中職-電工電子技術(shù)第八章-放大器基礎(chǔ)

楊凌《電工電子技術(shù)》第8章放大器基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)出版社

放大器基礎(chǔ)放大器是最基本、最常用的電子線路，它利用三極管和場效應(yīng)管的放大作用，將微弱的電信號進(jìn)行放大，從而驅(qū)動負(fù)載工作。例如從收音機(jī)天線接收到的信號或者從傳感器獲得的信號，通常只有微伏或毫伏數(shù)量級，必須經(jīng)過放大才能驅(qū)動喇叭或者執(zhí)行元件。放大器的應(yīng)用非常廣泛，從人們?nèi)粘Ｉ罱佑|比較多的家用電器到工程上用到的精密測量儀表、復(fù)雜的控制系統(tǒng)等，其中都有各種各樣不同類型、不同要求的放大器。根據(jù)工作頻率的不同，放大器可分為高頻放大器和低頻放大器。工業(yè)電子技術(shù)中主要用到的是低頻放大器，其工作頻率在20kHz以下，本章主要討論低頻放大器。8.1放大器概述一、放大的概念電子電路放大的基本特征是功率放大，其實(shí)質(zhì)就是一種能量的控制和轉(zhuǎn)換作用。放大器是利用半導(dǎo)體器件（三極管或場效應(yīng)管）的放大和控制作用，將直流電源的能量轉(zhuǎn)換成負(fù)載所獲得的能量。放大器聲音聲音話筒（傳感器）揚(yáng)聲器（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）8.1放大器概述二、放大器的主要性能指標(biāo)1.放大倍數(shù)放大倍數(shù)（也稱增益）是衡量放大器放大能力的重要指標(biāo)。有四種不同類型的放大倍數(shù)，但常用的有以下兩種。（1）電壓放大倍數(shù)Au

+U′o

－+Uo－

+Us

－+Ui－RiRsIiRoRLIoRiRo8.1放大器概述式中，Uo與Ui分別表示輸出電壓與輸入電壓的正弦有效值。電壓放大倍數(shù)表示放大器放大電壓信號的能力。（2）電流放大倍數(shù)Ai式中，Io與Ii分別表示輸出電流與輸入電流的正弦有效值。電流放大倍數(shù)表示放大器放大電流信號的能力。8.1放大器概述2.輸入電阻Ri

由P3頁圖可見，當(dāng)輸入電壓加到放大器的輸入端時(shí)，在該端口產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的輸入電流，也就是說，從放大器的輸入端向內(nèi)看進(jìn)去相當(dāng)于有一個(gè)等效電阻，這個(gè)電阻就是放大器的輸入電阻，它定義為外加輸入電壓與相應(yīng)的輸入電流的有效值之比，即

Ri表征了放大器對信號源的負(fù)載特性。對輸入為電壓信號的放大器，Ri越大，放大器對信號源的影響越?。欢鴮斎霝?.1放大器概述電流信號的放大器，Ri越小，放大器對信號源的影響越小。因此，放大器輸入電阻的大小應(yīng)視需要而定。3.輸出電阻Ro

在放大器的輸入端加信號，如果改變接到輸出端的負(fù)載，則輸出電壓Uo也要隨之改變。這種情況就相當(dāng)于從輸出端看進(jìn)去，好像有一個(gè)具有內(nèi)阻Ro的電壓源U′o，如P3頁圖所示，通常把Ro稱為輸出電阻。在實(shí)際中，輸出電阻Ro可按如下方法獲得，測出負(fù)載開路時(shí)的輸出電壓U′o，再測出接上負(fù)載RL時(shí)的輸出電壓Uo，由8.1放大器概述P3頁圖可得于是

Ro是表征放大器帶負(fù)載能力的指標(biāo)。若為電壓型負(fù)載，Ro愈小，帶載能力愈強(qiáng)；若為電流型負(fù)載，Ro愈大，帶載能力愈強(qiáng)。因此放大器輸出電阻的大小應(yīng)視負(fù)載的需要而設(shè)計(jì)。4.最大輸出幅度Uomax(Iomax)

表示在輸出波形沒有明顯失真的情況下，放大器能夠提供給負(fù)載的最大輸出電壓（或最大輸出電流）。8.1放大器概述5.最大輸出功率Pom和效率η

Pom表示在輸出波形基本不失真的情況下，放大器能夠向負(fù)載提供的最大輸出功率。

η定義為放大器的最大輸出功率Pom與直流電源提供的功率PV之比，即6.通頻帶BW

通頻帶用于衡量放大器對不同頻率信號的放大能力。它定義為放大倍數(shù)下降到中頻放大倍數(shù)Am的0.707倍時(shí)所對應(yīng)8.1放大器概述O放大器的通頻帶0.707AmAmfABW除了以上介紹的幾項(xiàng)性能指標(biāo)外，在實(shí)際工作中還可能涉及到放大器的其他性能指標(biāo)，如非線性失真系數(shù)、溫度漂移、信噪比、允許工作溫度范圍等等，

的頻率范圍，如下圖所示。8.2共射放大器由三極管構(gòu)成的單管放大器是所有放大器中最簡單的形式，它有三種基本接法，即共射、共集、共基接法，本節(jié)以單管共射放大器為例，討論基本放大器的構(gòu)成和工作原理。一、放大器的構(gòu)成原則

