠淝爸秒妷悍糯蠹?jí)已經(jīng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行了放大，所以其晶體管工作在大信號(hào)狀態(tài)。功放的輸入信號(hào)較大，輸出波形容易產(chǎn)生非線性失真，電路中應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆椒ǜ纳戚敵霾ㄐ?。功率放大電路既然以輸出功率為目的，因此，?duì)它的基本要求應(yīng)為：

（1）在不失真的前提下盡可能地輸出較大的功率。

輸出功率為交流功率，定義為：

(4.1.7)

其中和為輸出電壓和電流的有效值。

（2）具有較高的效率。功率放大電路的輸出功率是由直流電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換得到的，轉(zhuǎn)換的效率定義為負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率與電源供給的直流功率之比，即

(4.1.8)

其中等于電源輸出電流平均值及其電壓的乘積，即

(4.1.9)

從上式可知，為了提高效率，除了可以用增大電路的動(dòng)態(tài)工作范圍來(lái)增加輸出功率外（這時(shí)對(duì)晶體管的要求更高，成本增加），在一定輸出功率下，通常用減小直流電源功耗的辦法來(lái)解決。即在電源電壓Ucc不變的情況下，使靜態(tài)電流Ic減小，以減小晶體管靜態(tài)時(shí)消耗的功率。放大電路根據(jù)靜態(tài)工作點(diǎn)Q位置的不同有3種工作狀態(tài)。前面所講的電壓放大電路，工作點(diǎn)大約在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)都有信號(hào)流通，稱(chēng)為甲類(lèi)工作狀態(tài)。如圖4.1.6（a）所示。在此狀態(tài)下，無(wú)論有無(wú)信號(hào)輸入，電源提供的功率總是不變的，均為PE=ICUCC。沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，全部消耗在晶體管的集電極和電阻上。有信號(hào)輸入時(shí)，PE的一部分轉(zhuǎn)換為有用的輸出功率Po，信號(hào)越大，輸出功率越大?？梢宰C明，在

理想情況下，甲類(lèi)功放電路的最高效率只能達(dá)到50%。為了提高效率，減小，應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)沿負(fù)載線下移，如圖4.1.6（b）所示，這時(shí)放大電路所處的工作狀態(tài)稱(chēng)為甲乙類(lèi)工作狀態(tài)。而若將靜態(tài)工作點(diǎn)下移到處，如圖4.1.6（c）所示，這時(shí)放大電路所處的工作狀態(tài)稱(chēng)為乙類(lèi)工作狀態(tài)。放大電路工作在甲乙類(lèi)或乙類(lèi)工作狀態(tài)時(shí)，減小，靜態(tài)時(shí)集電結(jié)所消耗的功率減小了，效率提高了，但從圖4.1.6可以看到，輸出波形卻產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真。由以上分析可知，功率放大電路的輸出功率、轉(zhuǎn)換效率和波形失真三者之間是相互影響的。因此對(duì)于甲乙類(lèi)和乙類(lèi)功率放大，必須采取措施解決效率和失真之間的矛盾。因此對(duì)于甲乙類(lèi)和乙4.1.6放大電路的工作狀態(tài)

類(lèi)功率放大，必須采取措施解決效率和失真之間的矛盾。解決的方法是在電路結(jié)構(gòu)上采取措施，采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路，可以達(dá)到既能提高效率，又能減小信號(hào)波形失真的目的，因而得到廣泛的應(yīng)用。 圖4.1.7為由NPN晶體管組成的射極輸出器（加正電源）和PNP晶體管組成的射極輸出器（加負(fù)電源）組合起來(lái)構(gòu)成的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)式電路。晶體管VT1

和VT2的特性相同，他們導(dǎo)通時(shí)的偏置極性正好相反。 在圖中，RB1=RB2，二極管VD1

、VD2的特性相同，RB1、RB2和VD1

、VD2組成偏置電路。由于二極管具有靜態(tài)電阻稍大

而動(dòng)態(tài)電阻稍小的特點(diǎn)，在輸入信號(hào)ui=0(即靜態(tài)）時(shí)，利用他們的導(dǎo)通壓降為VT1和VT2的發(fā)射結(jié)提供偏置電壓。通常偏置電壓僅略大于死區(qū)電壓，使VT1

和VT2處于微導(dǎo)通狀態(tài)，避開(kāi)輸入特性的死區(qū)，以免產(chǎn)生失真；VT1

、VT2的靜態(tài)基極電流較小，在甲乙類(lèi)狀態(tài)。若沒(méi)有RB1、RB2和VD1

、VD2組成的偏置電路，偏置電流為零，兩管均在乙類(lèi)狀態(tài)，雖然效率比甲乙類(lèi)高，但在輸入信號(hào)ui低于死區(qū)電壓時(shí)，兩管都截止，負(fù)載上無(wú)電流，輸出電壓會(huì)產(chǎn)生失真，這種現(xiàn)象稱(chēng)為交越失真，即正負(fù)半周交替過(guò)渡時(shí)出現(xiàn)的失真。

輸入信號(hào)（動(dòng)態(tài)）時(shí)，由于二極管的動(dòng)態(tài)電阻很小，VT1

和VT2的基極近乎交流短路，使兩個(gè)基極所加的輸入信號(hào)近于相等。為正則VT1導(dǎo)通，VT2

截止，電流由＋Ucc→VT1→RL形成回路，使輸出電壓Uo為正；當(dāng)ui為負(fù)時(shí)，則VT2

導(dǎo)通VT1截止，電流由－Ucc→VT2→RL形成回路，使uo為負(fù)?？梢?jiàn)，在ui正負(fù)極性變化時(shí)，VT1

、VT2輪流導(dǎo)通，互補(bǔ)對(duì)方的不足，使負(fù)載上合成一個(gè)與相應(yīng)的波形，且兩管的工作情況完全對(duì)稱(chēng)，所以稱(chēng)這種電路為互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路?；パa(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路在實(shí)際的集成運(yùn)放輸出級(jí)得到了廣泛的應(yīng)用。

由于電路的輸出端不經(jīng)電容耦合，直接接至負(fù)載，故稱(chēng)這種電路為無(wú)輸出電容的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)OCL（Output——Capacitorless）電路。OCL電路需要兩個(gè)電源，有時(shí)顯得不太方便，在一些信號(hào)頻率較高的場(chǎng)合，可使用單電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路。電路如圖4.1.8所示，通過(guò)電容C將負(fù)載電阻接至兩管的發(fā)射極。靜態(tài)時(shí)，通過(guò)靜態(tài)設(shè)置，使得K點(diǎn)的電位為，則電容C的充電電壓為 動(dòng)態(tài)時(shí)，在正弦輸入信號(hào)的正半周，VT1導(dǎo)通，VT2截止，電流由VT1管經(jīng)過(guò)電容流向負(fù)載，同時(shí)想電容充電，充電至。在負(fù)半周，VT1截止，VT2導(dǎo)通，已充電至的電容C起著電源的作用，通過(guò)VT2向負(fù)載放電。只要選擇時(shí)間常數(shù)RLC足夠大（遠(yuǎn)大于信號(hào)周期），就可以認(rèn)為電容C可以替代電源的作用。這種電路的輸出是通過(guò)電容耦合到負(fù)載的，而不是采用傳統(tǒng)的變壓器耦合，故稱(chēng)為無(wú)輸出變壓器的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)OTL(Output

Transformerless)電路。

圖4.1.7OCL互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路

圖4.1.8OTL互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路【例4.1.1】

試分析圖4.1.7所示OCL電路的最大效率。解由圖4.1.6（b）可以看出，當(dāng)工作點(diǎn)下移至?xí)r，輸出信號(hào)電壓的最大不失真幅值，晶體管不進(jìn)入飽和狀態(tài)為限制，若飽和壓降V，則

V若忽略工作的飽和壓降，輸出電壓的最大幅值由式4.1.8得負(fù)載上得到的交流功率因?yàn)橐粋€(gè)管子僅在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，因此一個(gè)管子的輸出電流平均值

則一個(gè)電源提供的功率雙電源提供的功率于是由式4.1.9得到理想情況下OCL功率放大電路的效率最大為

4.1.4運(yùn)算放大器的分析特點(diǎn)

集成運(yùn)放的產(chǎn)品型號(hào)較多，但工作原理相似，其圖形符號(hào)如圖4.1.9所示。它有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。其中“+”端稱(chēng)為同相輸入端，“－”端稱(chēng)為反相輸入端。信號(hào)電壓從同相端與地之間輸入稱(chēng)為同相輸入；信號(hào)電壓從反相端與地之間輸入稱(chēng)為反相輸入。因此這里的“同相”是指輸出電壓與同相輸入電壓的相位相同，“反相”是指輸出電壓與反相輸入 電壓的相位相反。若信號(hào)電壓從兩輸入端之間輸入或兩輸入端對(duì)地都有信號(hào)輸入，稱(chēng)為差分輸入。

1．集成運(yùn)放的電壓傳輸特性 集成運(yùn)放的電壓傳輸特性是指開(kāi)環(huán)時(shí)輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系曲線，即。集成運(yùn)放的電壓傳輸特性如圖4.1.10所示，它包括一個(gè)線性區(qū)和兩個(gè)飽和區(qū)。 在線性區(qū)，輸出電壓uo與兩輸入端之間的電壓ui為線性關(guān)系。即

(4.1.10)

式中u+和u_分別是同相輸入端和反相輸入端對(duì)地的電壓，Aod是開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)或增益。在正向飽和區(qū)或負(fù)向飽和區(qū)，集成運(yùn)放的輸出電壓和輸入電壓不是線性關(guān)系。其中,+和－分別為輸出正飽和電壓和負(fù)飽和電壓，理想情況下他們 分別等于正、負(fù)電源的電壓值。

由于集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)差模電壓增益非常大，輸出電壓為有限值，使得集成運(yùn)放的線性區(qū)很窄，在開(kāi)環(huán)的情況下很容易進(jìn)入圖4.1.9集成運(yùn)放的圖形符號(hào)圖4.1.10集成運(yùn)放的電壓傳輸特性

非線性區(qū)，集成運(yùn)放只有引入深度負(fù)反饋(見(jiàn)4.2節(jié))，才能在線性區(qū)穩(wěn)定工作。因此在電路結(jié)構(gòu)上必須存在從輸出端到反相輸入端的負(fù)反饋電路，使得凈輸入信號(hào)幅度足夠小，集成運(yùn)算放大器才能工作在線性區(qū)。

2．集成運(yùn)放的主要參數(shù)和理想條件

（1）開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)

集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)是指運(yùn)放沒(méi)有接外部反饋（稱(chēng)開(kāi)環(huán)）時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)，也稱(chēng)開(kāi)環(huán)電壓增益，常用dB（分貝）表示，定義為：

(dB)(4.1.11)

理想情況下，開(kāi)環(huán)差模電壓增益→∞；實(shí)際開(kāi)環(huán)差模電壓增益一般在80dB~140dB。

（2）共模抑制比

集成運(yùn)放的共模抑制比的定義與差分放大電路相同。值越大，集成運(yùn)放抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。理想情況下，→∞；實(shí)際的一般為70dB~130dB。（3）最大共模輸入電壓

集成運(yùn)放對(duì)共模信號(hào)有抑制作用，若共模輸入電壓超過(guò)一定極限數(shù)值時(shí)運(yùn)放將不能正常工作甚至損壞，是集成運(yùn)放的最大共模輸入電壓。

（4）輸入電阻和輸出電阻

理想情況下→∞；一般為105~1011Ω。理想情況下，→0；一般為幾十至幾百歐。

(5)輸入偏置電流集成運(yùn)放兩輸入端靜態(tài)電流的平均值，實(shí)際一般為納安或微安級(jí)。（6）輸入失調(diào)電壓

指理想集成運(yùn)放由于輸入級(jí)參數(shù)不對(duì)稱(chēng)等原因，實(shí)際的集成運(yùn)放輸入為零時(shí)輸出并不為零，其數(shù)值為使輸出為零在輸入端所要加的補(bǔ)償電壓，要求的值越小越好。（7）最大差模輸入電壓 它是指運(yùn)放的輸入端之間所能承受的最大電壓值，超過(guò)這一數(shù)值，運(yùn)放的輸入級(jí)差放中的一個(gè)管子將會(huì)發(fā)生反向擊穿等。這些參數(shù)及要求，在相關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)上都有具體數(shù)據(jù)說(shuō)明，可供選用。

3．理想集成運(yùn)放的特點(diǎn)分析 常用集成運(yùn)放具有很高的開(kāi)環(huán)電壓增益和共模抑制比，輸入電阻很大，輸出電阻很小。因此，在實(shí)際應(yīng)用中可將集成運(yùn)放理想化，即看作理想集成運(yùn)放來(lái)分析。圖4.1.11與4.1.12所示為理想運(yùn)放的符號(hào)及其電壓傳輸特性曲線。

圖4.1.11理想運(yùn)放的符號(hào)圖4.1.12電壓傳輸特性曲線（1）在線性區(qū)工作時(shí)的特點(diǎn)分析由上述曲線可知，當(dāng)理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，具有以下特點(diǎn)：

①虛斷。由于理想運(yùn)放的ri→∞，所以反相輸入端電流和同相輸入端電流均為零。即（4.1.12）這說(shuō)明兩個(gè)輸入端之間相當(dāng)于斷路，但又未真正斷路，故稱(chēng)為虛斷。

②虛短和虛地。由于理想運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益→∞，而輸出電壓為為零。即

于是，可認(rèn)為同相輸入端對(duì)地電壓和反相輸入端對(duì)地電壓相等。即（4.1.13） 這說(shuō)明兩個(gè)輸入端之間相當(dāng)于短路，但又未真正短路，故稱(chēng)為虛短。當(dāng)又稱(chēng)為虛地。