1.放大器中必須有直流電源，以保證放大管放大時(shí)的合理偏置，并為放大器提供能源。

2.輸入信號必須能夠作用于放大管的輸入回路，并產(chǎn)生能夠控制放大管輸出電流的電流（或電壓）信號。

3.輸出回路的接法，應(yīng)當(dāng)保證放大管輸出的動態(tài)電流能夠8.2共射放大器作用于負(fù)載。

4.必須合理地設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)（Q點(diǎn)），以保證放大器不失真的放大。二、共射放大器的組成

iCiB+uBE－+uCE－（a）原理電路輸入回路+uo－++UCC－

+UBB

－+ui－C1RCRBVTC2RL+輸出回路iE+uCE－iB+uBE－++ui－C1RCRB+UCCVT+uo－C2RL+iEiC（b）簡化畫法8.2共射放大器其中各元件的作用如下。1.三極管VT它是整個(gè)放大器的核心元件，用來實(shí)現(xiàn)放大作用。2.基極直流電源UBB它保證三極管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置，為基極提供偏置電流。3.基極偏置電阻RB其作用是為三極管提供合適的基極偏置電流，并使發(fā)射結(jié)獲得必須的正向偏置電壓。調(diào)節(jié)RB的大小可使放大器獲得合適的Q點(diǎn)，RB的阻值一般在幾十千歐至幾百千歐的范圍內(nèi)。8.2共射放大器4.集電極直流電源UCC它保證三極管的集電結(jié)處于反向偏置，以確保三極管工作在放大狀態(tài)。同時(shí)為放大器提供能源。5.集電極負(fù)載電阻RC其作用是將集電極電流iC的變化轉(zhuǎn)換成集—射電壓uCE的變換，以實(shí)現(xiàn)電壓放大。同時(shí)，電源UCC通過RC加到三極管上，使三極管獲得合適的工作電壓，所以RC也起直流負(fù)載的作用。RC的阻值一般在幾千歐到幾十千歐的范圍內(nèi)。6.耦合電容C1和C28.2共射放大器其作用是“隔離直流，傳送交流”。

C1用來隔斷放大器與信號源之間的直流通路；C2用來隔斷放大器與負(fù)載之間的直流通路。此外，C1和C2還起著交流耦合的作用，保證交流信號順利地通過放大器。C1和C2通常選用容量大、體積小的電解電容，其容量一般為幾微法到幾十微法，連接時(shí)電容的正極接高電位，負(fù)極接低電位。7.負(fù)載電阻RL它是放大器的外接負(fù)載，可以是耳機(jī)、揚(yáng)聲器或其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可以是后級放大器的輸入電阻。8.2共射放大器

P12頁圖（b）是共射放大器的簡化形式。圖（a）需要兩個(gè)直流電源（UCC、UBB）供電，這在實(shí)際中是很不方便的?；鶚O回路不必單獨(dú)使用電源，可以通過RB直接取自UCC來獲得基極直流電壓，從而使發(fā)射結(jié)處于正向偏置。這樣，整個(gè)電路就只用一個(gè)直流電源UCC。

三、放大器工作情況分析放大器是以直流為基礎(chǔ)進(jìn)行交流放大的，其中既含有直流分量又含有交流分量，為了討論的方便，對放大器中各電壓、電流符號的規(guī)定如下頁表所示。8.2共射放大器直流量（靜態(tài)值）交流量總電壓或總電流基本表達(dá)式瞬時(shí)值有效值基極電流IBibIbiBiB=IB+ib集電極電流ICicIciCiC=IC+ic基-射電壓UBEubeUbeuBEuBE=UBE+ube集-射電壓UCEUceUceuCEuCE=UCE+uce1.靜態(tài)工作情況放大器輸入端不加信號，即ui=0時(shí)，由于直流電源的存在，電路中存在直流電壓和直流電流，放大器的這種工作狀態(tài)稱之為靜態(tài)。放大器靜態(tài)值的大小反映了電路是否具有進(jìn)行交流放8.2共射放大器大的合適的直流基礎(chǔ)。靜態(tài)值的確定可按如下方法進(jìn)行。（1）電路估算法畫出放大器的直流通路（畫直流通路時(shí),電容視為開路，電感視為短路），如右下圖所示。列輸入、輸出回路的KVL方程，進(jìn)而確定靜態(tài)電流（IBQ、ICQ）和靜態(tài)電壓（UBEQ、UCEQ）。對輸入回路，應(yīng)用KVL得

+

UBEQ

－IBQRCRB+UCCVTICQ+UCEQ－RBIBQ+UBEQ=UCC

ICQ≈βIBQ

8.2共射放大器對輸出回路，應(yīng)用KVL得RCICQ+UCEQ=UCC

故UCEQ=UCC－ICQRC

（2）圖解法在三極管的輸入特性曲線上作輸入回路直流負(fù)載線［RBIBQ+UBEQ=UCC即為輸入回路直流負(fù)載線程］,由二者的交點(diǎn)即可確定UBEQ和IBQ，如右圖所示。

直流負(fù)載線UCCRBQ）OUCCUBEIBUBEQIBQ在三極管的輸出特性曲線上作輸出回路直流負(fù)載線

［

RCICQ+UCEQ=UCC

即為輸出8.2共射放大器回路直流負(fù)載線程］,由它與三極管某條輸出特性曲線（由IBQ確定）的交點(diǎn)即可確定UCEQ和ICQ，如下圖所示。Q2Q1Q直流負(fù)載線OICUCCUCEIB=IBQUCCRCUCEQICQ圖解法可以很直觀地分析和了解放大器的Q點(diǎn)是否合適。對于放大器，要求獲得盡可能大的Uomax或Iomax，Q點(diǎn)的設(shè)置非8.2共射放大器常重要，若Q點(diǎn)過低（如上頁圖中Q2的位置），輸出波形易產(chǎn)生截止失真；反之，若Q點(diǎn)過高（如上頁圖中Q1的位置）,輸出波形易產(chǎn)生飽和失真。2.動態(tài)工作情況當(dāng)放大器加上輸入信號ui時(shí)，電路中的電壓和電流均在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上作相應(yīng)的變化，放大器的這種工作狀態(tài)稱為動態(tài)。工程上常用“微變等效電路法”分析放大器的動態(tài)工作情況。“微變等效”是指在低頻小信號條件下，將非線性三極管等效成線性電路模型，如下頁圖所示。8.2共射放大器+ube－+uce－BEibVTicCibicE+uce－B+－ubeβibCrbe放大器的動態(tài)分析步驟如下。首先畫出放大器的交流通路（耦合電容、旁路電容作短路處理，直流電源亦視作短路），如右圖所示。+Ui－RCRBVT+Uo－RLIbIc8.2共射放大器之后用三極管的等效模型代替三極管，見下圖，進(jìn)而求出放大器幾項(xiàng)重要的動態(tài)指標(biāo)，如Au、Ri和Ro。Rorbe+Ui－RCRB+Uo－RLRiβIbIbIcIiIo8.2共射放大器Ro≈RC