③輸出為恒壓源。由于理想運(yùn)放的輸出電阻ro→0，所以當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，其輸出電壓uo在有載和空載時(shí)不變，輸出為恒壓源。（2）在非線性區(qū)工作時(shí)的特點(diǎn)分析當(dāng)理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，具有以下特點(diǎn)：①理想運(yùn)放的輸出電壓uo的值只有兩種可能當(dāng)u+>u－時(shí)，uo＝＋Uom

（4.1.14）當(dāng)u+<u－時(shí)，uo＝-Uom

（4.1.15）

②理想運(yùn)放的輸入電流等于零如上所述，理想運(yùn)放工作在線性區(qū)或非線性區(qū)時(shí)，各有不同的特點(diǎn)。因此，在分析各種應(yīng)用電路的工作原理時(shí)，首先必須

判斷其中的集成運(yùn)放究竟工作在哪個(gè)區(qū)域。 理想集成運(yùn)放的上述特點(diǎn)，是簡(jiǎn)化分析和計(jì)算運(yùn)放電路的基 本依據(jù)。雖然理想運(yùn)放與實(shí)際運(yùn)放之間存在一定差別，但誤差很 小，在工程上是可以忽略的。因此本書(shū)除了分析反饋?zhàn)饔猛?，?分析其他集成運(yùn)放電路時(shí)，若無(wú)特別說(shuō)明，均認(rèn)為集成運(yùn)放是理 想的。

【思考與練習(xí)】4.1.1差分放大電路在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是什么？

4.1.2雙端輸入-雙端輸出差分放大電路為什么能抑制零點(diǎn)漂移？為什么共模反饋電阻能提高零點(diǎn)漂移的效果？是不是越大越好？為什么不影響差模信號(hào)的放大效果？

4.1.3理想運(yùn)算放大器在線性區(qū)和飽和區(qū)各有何特點(diǎn)？分析方法有何不同？4.2集成運(yùn)放中的負(fù)反饋

由集成運(yùn)放的特點(diǎn)可知，集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)差模電壓增益通常很大。因此，要使運(yùn)放工作在線性區(qū)，必須引入深度負(fù)反饋，以減小直接施加在集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端的凈輸入電壓。如果運(yùn)放沒(méi)有引入反饋（處于開(kāi)環(huán)），或引入了正反饋，那么運(yùn)放就工作在非線性區(qū)?？梢?jiàn)，在集成運(yùn)放的線性應(yīng)用中，反饋的引入是很重要的。因此，在討論集成運(yùn)放的應(yīng)用之前，先介紹反饋的基本概念和負(fù)反饋的四種基本類(lèi)型。

4.2.1基本概念

反饋就是將電路的輸出信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部通過(guò)一定的電路（反饋電路）送回到電路的輸入回路。反饋到輸入回路的信號(hào)稱(chēng)為反饋信號(hào)。反饋信號(hào)與外部輸入信號(hào)疊加，產(chǎn)生凈輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了輸出信號(hào)對(duì)輸入的控制。 反饋分為正反饋和負(fù)反饋兩大類(lèi)。若反饋信號(hào)使輸入信號(hào)作用增強(qiáng)，稱(chēng)為正反饋；反之，若反饋信號(hào)使輸入信號(hào)的作用減弱，稱(chēng)為負(fù)反饋。負(fù)反饋有自動(dòng)穩(wěn)定的作用，在3.3.3節(jié)介紹的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)電路，就是通過(guò)射極電阻RN的負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用，使靜態(tài)電流Ic在溫度變化時(shí)穩(wěn)定不變。本節(jié)主要討論放大電路的負(fù)反饋。

1.反饋環(huán)方框圖 圖4.2.1所示是反饋環(huán)方框圖，它由兩部分組成，是基本的放大電路，它可以是單級(jí)或多級(jí)的；是反饋電路，它是放大電路輸入和輸出的聯(lián)系環(huán)節(jié)。電路中是否存在輸出回路與輸入回圖4.2.1反饋放大電路方框圖

路相連接的通路，即反饋電路，是判別電路中有無(wú)反饋的關(guān)鍵。 基本放大電路和反饋電路構(gòu)成一個(gè)閉合環(huán)路，簡(jiǎn)稱(chēng)為閉環(huán)，表示信號(hào)，既可以表示電壓，又可以表示電流。箭頭所指方向?yàn)樾盘?hào)傳遞方向。圖中比較環(huán)節(jié)將反饋信號(hào)和輸入信號(hào)進(jìn)行比較（疊加）后決定凈輸入信號(hào)，如前所述，若與極性相反，則使減小，為負(fù)反饋，常用于放大電路中，用于改善放大電路的性能；若與極性相同，則使增強(qiáng)，為正反饋，主要用于實(shí)現(xiàn)振蕩過(guò)程的建立。 判斷電路的反饋極性，即它是正反饋還是負(fù)反饋，通常采用瞬時(shí)極性法。所謂瞬時(shí)極性是指電路中某點(diǎn)對(duì)地的瞬時(shí)極性。具體的判別方法為，設(shè)定輸入信號(hào)在某一瞬間的極性，按照放大電路的信號(hào)流動(dòng)方向， 沿反饋環(huán)一周，標(biāo)出各點(diǎn)信號(hào)的瞬時(shí)極性，比較輸入信號(hào)與反饋到輸入端的信號(hào)極性。極性相同時(shí)，增強(qiáng)了輸入信號(hào)為正反饋；極性相反時(shí)，削弱了輸入信號(hào)為負(fù)反饋。

2．反饋基本關(guān)系式 對(duì)于負(fù)反饋放大電路，圖4.2.1中xf與xi極性相反，基本放大電路的凈輸入信號(hào)為 (4.2.1)

基本放大電路的輸出信號(hào)x0與凈輸入信號(hào)xd之比稱(chēng)為開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)或開(kāi)環(huán)增益，用A表示，即（4.2.2) 引入反饋后的輸出信號(hào)xo與輸入信號(hào)xi之比稱(chēng)為閉環(huán)放大倍數(shù)或閉環(huán)增益，用Af表示，即（4.2.3） 反饋信號(hào)xf與輸出信號(hào)xo之比稱(chēng)為反饋系數(shù)，用表示，即（4.2.4） 綜合以上式子得到（4.2.5）式(4.2.5)是反饋放大電路的基本關(guān)系式，它表示Af、A和F三者的關(guān)系。其中，F(xiàn)A稱(chēng)為環(huán)路放大倍數(shù)。 由式（4.2.5）可見(jiàn)，放大電路引入負(fù)反饋后，使放大倍數(shù)減小，即。愈大，愈小，表明負(fù)反饋愈強(qiáng)。所以常將稱(chēng)為反饋深度。當(dāng)滿(mǎn)足的條件時(shí)，稱(chēng)為深度負(fù)反饋。此時(shí)，閉環(huán)放大倍數(shù)幾乎與開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)無(wú)關(guān)，即 （4.2.6）式（4.2.6）簡(jiǎn)化了負(fù)反饋放大電路的計(jì)算，并指出深度負(fù)反饋放大電路有很高穩(wěn)定性，只要反饋采用高穩(wěn)定性的元件就能滿(mǎn)足。【例4.2.1】