0uituBEtUBEQiBtIBQiCtICQuCEtUCEQuot0

右圖示出了共射放大器中各電壓、電流的波形，希望有助于讀者進(jìn)一步理解放大器的整體工作情況。8.3射極輸出器+us－+uo－C2RLRsRE+ui－RB+UCC

VTC1++一、射極輸出器的電路組成射極輸出器如下圖（a）所示，其交流通路見下圖（b）。+uo－

+us

－RsVT+ui－RERBRL（a）（b）8.3射極輸出器從交流通路來看，集電極是輸入、輸出回路的公共端，所以射極輸出器又稱共集電極放大器。二、射極輸出器的特點(diǎn)右圖為射極輸出器的微變等效電路。由圖容易得到射隨器的如下特點(diǎn)。

1.電壓放大倍數(shù)小于1

CR′i+Ui－REβibIbrbeRLRs

+Us

－+Uo－IiIcRoRiRBBE射極輸出器的微變等效電路8.3射極輸出器

射極輸出器的電壓放大倍數(shù)小于1但接近1，又因?yàn)槠漭敵鲭妷号c輸入電壓的相位相同，故射極輸出器又稱射極跟隨器。應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然射極輸出器沒有電壓放大作用，但它具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)Ai≈1+β。2.輸入電阻高3.輸出電阻低8.3射極輸出器其中：R′s=Rs//RB

射極輸出器的輸出電阻一般為幾歐到幾百歐。三、射極輸出器的主要用途1.用作輸入級這對于高內(nèi)阻的信號源更為有意義。因?yàn)槿绻盘栐吹膬?nèi)阻很高，而它接一個(gè)輸入電阻很低的放大器，信號電壓主要降在信號源本身的內(nèi)阻上，放大器實(shí)際得到的輸入電壓很小。因此，利用輸入電阻很高的射極輸出器直接與信號源匹配，使信8.3射極輸出器號源內(nèi)阻上的壓降減小，從而使大部分信號電壓傳送到放大器的輸入端。又如測量儀器里的放大器要求高輸入電阻，以減小儀器接入時(shí)對被測電路產(chǎn)生的影響，也常用射極輸出器作為輸入級。2.用作輸出級放大器的輸出電阻愈低，當(dāng)負(fù)載接入后或負(fù)載變動時(shí)，其輸出電壓的波動就愈小，或者說放大器具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力.所以射極輸出器常用作多級放大器的輸出級。3.用作中間隔離級8.3射極輸出器在多級放大器中，將射極輸出器插在兩級放大器之間，利用其輸入電阻高的特點(diǎn)，以提高前一級的電壓增益；利用其輸出電阻低的特點(diǎn)，以減小后一級的信號源內(nèi)阻，從而提高了前、后兩級總的電壓放大倍數(shù)。這樣，就隔離了兩級耦合所帶來的不良影響，這種插在中間的隔離級又稱為緩沖級?！?.4場效應(yīng)管放大器由于場效應(yīng)管具有高輸入電阻的特點(diǎn)，因此，它適用于作為多級放大器的輸入級，尤其對高內(nèi)阻的信號源，采用場效應(yīng)管才能有效地進(jìn)行電壓放大。與三極管放大器類似，場效應(yīng)管放大器有共源極、共漏極和共柵極三種基本接法，它們分別對應(yīng)于三極管放大器的共發(fā)射極、共集電極和共基極接法。場效應(yīng)管放大器的組成原理與三極管放大器一樣，分析方法也一樣，二者的電路結(jié)構(gòu)也類似。在構(gòu)造場效應(yīng)管放大器時(shí)，首要的任務(wù)依然是設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，以保證管※8.4場效應(yīng)管放大器子工作在線性區(qū)。一、場效應(yīng)管的微變等效電路GIdS+Uds－+－UgsgmUgsDGDSB分析場效應(yīng)管放大器的關(guān)鍵問題是如何理解管子在交流小信號條件下的線性等效模型。下圖為場效應(yīng)管的微變等效電路。※8.4場效應(yīng)管放大器二、共源極放大器場效應(yīng)管共源極放大器與三極管共射極放大器在電路結(jié)構(gòu)上類似，其典型電路如下圖（a）所示。下圖（b）為其交流微變等效電路。C1RDRG3CSRSRG2+ui－RG1+UDDVF+uo－C2（a）+Ugs－D（b）RG1RG2+Ui－gmUgsGRG3RD+Uo－RiRoS※8.4場效應(yīng)管放大器由上頁圖（b）可以確定共源極放大器的幾項(xiàng)動態(tài)指標(biāo)。

Au=－gmRD

Ri=RG3+RG1//RG2

Ro=RD

三、源極輸出器源極輸出器即共漏極放大器，其結(jié)構(gòu)與射極輸出器類似，特點(diǎn)也相似，具有電壓放大倍數(shù)小于1但接近1，輸入電阻高和輸出電阻低等特點(diǎn)，典型電路如下頁圖（a）所示。下頁圖（b）為其交流微變等效電路。

※8.4場效應(yīng)管放大器+Ugs－RG1RG2+Ui－gmUgsGRG3RS+Uo－RiRoDS（b）C1RG3RSRG2+ui－RG1+UDDVF+uo－C2（a）由圖（b）不難確定Ri=RG3+RG1//RG28.5放大器中的負(fù)反饋負(fù)反饋是改善放大器工作性能的一種重要手段，負(fù)反饋在低頻放大器中應(yīng)用非常廣泛。在其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，負(fù)反饋的應(yīng)用也很普遍，例如自動控制系統(tǒng)就是通過負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的。所以研究負(fù)反饋具有一定普遍意義。一、反饋的概念及閉環(huán)增益方程所謂反饋，是指將某一系統(tǒng)（如放大器）輸出量的一部分或全部通過某種方式引回到其輸入端，從而對輸入量產(chǎn)生影響的物理過程。反饋放大器的方框圖如下頁圖所示。8.5放大器中的負(fù)反饋反饋放大器的基本框圖

·Xo

·Xf

·X′i+基本放大器

·A反饋網(wǎng)絡(luò)

·F

·Xi－其中,

、、和分別表示放大器的輸入信號、凈輸入信號、輸出信號和反饋信號。它們可以是電壓量，也可以是電流量。表示基本放大器的放大倍數(shù)，又稱開環(huán)放大倍數(shù)。