已知某反饋放大電路的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)（即80dB），當(dāng)反饋系數(shù)，求閉環(huán)放大倍數(shù)。

解先求反饋深度 （即40.09dB）,則閉環(huán)放大倍數(shù) （即39.91dB）用式4.2.6近似計(jì)算（因?yàn)椋?，則（即40dB）

與精確計(jì)算相比，誤差為1%。因此當(dāng)電路中引入負(fù)反饋時(shí)，采用4.2.6式計(jì)算閉環(huán)放大倍數(shù)在工程上是完全允許的。4.2.2負(fù)反饋類(lèi)型

負(fù)反饋有不同的類(lèi)型。從輸入端看，根據(jù)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端的連接方式的不同，負(fù)反饋可分為串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋。從輸出端看，根據(jù)反饋信號(hào)采樣方式的不同，負(fù)反饋可分為電壓反饋和電流反饋；因此，綜合輸入端與輸出端，負(fù)反饋有四種類(lèi)型，即電壓串聯(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。為達(dá)到不同的目的和要求，放大電路可選用不同類(lèi)型的負(fù)反饋。判斷一個(gè)電路的負(fù)反饋類(lèi)型，可采用以下的判別方法。判斷電路是電壓反饋還是電流反饋，要從放大電路的輸出端看反饋電路采樣的是輸出電壓信號(hào)還是電流信號(hào)。判斷電路是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋，要從放大電路的輸入端看反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓形式還是以電流形式比較求和，如果以電壓信號(hào)比較，為串聯(lián)反饋；以電流信號(hào)比較，為并聯(lián)反饋。1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋

圖4.2.2所示是電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路的框圖和典型電路。在圖4.2.2（a）中比較環(huán)節(jié)的“+”、“-”號(hào)表示與極性相反，為負(fù)反饋。在圖4.2.2(b)的典型電路中，集成運(yùn)放即為基本放大環(huán)節(jié)，和構(gòu)成反饋環(huán)節(jié)，輸入電壓信號(hào)通過(guò)加在運(yùn)放的同相端上。（a）電路框圖(b)典型電路圖4.2.2電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路在圖中，設(shè)輸入電壓為正（用“”表示），根據(jù)集成運(yùn)放同相輸入端的概念，得知輸出電壓為正，輸出電壓uo通過(guò)Rf和R1分壓后得到的反饋電壓uf也為正，而uf加于集成運(yùn)放的反相端。可見(jiàn)集成運(yùn)放的凈輸入電壓 。這一關(guān)系式說(shuō)明了三點(diǎn)：（1）引入反饋后使凈輸入電壓減小，為負(fù)反饋；（2）反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在回路中彼此串聯(lián)（即以電壓量作比較），為串聯(lián)反饋；（3）若忽略集成運(yùn)放輸入端的電流，則（4.2.7）可見(jiàn)反饋電壓uf取決于輸出電壓uo，而與負(fù)載電阻RL接入與否無(wú)關(guān)，為電壓反饋。因此圖4.2.2(b)為電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路的框圖和典型電路如圖4.2.3所示。在圖4.2.3(b)電路中，用瞬時(shí)極性法標(biāo)出了ui和uo的相對(duì)極性以及各電流的方向，顯然在輸入回路中，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是以電流量進(jìn)行比較，且引入反饋后使凈輸入電流減小，即，為并聯(lián)負(fù)反饋；而反饋電流

（4.2.8）由于u-很小，因此if取決于輸出電壓uo，而與RL接入與否無(wú)關(guān)，故為電壓反饋。因此該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路。（a）電路框圖（b）典型電路圖4.2.3電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路

3.電流串聯(lián)負(fù)反饋圖4.2.4所示為電流串聯(lián)負(fù)反饋電路的框圖和典型電路。在圖4.2.4(b)電路中，RL為負(fù)載電阻，接在輸出端和反相輸入端之間，它和R1構(gòu)成反饋環(huán)節(jié)。用瞬時(shí)極性法標(biāo)出各電壓極性和電流方向如圖。顯然，故為串聯(lián)負(fù)反饋；由于流入反相端的電流很小，故反饋電壓（4.2.9）若負(fù)載電阻RL不接（開(kāi)路），則io=0，反饋量消失，可見(jiàn)反饋電壓uf取決于輸出電流i0，為電流反饋。故此電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋電路。（a）電路框圖（b）典型電路圖4.2.4電流串聯(lián)負(fù)反饋電路

4.電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電路的框圖和典型電路如圖4.2.5所示。在圖4.2.5(b)電路中，RL為負(fù)載電阻，它和Rf、R3構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。用瞬時(shí)極性法可標(biāo)出輸入、輸出端的電壓極性和對(duì)應(yīng)的各電流方向如圖所示，可見(jiàn)，故為并聯(lián)負(fù)反饋；由于u_很?。ń咏悖?，因此if可以看成iL在Rf分流得到。即

（4.2.10）若不接RL（開(kāi)路），則io=0，反饋量消失，顯然，反饋電流if取決于輸出電流io，故為電流反饋。所以此電路為電流并聯(lián)負(fù)反饋電路。（a）電路框圖（b）典型電路圖4.2.5電流并聯(lián)負(fù)反饋電路在判斷負(fù)反饋的類(lèi)型時(shí)，也可參照下面簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行。在輸出端，若反饋電路的采樣信號(hào)和輸出信號(hào)具有公共端，為電壓反饋；否則為電流反饋；在輸入端，若反饋信號(hào)和輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)存在結(jié)點(diǎn)時(shí)，為并聯(lián)反饋，否則為串聯(lián)反饋。4.2.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響

從4.2.1節(jié)中已經(jīng)知道，放大電路引入負(fù)反饋后，凈輸入信號(hào)減小，放大倍數(shù)降低，但以此為代價(jià)，放大電路中的許多性能卻得到了改善。

1．提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性當(dāng)外界條件變化（例如環(huán)境溫度變化、元件老化、電源電壓波動(dòng)和負(fù)載變化）時(shí)，即使放大電路的輸入信號(hào)一定，仍將引起輸出信號(hào)的變化，也就是放大倍數(shù)的變化。如果這種變化的相對(duì)比率較小，則說(shuō)明其穩(wěn)定性較高。用式(4.2.5)中的Af對(duì)A求導(dǎo)，可得到放大倍數(shù)的相對(duì)變化量。即或用式(4.2.5)來(lái)除，得 （4.2.11）上式表明，引入負(fù)反饋后的閉環(huán)放大倍數(shù)相對(duì)變化量是未加負(fù)反饋時(shí)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)相對(duì)變化量的倍，也就是說(shuō)，負(fù)反饋放大倍數(shù)的穩(wěn)定性是無(wú)反饋時(shí)的（）倍。例如當(dāng)時(shí)，如果A變化±10%，則Af只變化±0.1%，可見(jiàn)負(fù)反饋使放大電路的穩(wěn)定性提高了。

2.減小非線性失真由于放大電路中含有非線性元件，因此輸出信號(hào)會(huì)產(chǎn)生非線性失真。引入負(fù)反饋后，可以減小非線性失真。這可用圖4.2.6定性說(shuō)明。設(shè)輸入信號(hào)ui為正弦波，無(wú)反饋時(shí)，輸出波形失真，正半周大負(fù)半周小，如圖4.2.6(a)所示。引入負(fù)反饋后，反饋系數(shù)F為常數(shù)，故反饋信號(hào)uf是和輸出信號(hào)uo一樣的失真波形，uf與輸入信號(hào)ui相減后使凈輸入信號(hào)ud波形變成正半周小而負(fù)半周大的失真波形，這使輸出信號(hào)uo的正負(fù)半周幅度趨于對(duì)稱(chēng)，可見(jiàn)負(fù)反饋使波形失真減小了。圖4.2.6非線性失真的改善從本質(zhì)上說(shuō)，負(fù)反饋是利用了失真的波形來(lái)改善波形的失真，因此只能從一定程度上減小失真，還不能完全消除失真。

3.擴(kuò)展通頻帶通頻帶是放大電路的技術(shù)指標(biāo)，通常要求放大電路有較寬的通頻帶，而引入負(fù)反饋是展寬通頻帶的有效措施之一。圖4.2.7是集成運(yùn)放電路的幅頻特性，由于集成運(yùn)放采用直接耦合，因此在頻率從零開(kāi)始的低頻段放大倍數(shù)基本上為常數(shù)。在無(wú)負(fù)反饋(開(kāi)環(huán))時(shí)，在信號(hào)的高頻段，隨著頻率的增高，開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)下降較快。當(dāng)集成運(yùn)放外部引入負(fù)反饋后，由于負(fù)反饋強(qiáng)度（反饋量）隨輸出信號(hào)幅度變化，輸出信號(hào)幅度大負(fù)反饋強(qiáng)，輸出信號(hào)幅度小時(shí)負(fù)反饋弱，因此在高頻段，輸出信號(hào)幅度減?。妷悍糯蟊稊?shù)減?。?，負(fù)反饋也隨之減弱，從而使幅頻特性趨于平坦，擴(kuò)展了電路的通頻帶。圖4.2.7集成運(yùn)放電路的幅頻特性

4.改變輸入電阻和輸出電阻放大電路引入不同組態(tài)的負(fù)反饋后，對(duì)輸入和輸出電阻將產(chǎn)生不同影響。人們利用各種形式的負(fù)反饋來(lái)改變放大器的輸入和輸出電阻，以滿(mǎn)足實(shí)際工作中提出的特定要求。 輸入電阻是從放大電路輸入端看進(jìn)去的電阻，因而放大電路引入負(fù)反饋后，對(duì)輸入電阻的影響取決于反饋電路與輸入端的連接方式。即取決于電路引入的是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大；并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。而電壓和電流反饋對(duì)輸入電阻沒(méi)有影響。輸出電阻是從放大電路的輸出端看進(jìn)去的等效電阻。引入負(fù)反饋后，對(duì)放大電路輸出電阻的影響取決于反饋電路與輸出端的連接方式。電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即具有恒壓輸出的特性，故使輸出電阻減小。電流負(fù)反饋，具有穩(wěn)定輸出電流的作用，即具有恒流輸出的特性，故使輸出電阻增大。串聯(lián)和并聯(lián)反饋對(duì)輸出電阻沒(méi)有影響。負(fù)反饋對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響與反饋深度有關(guān)，或增大為原來(lái)的倍，或減小為原來(lái)的1/。【思考與練習(xí)】

4.2.1什么是深度負(fù)反饋？怎樣理解“負(fù)反饋愈深，放大倍數(shù)降低愈多，電路工作越穩(wěn)定”？

4.2.2在負(fù)反饋放大電路中，如果反饋系數(shù)發(fā)生變化，閉環(huán)電壓放大倍數(shù)能否保持穩(wěn)定？

4.2.3要實(shí)現(xiàn)下列要求，在交流放大電路中應(yīng)引入哪種類(lèi)型的負(fù)反饋？（1）要求輸出電壓Uo基本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻。（2）要求輸出電流Io基本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻。

4.2.4如果輸入信號(hào)本身已是一個(gè)失真的正弦波，引入負(fù)反饋后能否改善失真？為什么？4.3運(yùn)算放大器的應(yīng)用

運(yùn)算放大器的應(yīng)用可分為線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用兩大方面。當(dāng)集成運(yùn)放外加負(fù)反饋使其工作在線性區(qū)時(shí)，可構(gòu)成比例、加法和減法、積分和微分、對(duì)數(shù)和指數(shù)、乘法和除法等信號(hào)運(yùn)算電路以及有源濾波電路等。當(dāng)集成運(yùn)放在開(kāi)環(huán)、外加正反饋或外接非線性元件時(shí)，它將工作在非線性區(qū)，可構(gòu)成各種電壓比較器和波形發(fā)生器等。本節(jié)介紹部分運(yùn)算放大器的應(yīng)用電路。4.3.1比例運(yùn)算電路

1．反相比例運(yùn)算電路

反相比例運(yùn)算的電路如圖4.3.1所示。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻加在反相輸入端與“地”之間。同相輸入端經(jīng)電阻接地，反饋電阻跨接于反相輸入端與輸出端之間。根據(jù)虛地的概念，即 ，可得出電路的電流圖4.3.1反相比例運(yùn)算電路

根據(jù)虛斷的概念，，則有，經(jīng)整理，可以得到輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式，即因此，反相比例運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)為（4.3.1） 由上式可知，電壓放大倍數(shù)只與電阻的比值有關(guān)，而與運(yùn)放本身的參數(shù)無(wú)關(guān)，且相位相反，故該電路稱(chēng)為反相比例運(yùn)算放大器。通過(guò)調(diào)整的比值可獲得不同的電壓放大倍數(shù)。

圖中的是一個(gè)平衡電阻，其作用是保持運(yùn)放輸入級(jí)電路對(duì)地電阻的對(duì)稱(chēng)性。為此，運(yùn)放兩輸入端的對(duì)地等效電阻應(yīng)該相等。即（4.3.2）由于反饋電阻跨接在輸出端和反相輸入端之間，從輸出端來(lái)看，為電壓反饋；從輸入端來(lái)看，反饋信號(hào)和輸入信號(hào)形成結(jié)點(diǎn)，為并聯(lián)反饋。因此，該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路輸出電壓穩(wěn)定，但輸入電阻并不高。如果希望比例運(yùn)算電路有較大的輸入電阻，可采用同相輸入。