8.5放大器中的負(fù)反饋表示反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸系數(shù)，稱為反饋系數(shù)。

和均為廣義的放大倍數(shù)和反饋系數(shù)。

表示比較環(huán)節(jié)，

和比較后得到。

由上頁圖可以看出

對于負(fù)反饋—反饋深度

8.5放大器中的負(fù)反饋二、反饋的分類及判別方法在實(shí)際的放大器中，可以根據(jù)不同的要求引入各種不同類型的反饋，反饋的分類方法很多。1.正反饋和負(fù)反饋根據(jù)反饋的極性分類，可以分為正反饋和負(fù)反饋。放大器引入反饋后，若反饋信號增強(qiáng)了外加輸入信號的作用，使放大倍數(shù)比原來有所提高，稱之為正反饋；若反饋信號削弱了外加輸入信號的作用，使放大倍數(shù)降低，則稱之為負(fù)反饋。8.5放大器中的負(fù)反饋引入負(fù)反饋可以改善放大電路的性能指標(biāo)，因此在放大電路中被廣泛采用；正反饋多用于振蕩和脈沖電路中。判別正、負(fù)反饋通常用瞬時(shí)極性法。首先假設(shè)輸入信號的瞬時(shí)極性為正（用表示）或負(fù)（用表示），然后逐級推斷電路其他有關(guān)各點(diǎn)信號的瞬時(shí)極性，最后將反饋信號與輸入信號的極性相比較。若反饋信號與外加輸入信號加到輸入級的同一個(gè)電極上，則二者極性相反為負(fù)反饋，相同為正反饋;若兩者加到輸入級的兩個(gè)不同電極上，則二者極性相同為負(fù)反饋，相反為正反饋。8.5放大器中的負(fù)反饋2.直流反饋和交流反饋根據(jù)反饋信號中包含的交、直流成分來分，可以分為直流反饋和交流反饋。若反饋信號中只包含直流成分，稱為直流反饋；若反饋信號中只包含交流成分，則稱為交流反饋。大多數(shù)情況下，放大器中存在交、直流兩種性質(zhì)的反饋。

判別交、直流反饋時(shí)，通常根據(jù)交、直流通路來分析。直流負(fù)反饋的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；交流負(fù)反饋用于改善放大器的動態(tài)性能。8.5放大器中的負(fù)反饋3.電壓反饋和電流反饋根據(jù)反饋采樣方式的不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。若反饋信號取自輸出電壓，即反饋信號與輸出電壓成正比，稱為電壓反饋；若反饋信號取自輸出電流，即反饋信號與輸出電流成正比，則稱為電流反饋。

判斷是電壓反饋還是電流反饋通?？蓮碾娐方Y(jié)構(gòu)形式上來區(qū)別，除公共地線外，若反饋線與輸出線接在同一點(diǎn)上，為電壓反饋；若接在不同點(diǎn)上，則為電流反饋。電壓負(fù)反饋用于穩(wěn)定輸出電壓；而電流負(fù)反饋用于穩(wěn)定輸出電流。8.5放大器中的負(fù)反饋4.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋根據(jù)反饋信號與外加輸入信號在放大器輸入回路的連接方式分類，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。若反饋信號與外加輸入信號在輸入回路中以電壓形式比較,即二者相互串聯(lián)，稱為串聯(lián)反饋；若反饋信號與外加輸入信號在輸入回路中以電流形式比較，即二者在輸入回路中并聯(lián)，則稱為并聯(lián)反饋。

判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋，通?？蓮碾娐方Y(jié)構(gòu)形式上來區(qū)別，除公共地線外，若反饋線與輸入信號線接在同一點(diǎn)上,為并聯(lián)反饋；若反饋線與輸入線接在不同點(diǎn)上,則為串聯(lián)反饋。8.5放大器中的負(fù)反饋綜合考慮反饋信號在輸出端的采樣方式以及在輸入回路連接方式的不同組合，負(fù)反饋可分為四種組態(tài)，分別為電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋和電流并聯(lián)負(fù)反饋.

除了以上介紹的幾種分類方法之外，反饋還可以分為本級反饋和級間反饋。本級反饋表示反饋信號從某一級放大器的輸出端采樣，只引回到該放大器的輸入回路，本級反饋只能改善一個(gè)放大器內(nèi)部的性能；級間反饋表示反饋信號從多級放大器某一級的輸出端采樣，引回到前面另一個(gè)放大器的輸入回路中去，級間反饋可以改善整個(gè)反饋環(huán)路內(nèi)放大器的性能。8.5放大器中的負(fù)反饋【例8-1】試判斷下圖所示各電路級間反饋的類型。（a）RF+ui－RE1RC1RB1+UCCVT1+uo－C1RE2RC2VT2C2RF+ui－RE1RC1RB1+UCCVT1+uo－C1RE2RC2VT2C2（b）【解】圖（a）中，反饋信號引至VT1的發(fā)射極，輸入信號送至VT1的基極，故為串聯(lián)反饋；二者瞬時(shí)極性相同（如圖中所示），故為負(fù)反饋；由于反饋線與輸出線接于同一點(diǎn)，所8.5放大器中的負(fù)反饋以為電壓反饋；反饋支路既存在于直流通路，又存在于交流通路，因此屬交、直流反饋。綜合起來看，圖（a）中所引入的是交、直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。同樣的方法可判斷圖（b）電路中所引入的是交、直流電流并聯(lián)負(fù)反饋。三、負(fù)反饋對放大器性能的影響負(fù)反饋雖然使放大器的放大倍數(shù)降低，但卻以此為代價(jià)，換來了放大器其他各方面性能的改善，各項(xiàng)性能指標(biāo)的改善均與反饋深度有關(guān)，愈大,改善的程度也愈大。8.5放大器中的負(fù)反饋1.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性討論放大器工作在中頻段，并假設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)由純電阻元件組成，則閉環(huán)增益方程可用實(shí)數(shù)形式表示如下將上式對變量A求導(dǎo)數(shù)，可得即8.5放大器中的負(fù)反饋則對于負(fù)反饋，(1+AF)>1，所以

，這表明閉環(huán)放大倍數(shù)的相對變化量只有開環(huán)相對變化量的

，即放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了(1+AF)倍。

2.減小非線性失真以及抑制干擾和噪聲由于放大器中的放大元件（如三極管，場效應(yīng)管）為非線性元件，所以常使放大器產(chǎn)生非線性失真，引入負(fù)反饋后,可8.5放大器中的負(fù)反饋以抑制非線性失真，如下圖所示。小小大大XoXiA大小Xo－+FXiAX′iXf（a）無反饋（b）加負(fù)反饋圖（a）中的開環(huán)放大器，當(dāng)輸入正弦信號時(shí)，輸出產(chǎn)生失真,其波形正半周大，負(fù)半周小。圖（b）引入了負(fù)反饋，若反饋8.5放大器中的負(fù)反饋系數(shù)是線性的，則反饋信號Xf的失真與輸出信號Xo一樣，又因?yàn)閄′i=Xi－Xf，所以凈輸入信號X′i的波形為正半周小，負(fù)半周大，正好與無反饋時(shí)Xo的失真相反，使失真得到補(bǔ)償，從而改善了輸出波形。同樣道理，凡是由電路內(nèi)部產(chǎn)生的干擾和噪聲，引入負(fù)反饋后均可得到補(bǔ)償。應(yīng)當(dāng)注意的是，負(fù)反饋只能改善由放大器本身引起的非線性失真以及抑制反饋環(huán)路內(nèi)的干擾和噪聲，對外加輸入信號本身所固有的非線性失真和噪聲，負(fù)反饋將無能為力。8.5放大器中的負(fù)反饋3.展寬頻帶負(fù)反饋對任何原因引起的放大倍數(shù)的變化都有抑制能力，對于因信號頻率升高或降低而產(chǎn)生的放大倍數(shù)的變化，當(dāng)然也可自動調(diào)節(jié)減小其變化，使得放大倍數(shù)幅頻特性平穩(wěn)的區(qū)間加寬，即展寬了頻帶。4.改變輸入、輸出電阻在放大器中引入不同的負(fù)反饋，將對輸入、輸出電阻產(chǎn)生不同的影響。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;電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小,電流負(fù)反饋使輸出電阻增大。8.6功率放大器多級放大器中最后一級（又稱為輸出級）通常在大信號下工作，其任務(wù)是在允許的失真限度內(nèi)，向負(fù)載提供盡可能大的輸出功率，用來推動負(fù)載工作（使喇叭發(fā)聲、繼電器動作、執(zhí)行電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等）。這類電路稱為功率放大器。一、功率放大器的特點(diǎn)和分類1.功率放大器的特點(diǎn)（1）輸出功率大在規(guī)定的非線性失真范圍內(nèi)，能向負(fù)載提供盡可能大的輸出功率。（2）效率高功率轉(zhuǎn)換效率η是功率放大器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。8.6功率放大器式中Po=UceIc（交流有效值）