2．同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路如圖4.3.2所示。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻加在同相輸入端與“地”之間。反相輸入端經(jīng)電阻接地，反饋電阻跨接于輸出端與反相輸入端之間。所以，它是電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。根據(jù)虛短的概念，即 ，可以得到

根據(jù)虛斷的概念，因此，不難得出電路的輸出電壓為

那么，同相比例運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)為（4.3.3）由上式可知，只與電阻的比值有關(guān)，而與運(yùn)放本身的參數(shù)無(wú)關(guān)，且輸出電壓與輸入電壓的相位相同，故稱(chēng)為同相比例運(yùn)算放大器。它同樣可通過(guò)調(diào)整的比值來(lái)改變電壓放大倍數(shù)。同理，平衡電阻（4.3.4）同相比例運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)總是大于或等于1。當(dāng)或時(shí)，電路的電壓放大倍數(shù)，即。此時(shí)電路如圖4.3.3所示。

由于這種電路的輸出電壓與輸入電壓不僅幅值相等，而且相位也相同，二者之間是一種“跟隨”關(guān)系，故這種電路稱(chēng)為電壓跟隨器，它是同相比例運(yùn)算放大器的一種特例。圖4.3.2同相比例運(yùn)算電路圖4.3.3電壓跟隨電路【例4.3.1】在圖4.3.4所示的運(yùn)算電路中，若已知電阻=10kΩ，=100kΩ，=100kΩ，=500kΩ，求電壓放大倍數(shù)。圖4.3.4例4.3.1電路解圖4.3.4為兩級(jí)運(yùn)算電路，第一級(jí)為同相比例運(yùn)算電路，其輸出電壓為第二級(jí)電路為反相比例運(yùn)算電路，其輸入信號(hào)為第一級(jí)電路的輸出，所以電路的輸出電壓為則此電路電壓放大倍數(shù)為4.3.2加法和減法運(yùn)算電路

1．加法運(yùn)算電路 加法運(yùn)算電路能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)模擬量的求和運(yùn)算，如圖4.3.5所示為三個(gè)反相輸入信號(hào)的加法運(yùn)算電路。圖4.3.5加法運(yùn)算電路由虛短的概念，即得到由虛斷的概念和疊加原理得到

經(jīng)過(guò)整理，得出輸出電壓與各個(gè)輸入電壓的關(guān)系。即（4.3.5）由上式可見(jiàn)，輸出電壓等于各輸入電壓按不同比例相加。當(dāng) 時(shí)，有（4.3.6）即輸出電壓與各輸入電壓之和成比例，實(shí)現(xiàn)“和放大”。當(dāng) 時(shí)，有 （4.3.7）即輸出電壓等于各輸入電壓之和，實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算。平衡電阻應(yīng)為（4.3.8）加法電路的輸入信號(hào)也可以從同相端輸入，但由于同相輸入加法運(yùn)算電路電阻阻值的調(diào)整和平衡電阻的選取比較復(fù)雜，不如反相輸入加法運(yùn)算電路方便；并且同相輸入時(shí)集成運(yùn)放的兩輸入端承受共模電壓，它不允許超過(guò)集成運(yùn)放的最大共模輸入電壓。因此，實(shí)際中一般很少使用同相輸入的加法電路。

2.減法運(yùn)算電路 在運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端分別輸入信號(hào)，即差分輸入，可以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。它在測(cè)量和控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。如圖4.3.6所示為減法運(yùn)算電路，輸入信號(hào)為和。圖4.3.6減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路可用疊加原理分析。輸出可看作是由兩個(gè)信號(hào)源和分別單獨(dú)作用時(shí)的輸出電壓的代數(shù)和。分析時(shí)，假定一個(gè)信號(hào)單獨(dú)作用，另外一個(gè)信號(hào)短接置零。當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，電路為反相比例運(yùn)算電路，輸出電壓為單獨(dú)作用時(shí)，電路為同相比例運(yùn)算電路。由于電阻的分壓作用，使同相輸入端電位，所以輸出電壓為根據(jù)疊加原理，同時(shí)作用時(shí)的輸出電壓為

（4.3.9）為使集成運(yùn)放兩輸入端的外接電阻平衡，常取，故上式可簡(jiǎn)化為 （4.3.10）可見(jiàn)，輸出電壓與兩輸入電壓之差成正比，故此電路稱(chēng)為差分輸入運(yùn)算電路或差值放大電路。如果，則（4.3.11）即輸出電壓等于各輸入電壓之差，實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。圖4.3.7加減運(yùn)算電路

如果減法運(yùn)算電路的同相或反相端輸入為多路信號(hào)時(shí)，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的加減運(yùn)算。如圖4.3.7所示是同相輸入端和反相輸入端分別有兩個(gè)輸入信號(hào)的加減運(yùn)算電路。 當(dāng)時(shí)，也不難求得輸出電壓與各輸入電壓的關(guān)系。即圖中在只有反相輸入端信號(hào)作用時(shí)，電路是反相輸入加法運(yùn)算電路，在只有同相輸入端信號(hào)作用時(shí)，電路是同相輸入加法運(yùn)算電路，因此該電路也被稱(chēng)為雙端求和運(yùn)算電路。

【例4.3.2】

如圖4.3.8所示為兩個(gè)運(yùn)算放大器組成的高輸入電阻的差動(dòng)放大電路。試求出與，的運(yùn)算關(guān)系式。解本題是由兩級(jí)運(yùn)算放大電路組成，分析時(shí)要逐級(jí)分析，然后再綜合在一起。設(shè)兩級(jí)運(yùn)算放大器的輸出分別是和。第一級(jí)為同相比例運(yùn)算電路，因此有圖4.3.8例4.3.2電路

第二級(jí)運(yùn)算放大器是雙端輸入減法電路，它的兩個(gè)輸入信號(hào)分別是和。設(shè)第二級(jí)運(yùn)算放大電路同相輸入端和反相輸入端電位分別是和，由圖可得

利用“虛短”的概念，有，得到，經(jīng)整理可得。把第一級(jí)結(jié)果代入得到4.3.3積分和微分運(yùn)算電路

1．積分運(yùn)算電路 將反相比例運(yùn)算電路的反饋元件用電容C替代，就構(gòu)成了積分運(yùn)算電路。電路如圖4.3.9所示。 由虛地的概念即和虛斷的概念，得到，所以

從而可以得出輸出電壓

（4.3.12）

上式表明輸出電壓與輸入電壓的積分成正比，式中的為積分環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)。 當(dāng)輸入電壓是幅值為階躍信號(hào)時(shí)，根據(jù)上式輸出電壓 隨時(shí)間變化的表達(dá)式為