PV=UCCIC（直流靜態(tài)值）（3）非線性失真盡可能小。（4）散熱好。2.功率放大器的分類通常按照三極管靜態(tài)工作點(diǎn)所處位置的不同，低頻功率放大器可分為甲類、乙類、甲乙類三種，如下頁圖所示。8.6功率放大器QuCE（a）OiCQuCE（b）OiC（c）QuCEOiC8.6功率放大器圖（a）中，Q點(diǎn)處在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，在信號的一個(gè)周期內(nèi)，功放管始終導(dǎo)通，其導(dǎo)電角θ=360o，稱這種工作狀態(tài)為甲類。此時(shí)，不論有無輸入信號，電源提供的功率PV=UCCIC總是不變的。當(dāng)ui=0時(shí),PV全部消耗在管子和電阻上;當(dāng)ui≠0時(shí)，PV的一部分轉(zhuǎn)換為有用的輸出功率Po，ui愈大,Po也愈大.在理想情況下，甲類功率放大器的效率只能達(dá)到50%。由η的表達(dá)式可知，欲提高效率，需從兩方面著手；一是通過增大功放管的動態(tài)工作范圍增加輸出功率Po；二是減小電源供給的功率PV。而后者要在UCC一定的條件下使靜態(tài)8.6功率放大器電流IC減小，即使Q點(diǎn)沿交流負(fù)載線下移，如圖（b）所示，此時(shí)功放管的導(dǎo)電角180o＜θ＜360o，稱這種工作狀態(tài)為甲乙類。若將Q點(diǎn)再向下移到靜態(tài)集電極電流IC≈0處，則此時(shí)功放管的導(dǎo)電角θ=180o，其靜態(tài)管耗為最小，稱這種工作狀態(tài)為乙類，如圖（c）所示。功率放大器工作在甲乙類和乙類狀態(tài)時(shí)，雖然降低了靜態(tài)管耗，提高了效率，卻產(chǎn)生了波形失真，為此，在電路形式上一般采用互補(bǔ)對稱射極輸出器的輸出方式。二、乙類互補(bǔ)對稱功率放大器8.6功率放大器iC2VT2+ui－RL+UCCVT1－UCCiC1+uo－1.電路組成右圖是乙類互補(bǔ)對稱功率放大器的原理圖。其中，VT1是NPN型三極管，VT2是PNP型三極管，它們的基本特性參數(shù)值要很相近。該電路是一個(gè)具有正、負(fù)電源的射極輸出器，信號由基極輸入，從射極輸出。2.工作原理8.6功率放大器靜態(tài)（ui=0）時(shí)，兩管均處于截止?fàn)顟B(tài)，負(fù)載上沒有電流流過，輸出電壓uo等于零。由于兩管電流均為零，故乙類功放在靜態(tài)工作時(shí)，直流電源不消耗能量。動態(tài)（ui≠0）時(shí)，在信號的正半周，VT1管導(dǎo)通，VT2管截止，iL=iC1；在信號的負(fù)半周，VT1管截止，VT2管導(dǎo)通，iL=iC2?？梢姡?dāng)輸入正弦電壓ui時(shí)，兩管輪流導(dǎo)通，使得負(fù)載RL上獲得了一個(gè)完整的正弦電壓波形，如下頁圖（d）所示。當(dāng)輸入信號足夠大且忽略管子的飽和壓降時(shí)，乙類功放的效率可達(dá)到約78.5%。8.6功率放大器iC2交越失真tuoOtuiOT/2T（a）tiC1O（b）tO（c）tuoO（d）（e）3.交越失真乙類互補(bǔ)對稱功放將靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置在三極管特性曲線的截止處，即IC=0處。由于三極管為非線性元件，當(dāng)輸入電壓ui小于三極管發(fā)射結(jié)的死區(qū)電壓時(shí)，兩管都不導(dǎo)通。只有當(dāng)ui上升到超過死區(qū)電壓時(shí)，三極管才導(dǎo)通，因此，在正、負(fù)半周交接處，輸出波形產(chǎn)生了交越失真，如右圖（e）所示。8.6功率放大器三、甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大器為了克服交越失真，應(yīng)將Q點(diǎn)稍微上移，使功放管工作在甲乙類狀態(tài),如右圖所示。其中，R1、VD1、VD2和R2組成分壓偏置電路，給VT1和VT2管的發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓，使VT1和VT2管在靜態(tài)時(shí)處于微導(dǎo)通狀態(tài)，這樣,即使在輸入電壓ui很小時(shí),也總能保證功放管始終導(dǎo)通,從而消除了交越失真。R1VD2VD1VT2+UCCRLVT1－UCC+ui－+uo－R28.6功率放大器上圖所示電路中，由于功放管與負(fù)載之間無輸出耦合電容，所以，該電路通常稱為OCL（outputcapacitorless）電路。OCL電路需要雙電源供電。為了不用雙電源供電，采用下頁圖所示的OTL（outputtransformerless）電路，它省掉了負(fù)電源，接入了一個(gè)大電容C。在靜態(tài)時(shí)，適當(dāng)選擇R1和R2使E點(diǎn)的電位為1/2UCC，則電容上所充直流電壓為1/2UCC，以代替OCL電路中的負(fù)電源－UCC，所以O(shè)TL電路實(shí)際上是具有±UCC/2電源供電的OCL電路。8.6功率放大器+ER1VD2VD1VT2+UCCRLVT1+ui－+uo－R2C四、功放管的散熱問題在功率放大器中，功放管既要流過大電流，又要承受高電壓，因此容易損壞。功率管損壞的重要原因是其實(shí)際耗散8.6功率放大器功率超過額定值PCM。而管子的允許管耗受其結(jié)溫（主要是集電結(jié)）的限制，因此功放管的散熱條件，可以保證管子安全工作，并提高其輸出功率。兩種散熱器如下圖所示。8.6功率放大器經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)散熱器垂直或水平放置時(shí)，有利于通風(fēng)，散熱效果好；散熱器表面鈍化涂黑，有利于熱輻射。在產(chǎn)品資料中給出的最大集電極耗散功率是在指定散熱器（材料、尺寸等）及一定環(huán)境溫度下的允許值，若改善散熱條件，如加大散熱器、用電風(fēng)扇強(qiáng)制風(fēng)冷，則可獲得更大一些的耗散功率。8.7差動放大器差動放大器是一種可提供兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端的放大器，這種電路為系統(tǒng)中的不同接口提供了方便。差動放大器由于具有抑制零漂（溫漂）的能力，因而被廣泛地應(yīng)用在運(yùn)算放大器等集成電路中。一、差動放大器的原理電路下頁圖是一個(gè)簡單的差動放大器，它由兩個(gè)共射放大器組成，具有電路結(jié)構(gòu)對稱、元件參數(shù)對稱的特點(diǎn)。電路有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端。信號可以雙端輸入，也可以單端輸入；可以雙端輸出，也可以單端輸出。因此，差動放大器共8.7差動放大器有四種輸入輸出方式，分別為雙端輸入、雙端輸出；雙端輸入、單端輸出；單端輸入、雙端輸出；單端輸入、單端輸出。差動放大器原理電路RB1+ui1－+uO－RC1RC2VT2+UCCVT1+ui2－RB2二、差動放大器的工作情況

1.靜態(tài)工作情況8.7差動放大器

靜態(tài)時(shí)，ui1=ui2=0，由于電路結(jié)構(gòu)及元件參數(shù)的對稱性，兩邊的集電極電流相等，集電極電位也相等，即

IC1=IC2=0，UC1=UC2=0

故輸出電壓UO=UC1－UC2=0

當(dāng)溫度升高時(shí)，兩管的集電極電流增大，集電極電位下降，且兩邊的變化量相等，即△IC1=△IC2，△UC1=△UC2

雖然每只管子都產(chǎn)生了零點(diǎn)漂移，但是在雙端輸出時(shí)，兩管集電極電位的變化相互抵消，所以輸出電壓仍為零，即

UO=(UC1+△UC1)－(UC2+△UC2)=08.7差動放大器可見，零點(diǎn)漂移完全被抑制了，對稱差動放大器對兩管所產(chǎn)生的同向漂移（不管是什么原因引起的）都具有抑制作用，這是它的突出優(yōu)點(diǎn)。2.動態(tài)工作情況當(dāng)有信號輸入時(shí)，差動放大器的工作情況可分為下列兩種情況來討論。（1）共模輸入差動放大器兩個(gè)輸入端作用著大小相等、極性相同的兩個(gè)信號時(shí)，稱為共模輸入。此時(shí)，對于完全對稱的差動放大器而言，兩管的集電極電位變化相同，因而雙端輸出時(shí)電壓8.7差動放大器等于零，即差動放大器對共模信號有抑制作用。差動放大器對零點(diǎn)漂移的抑制就是抑制共模信號的一個(gè)特例。實(shí)際上，由于電路元件參數(shù)值的微小差異，晶體管特性的差異，輸入共模信號Uic時(shí)，共模輸出電壓Uoc不等于零。Uoc與Uic之比定義為共模電壓放大倍數(shù)Auc，即

Auc越小，表明差動放大器抑制共模信號的能力越強(qiáng)。（2）差模輸入差動放大器兩輸入端作用著大小相等、極性相反的信號時(shí)，8.7差動放大器稱為差模輸入。差動放大器能有效地放大差模信號，定義差模輸出電壓Uod與差模輸入電壓Uid之比為差模電壓放大倍數(shù)Aud，即可以證明，P66頁圖所示差動放大器雙端輸出時(shí)的Aud與單管共射放大器的Au相同。（3）共模抑制比