（4.3.13）此時(shí)，與時(shí)間t具有線性關(guān)系，輸出電壓隨時(shí)間按線性規(guī)律變化。圖4.3.10是為正向階躍電壓時(shí)，積分運(yùn)算電路的輸出電壓波形。由圖可知，開(kāi)始是線性下降，當(dāng)積分時(shí)間足夠大時(shí)，達(dá)到集成運(yùn)放輸出負(fù)飽和值（），此時(shí)電容C不會(huì)再充電，相當(dāng)于斷開(kāi)，運(yùn)算放大器負(fù)反饋不復(fù)存在，這時(shí)運(yùn)放已離開(kāi)線性區(qū)而進(jìn)入非線性區(qū)工作。所以電路的積分關(guān)系只是在運(yùn)放線性工作區(qū)內(nèi)有效。若此時(shí)去掉輸入信號(hào)（），由于電容無(wú)放電回路，輸出電壓維持在。當(dāng)變?yōu)樨?fù)值時(shí)，電容將反向放電，輸出電壓從開(kāi)始增加。

圖4.3.9積分運(yùn)算電路

圖4.3.10積分運(yùn)算電路的階躍響應(yīng)

在簡(jiǎn)單的RC積分電路中，當(dāng)一定時(shí)，隨著電容充電過(guò)程的進(jìn)行，充電電流不斷衰減，輸出電壓按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，它的線性度較差。在由理想運(yùn)放組成的積分電路中，由于充電電流恒定（），所以輸出電壓是時(shí)間的一次函數(shù)，按線性規(guī)律變化。

【例4.3.3】

在圖4.3.11所示電路中，試求輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式。

解：由圖示電路可以列出圖4.3.11例4.3.11電路而由虛短概念，電路中（反相輸入端為虛地），由虛斷概念，可得（4.3.14） 可見(jiàn)圖4.3.11所示電路是反相比例運(yùn)算電路和積分電路的組合，稱(chēng)之為比例-積分調(diào)節(jié)器，簡(jiǎn)稱(chēng)PI(Proportional

Intergral)調(diào)節(jié)器。它在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制的精度。2．微分運(yùn)算電路 將反相比例運(yùn)算電路中的電阻換成電容，就構(gòu)成了微分運(yùn)算電路，如圖4.3.12所示。圖4.3.12微分運(yùn)算電路由虛短概念可知，（反相輸入端為虛地），因而；再由虛斷概念可知，可以得出 所以，可以得出輸出電壓為（4.3.15） 上式表明輸出電壓與輸入電壓對(duì)時(shí)間的微分成正比，負(fù)號(hào)表示電路實(shí)現(xiàn)反相功能，故稱(chēng)為反相微分運(yùn)算電路。【例4.3.4】求圖4.3.13所示的電路的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式。圖4.3.13例4.3.4電路解：由電路可知（反相輸入端為虛地），因而，再根據(jù)虛斷得出，從而

進(jìn)而可以得出電路的輸出電壓為（4.3.16） 圖4.3.13所示電路是反相比例運(yùn)算電路和微分電路的組合，稱(chēng)之為比例-微分調(diào)節(jié)器，簡(jiǎn)稱(chēng)PD(ProportionalDifferential)調(diào)節(jié)器。若把比例運(yùn)算電路、積分電路與微分電路組合起來(lái)，就得到PID調(diào)節(jié)器。4.3.4電壓比較器

電壓比較器是一種常用的模擬信號(hào)處理電路，它將一個(gè)模擬輸入電壓與一個(gè)參考電壓進(jìn)行比較，并將比較的結(jié)果輸出，比較器的輸出只有兩種可能的狀態(tài)：高電平或低電平。利用集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特性，可以構(gòu)成多種電壓比較器。它是用集成運(yùn)放開(kāi)環(huán)實(shí)現(xiàn)的，有時(shí)為了使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換更加迅速，提高比較精度，也在電路中引入正反饋。電壓比較器在越限報(bào)警、模/數(shù)轉(zhuǎn)換以及各種非正弦波發(fā)生器等方面應(yīng)用廣泛。常用它作為模擬電路和數(shù)字電路的接口電路。下面介紹常見(jiàn)的幾種。

1．過(guò)零比較器圖4.3.14（a）是處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)的集成運(yùn)放就是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)零比較器。由于理想運(yùn)放的開(kāi)環(huán)差模增益，因此，當(dāng)時(shí)，＋；當(dāng)時(shí)，－。過(guò)零比較器的傳輸特性如圖4.3.14（b）所示。圖中過(guò)零比較器采用反相輸入方式，如果需要也可采用同相輸入方式。當(dāng)比較器的輸出電壓由一種狀態(tài)跳變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的輸入通常稱(chēng)為閾值電壓或門(mén)限電平，即時(shí)所對(duì)應(yīng)的值，用表示。過(guò)零比較器的閾值電壓=0，故稱(chēng)為過(guò)零比較器。

圖4.3.14過(guò)零比較器圖4.3.15是輸入信號(hào)為正弦波時(shí)輸出電壓的波形。每當(dāng)輸入信號(hào)過(guò)零值，過(guò)零比較器輸出狀態(tài)改變一次，過(guò)零比較器常用于信號(hào)的正負(fù)值檢測(cè)。圖4.3.15過(guò)零比較器工作波形

比較器后面所接的電路，有時(shí)并不希望比較器輸出值高達(dá)，或者希望比較器輸出電壓穩(wěn)定在某一特定數(shù)值，以便與接在輸出端的數(shù)字電路的電平配合，這時(shí)可以用穩(wěn)壓管限幅，如圖4.3.16所示。圖4.3.16限幅比較器在圖4.3.16（a）電路中，VDZ是雙向穩(wěn)壓管作雙向限幅用，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值是，為限流電阻。當(dāng)輸入電壓不等于零時(shí)，運(yùn)放的輸出總能使雙向穩(wěn)壓管中的一個(gè)處于穩(wěn)壓，另一個(gè)處于正向?qū)?，輸出電壓被限制?/p>

或。在圖4.3.16（b）電路中，雙向穩(wěn)壓管接在輸出與反相輸入端之間，為限流電阻。當(dāng)輸入電壓為零時(shí)，由于運(yùn)放的反相輸入端是虛地點(diǎn)，故它的輸出電壓總是略大于雙向穩(wěn)壓管中的一個(gè)的穩(wěn)壓值，使之處于穩(wěn)壓狀態(tài)。該電路具有負(fù)反饋，則運(yùn)算放大器不能進(jìn)入飽和區(qū)而工作在線性區(qū)。此時(shí)，輸出電壓被穩(wěn)壓管大致限制在