對差動放大器而言，差模信號是有用信號，要求對它有較大的放大倍數(shù)；而共模信號是需要抑制的，因此，對它的放8.7差動放大器大倍數(shù)要越小越好。對共模信號的放大倍數(shù)越小，就意味著電路的零點(diǎn)漂移越小，抗共模干擾能力越強(qiáng)。為了綜合衡量差動放大器的性能，通常引入共模抑制比KCMR，其定義為或用對數(shù)形式表示顯然，KCMR越大,差動放大器放大差模信號的能力越強(qiáng),而受共模信號的影響越小。對于雙端輸出的差動放大器，若電路完全對稱，則有Auc=0，KCMR→∞，這是理想情況。而8.7差動放大器實(shí)際上電路不可能完全對稱，KCMR也不可能趨于無窮大。三、典型的差動放大器

P66頁圖所示的差動放大器是依靠電路的對稱性來抑制零點(diǎn)漂移的。實(shí)際上，完全對稱的理想情況并不存在，所以僅靠提高電路的對稱性來抑制零點(diǎn)漂移是有限度的。另外，在單端輸出時(shí)，P66頁圖所示的電路根本無法抑制零漂。為此，常采用下頁圖所示的電路，該電路與P66頁圖相比，去掉了兩個(gè)基極偏置電阻RB1和RB2，增加了發(fā)射極電阻REE、負(fù)電源UEE和電位器RP。

8.7差動放大器Rs2RP典型差動放大器REE+ui1－+uO－RC1RC2VT2+UCCVT1+ui2－－UEERs1

REE稱為共模負(fù)反饋電阻。凡是由于種種原因引起的兩管的同向漂移，REE對它們都有電流負(fù)反饋?zhàn)饔?，使每管的漂移都受到削弱，從而增?qiáng)電路抑制零漂和共模干擾信號的能力。REE對差模信號不起負(fù)反饋?zhàn)饔?，所以它不影響電路放大差模信號的能力。?fù)電源UEE的接入是用來抵償REE兩端的直流壓降，從而獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。8.7差動放大器

RP稱調(diào)零電位器。調(diào)節(jié)RP可保證在輸入電壓為零時(shí)，輸出電壓等于零，它用于調(diào)整電路的對稱性。應(yīng)該注意的是，RP對差模信號將起負(fù)反饋?zhàn)饔?，所以其阻值不宜過大，一般在幾十歐至幾百歐之間。四、恒流源差動放大器上頁圖所示電路中，REE愈大，抑制共模信號的能力愈強(qiáng)，但是若REE過大，REE上的直流壓降增大，相應(yīng)地要求負(fù)電源UEE的電壓很高；而且，在集成中制造大電阻十分困難。為了達(dá)到既能增強(qiáng)負(fù)反饋的作用，又不必使用大電阻,

8.7差動放大器也不致要求UEE電壓過高的目的，采用恒流源電路替代REE在電路中的作用，見下圖（a）。圖（b）為其簡化畫法。（a）VT3Rs2+ui1－+uO－RC1RC2VT2+UCCVT1+ui2－Rs1－UEER3R2R1（b）Rs2+ui1－+uO－RC1RC2VT2+UCCVT1+ui2－Rs1－UEEI08.8集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高增益的直接耦合多級放大器。運(yùn)算放大器的早期應(yīng)用主要用于信號運(yùn)算，用來完成加、減、積分、微分、乘、除等運(yùn)算功能，其名稱也由此而來。隨著半導(dǎo)體集成工藝的發(fā)展，運(yùn)算放大器的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了信號運(yùn)算的范疇，在信號處理、信號測量及波形產(chǎn)生方面獲得了廣泛應(yīng)用。一、集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)、符號與封狀形式

1.結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放通常由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四8.8集成運(yùn)算放大器部分組成，如下圖所示。

差動輸入級偏置電路中間放大級輸出級為了獲得高增益、低溫漂、高共模抑制比、高輸入電阻、低輸出電阻及頻率響應(yīng)好等性能，集成運(yùn)放的輸入級多采用差動放大器；中間級常為共射極電路；輸出級多采用互補(bǔ)對稱射極輸出器形式；偏置電路則采用恒流源電路，給上述各級放大器提供適當(dāng)?shù)钠秒娏鳌?/p>

8.8集成運(yùn)算放大器2.符號右圖所示為集成運(yùn)放的電路符號。由于集成運(yùn)放的輸入級一般由差動放大器組成，因此有兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入端的信號與輸出信號之間為反相關(guān)系，稱為反相輸入端，在圖中用符號“－”標(biāo)注；另一個(gè)輸入端的信號與輸出信號之間為同相關(guān)系，稱為同相輸入端，在圖中用符號“+”標(biāo)注。運(yùn)放有一個(gè)輸出端。圖中“∞”表示運(yùn)放開環(huán)電壓增益的理想化條件。同相輸入端u－uO_+反相輸入端u+輸出端+∞8.8集成運(yùn)算放大器3.封裝形式集成運(yùn)放是一種集器件與電路于一體的組件，集成芯片封裝方式通常有金屬圓殼式、雙列直插式和扁平式三種，分別如下圖（a）、（b）、（c）所示。（a）圓殼式（b）雙列直插式（c）扁平式8.8集成運(yùn)算放大器二、集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)

1.最大輸出電壓UOPP

指使輸出電壓與輸入電壓保持不失真關(guān)系的最大輸出電壓。通用型運(yùn)放F007的最大輸出電壓約為±13V。

2.開環(huán)差模電壓增益Aod

指在規(guī)定負(fù)載的情況下，運(yùn)放開環(huán)（不加反饋）時(shí)的差模電壓增益。常用分貝(dB)表示，其分貝數(shù)為20lg│Aod│。Aod一般為104～107，即80～140dB。Aod越大，所構(gòu)成的運(yùn)算電路越穩(wěn)定，運(yùn)算精度也越高。8.8集成運(yùn)算放大器