或值上。

2．單限比較器單限比較器是指只有一個(gè)閾值電壓的比較器，當(dāng)輸入電壓等于此閾值電壓時(shí)，輸出端的狀態(tài)立即發(fā)生跳變。單限比較器可用于檢測(cè)輸入的模擬信號(hào)是否達(dá)到某一給定的電平。圖4.3.17（a）為單限比較器電路，信號(hào)加在開(kāi)環(huán)運(yùn)放的反相端，參考電壓加在同相端，此比較器稱(chēng)反相比較器；若信號(hào)加在同相端，參考電壓加在反相端，則稱(chēng)同相比較器。該圖所示的單限電壓比較器中，u＋=，，可見(jiàn)其閾值電壓為uT

=。圖4.3.17（b）是比較器的電壓傳輸特性。對(duì)比圖4.3.14(b)與4.3.17(b)的傳輸特性可知，前面介紹的過(guò)零比較器也只有一個(gè)閾值電壓，實(shí)質(zhì)上也屬于單限比較器的范圍，只是閾值電壓等于零而已。圖4.3.17單限比較器當(dāng)信號(hào)是正弦波時(shí)，比較器輸出波形如圖4.3.18所示，其正負(fù)波形的寬度不相等。圖4.3.18單限比較器工作波形

【例4.3.5】在圖4.3.19電路中，試求單限比較器的閾值電壓。解：由圖4.3.19可見(jiàn)，集成運(yùn)放的同相輸入端通過(guò)電阻接地，即，因此，當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，若反相輸入端的電位，則輸出端的狀態(tài)將發(fā)生跳變。此時(shí)的就是單限比較器的閾值電壓。

圖4.3.19例4.3.5電路

根據(jù)虛斷特點(diǎn)，并利用疊加原理可求得此時(shí)反相輸入端的電位為

由上式可解得閾值電壓為（4.3.17）

上例中的單限比較器，參考電壓通過(guò)電阻也接在集成運(yùn)放的反相輸入端，與輸入電壓接成求和電路的形式，因此這種比較器也稱(chēng)為求和型單限比較器。

3．滯回比較器單限比較器具有電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但是抗干擾能力比較差。如果輸入電壓受到干擾或噪聲的影響，在閾值電壓上下波動(dòng)，則輸出電壓將在高、低兩個(gè)電平之間反復(fù)跳變。如在控制系統(tǒng)中發(fā)生這種情況，將對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。圖4.3.20（a）的滯回比較器（又稱(chēng)施密特觸發(fā)器）可以解決這個(gè)問(wèn)題，在電路中，當(dāng)集成運(yùn)放反相輸入端與同相輸入端的電位相等，即時(shí)，輸出端的狀態(tài)將發(fā)生跳變。

其中，由參考電壓及輸出電壓共同決定。而電路中引入了正反饋，運(yùn)放工作在非線性區(qū)，電路的輸出電壓有兩種可能取值即或。相應(yīng)也有兩種取值。因此，使輸出電壓由跳變到，以及由跳變到所需的輸入電壓值是不同的。也就是說(shuō)，這種比較器有兩個(gè)不同的閾值電壓，故傳輸特性呈滯回形狀，如圖4.3.20（b）所示。圖4.3.20滯回比較器

現(xiàn)在來(lái)計(jì)算滯回比較器的兩個(gè)閾值電壓。由疊加原理可求得同相輸入端的電位為

若電路初始狀態(tài)為，當(dāng)逐漸增大時(shí)，使從跳變到所需的閾值電壓用表示，則（4.3.18）若電路初始狀態(tài)為，當(dāng)逐漸減小時(shí)，使從跳變到所需的閾值電壓用表示，則（4.3.19）

兩個(gè)閾值電壓之差（）稱(chēng)為回差或門(mén)限寬度，由以上兩式可求得 （4.3.20）

由上式可見(jiàn)，回差的值與參考電壓無(wú)關(guān)，改變的大小，滯回比較器的輸出特性將平行的右移或左移，但滯回曲線的寬度保持不變。如果將圖4.3.20所示的滯回比較器的同相輸入端電阻由接參考電壓改為接地，則電壓傳輸特性沿縱軸對(duì)稱(chēng)。圖4.3.20電路是反相輸入方式的滯回比較器，若將輸入電壓與參考電壓的位置互換，可得到同相輸入的滯回比較器。滯回比較器引入正反饋后能加速輸出電壓的轉(zhuǎn)變過(guò)程，改善輸出波形在躍變后的陡度；另外，回差提高了電路的抗干擾能力，克服了微小的干擾信號(hào)使輸出電壓發(fā)生誤跳變的缺點(diǎn)。滯回比較器可用于產(chǎn)生矩形波、三角波和鋸齒波等各種非正弦波信號(hào)，也可用于波形變換電路。

4．雙限比較器單限比較器和滯回比較器當(dāng)輸入電壓?jiǎn)畏较蜃兓瘯r(shí)，輸出電壓只跳變一次，因此只能檢測(cè)與一個(gè)電壓值的大小關(guān)系。如果要判斷是否在兩個(gè)給定的電壓之間，就要采用雙限比較器。圖4.3.21（a）是一種雙限比較器，圖4.3.21（b）是其電壓傳輸特性。

4.3.21雙限比較器

當(dāng)輸入電壓

時(shí)，運(yùn)放A1

、A2均輸出低電平，VD1

、VD2均截止，輸出電壓為低電平。當(dāng)輸入電壓

時(shí)，運(yùn)放A1輸出低電平，A2輸出高電平，于是VD1截止，VD2導(dǎo)通，則輸出電壓為高電平。當(dāng)輸入電壓

時(shí)，運(yùn)放A1輸出高電平，A2輸出低電平，于是VD1導(dǎo)通，VD2截止，輸出電壓也是高電平。這種比較器有兩個(gè)閾值電壓，和。其中，。由于雙限比較器的傳輸特性形狀像一個(gè)窗孔，又稱(chēng)為窗孔比較器?！舅伎寂c練習(xí)】4.3.1什么叫做“虛地”？把運(yùn)放的兩個(gè)輸入端直接接起來(lái)，是否會(huì)影響運(yùn)算放大器的工作？4.3.2在同相比例運(yùn)算電路中，集成運(yùn)放是否有共模輸入信號(hào)，為什么？4.3.3在圖4.3.1所示的反相比例運(yùn)算電路中，如果已知，那么電路的電壓放大倍數(shù)是多大？這樣的電路有什么特點(diǎn)？正弦波振蕩電路用來(lái)產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦交流信號(hào)的。它的頻率范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆赫以上；輸出功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦。正弦波振蕩電路是無(wú)線電通信、廣播系統(tǒng)的重要組成部分，也經(jīng)常應(yīng)用在測(cè)量、遙控和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。探討正弦波振蕩電路原理的關(guān)鍵就是要找到保證振蕩電路產(chǎn)生等幅持續(xù)振蕩的平衡條件，保證振蕩電路從無(wú)到有地建立起振蕩的起振條件，以及如何確立振蕩電路的振蕩頻率。

4.4正弦波振蕩電路

1．自勵(lì)振蕩的平衡條件 一個(gè)放大電路，在沒(méi)有外加輸入信號(hào)的情況