3.最大共模輸入電壓UICM

運(yùn)算放大器對共模信號具有抑制能力，但這個(gè)性能是在規(guī)定的共模電壓范圍內(nèi)才具備。UICM表示運(yùn)放輸入端所能承受的最大共模電壓，若超出此值，運(yùn)放的共模抑制性能將急劇惡化，甚至可能造成器件損壞。

4.差模輸入電阻RidRid指當(dāng)運(yùn)放加差模信號時(shí)，從運(yùn)放兩個(gè)輸入端看進(jìn)去的等效電阻。F007的Rid為2MΩ。輸入級采用場效應(yīng)的運(yùn)放，Rid可高達(dá)106MΩ。8.8集成運(yùn)算放大器

5.共模抑制比KCMRKCMR指運(yùn)放的開環(huán)差模電壓增益與開環(huán)共模電壓增益之比，通常用分貝表示，即

KCMR愈大，表示運(yùn)放對共模信號的抑制能力愈強(qiáng)。一般運(yùn)放的KCMR在80dB以上，優(yōu)質(zhì)運(yùn)放的KCMR可達(dá)160dB。以上介紹了集成運(yùn)放的幾項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，除此之外，還有其他許多指標(biāo)。

8.8集成運(yùn)算放大器三、理想運(yùn)放的概念及其特點(diǎn)

1.理想化的條件（1）開環(huán)差模電壓增益Aod→∞；（2）差模輸入電阻Rid→∞；（3）差模輸出電阻Rod→0；（4）共模抑制比KCMR→∞；由于實(shí)際運(yùn)放的上述指標(biāo)接近理想化的條件，因此，在分析運(yùn)放電路時(shí)，用理想運(yùn)放代替實(shí)際運(yùn)放所引起的誤差并不嚴(yán)重，在工程上允許的。8.8集成運(yùn)算放大器理想特性u+－u－+UOMOuO－UOM線性區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)實(shí)際特性右圖為運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性，其中實(shí)線代表理想運(yùn)放的特性，虛線表示實(shí)際運(yùn)放的特性。由圖可以看出，運(yùn)放的工作區(qū)域可分為線性區(qū)和飽和區(qū)，運(yùn)放可以工作在線性區(qū)，也可以工作在飽和區(qū)。運(yùn)放在不同的工作區(qū)域呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)是分析各類運(yùn)放電路的重要依據(jù)。2.理想運(yùn)放的特點(diǎn)8.8集成運(yùn)算放大器（1）線性區(qū)的特點(diǎn)理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)有兩個(gè)重要的特點(diǎn)：“虛短”和“虛斷”。即

u+≈u－

i+=i－≈0

“虛短”表示集成運(yùn)放的同相輸入端與反相輸入端的電壓近似相等，如同將該兩點(diǎn)虛假短路一樣。若運(yùn)放其中一個(gè)輸入端接“地”，則有u+≈u－=0，這時(shí)稱“虛地”?！疤摂唷北硎緵]有電流流入運(yùn)放（因?yàn)槔硐脒\(yùn)放的差模輸入電阻Rid→∞），如同運(yùn)放的兩個(gè)輸入端被斷開一樣。8.8集成運(yùn)算放大器當(dāng)u+>u－時(shí)，uO=+UOM

當(dāng)u+<u－時(shí)，uO=－UOM四、集成運(yùn)放的基本應(yīng)用電路

1.在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用運(yùn)算放大器能完成比例、加、減、積分與微分、對數(shù)與指數(shù)以及乘除等運(yùn)算，下表列出了幾種常用的基本運(yùn)算電路。（2）飽和區(qū)的特點(diǎn)理想運(yùn)放工作在飽和區(qū)時(shí)，“虛斷”的概念依然成立，但“虛短”的概念不再成立。這時(shí)8.8集成運(yùn)算放大器名稱電路圖輸出與輸入關(guān)系電阻匹配反相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路電壓跟隨器uo=uiR2

iFi1u+u－RF

R1

uiuo_+∞Ai－+R2

RF

R1

uiuo_+∞A+uiuo_+∞A+R2=R1∥RF

R2=R1∥RF

8.8集成運(yùn)算放大器名稱電路圖輸出與輸入關(guān)系電阻匹配加法比例運(yùn)算電路減法比例運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路ui1R′

R2

ui3R3

RF

R1

ui2uo_+∞A+R′=R1∥

R2∥R3∥RF

R2

RF

R1

R3

ui2uo_+∞Aui1+R1=R2，R3=RF

R2

C

R1

uiuo_+∞A+R1=R2

8.8集成運(yùn)算放大器信號運(yùn)算電路中的運(yùn)放通常引入負(fù)反饋，一般工作在線性區(qū)，因此電路的分析常利用“虛短”和“虛斷”的概念。例如上表中反相比例運(yùn)算電路的分析如下。因?yàn)閕+≈0，所以u+≈0，而u+≈u－，故u－≈0。又因?yàn)閕－≈0，故對u－節(jié)點(diǎn)應(yīng)用KCL定律得：i1=iF，即

因此8.8集成運(yùn)算放大器2.在信號處理方面的應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)中，常用的信號處理電路有濾波電路、采樣保持電路及信號比較電路等。其中電壓比較器的用途非常廣泛，電壓比較器的作用是比較輸入電壓和參考電壓的大小，然后將比較的結(jié)果反映在輸出端。比較器的輸出只有高、低電平兩種狀態(tài)，因此比較器中的運(yùn)放通常工作在飽和區(qū)。從電路結(jié)構(gòu)上來看，比較器中的運(yùn)放往往處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)。下表列出了幾種常見的電壓比較器電路。8.8集成運(yùn)算放大器名稱電路圖電壓傳輸特性備注單限電壓比較器UREF

可正、可負(fù)、可為零。UREF=0時(shí)，稱過零比較器。UREF可加在同相端，也可加在反相端。雙限電壓比較器雙限比較器又稱窗口比較器，是一種判斷輸入電壓是否處于兩個(gè)已知電平之間的比較器。常用于自動測試、故障檢測等場合。滯回電壓比較器u′o±UZ

R1

uouiR

_+∞AR

UREF

++UZ－UZuoui0UREFVD2

VD1

RL

uouiR

_+∞A1URH

R

_+∞A2URL

+R

+UOHUOHuo