第3章集成運(yùn)算放大器

第三章集成運(yùn)算放大器

一.集成運(yùn)放的總體結(jié)構(gòu)

3.1概述

二.簡(jiǎn)單的集成運(yùn)放＋－u-－u+uo集成運(yùn)算放大器符號(hào)－＋＋

∞反相輸入端u－同相輸入端u+輸出端uo國(guó)際符號(hào)：國(guó)內(nèi)符號(hào)：集成運(yùn)放的特點(diǎn)：電壓增益高輸入電阻大輸出電阻小

1.輸入失調(diào)電壓Vio

輸入電壓為零時(shí)，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調(diào)電壓。是表征運(yùn)放內(nèi)部電路對(duì)稱性的指標(biāo)。三.集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)2.輸入失調(diào)電壓溫漂

dVio/dT在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。

4.輸入失調(diào)電流

Iio：在零輸入時(shí)，差分輸入級(jí)的差分對(duì)管基極電流之差，用于表征差分級(jí)輸入電流不對(duì)稱的程度。

3.輸入偏置電流IB：輸入電壓為零時(shí)，運(yùn)放兩個(gè)輸入端偏置電流的平均值，用于衡量差分放大對(duì)管輸入電流的大小。5.輸入失調(diào)電流溫漂dIio/dT

在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。

6.最大差模輸入電壓Vidmax

7.最大共模輸入電壓Vicmax

運(yùn)放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過(guò)此電壓時(shí),差分管將出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。在保證運(yùn)放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共模電壓超過(guò)此值時(shí)，輸入差分對(duì)管出現(xiàn)飽和，放大器失去共模抑制能力。

8.開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)

Aod

：

無(wú)反饋時(shí)的差模電壓增益。一般Aod在100～120dB左右，高增益運(yùn)放可達(dá)140dB以上。

9.差模輸入電阻rid

：

雙極型管輸入級(jí)約為105～106歐姆，場(chǎng)效應(yīng)管輸入級(jí)可達(dá)109歐姆以上。

10.共模抑制比

KCMR

：

KCMR=20lg(Avd/Avc)

(dB)其典型值在80dB以上，性能好的高達(dá)180dB。

11.－3dB帶寬

fH：運(yùn)放的差模電壓放大倍數(shù)在高頻段下降3dB所定義的帶寬fH。

12.轉(zhuǎn)換速率SR(壓擺率)：反映運(yùn)放對(duì)于快速變化的輸入信號(hào)的響應(yīng)能力。轉(zhuǎn)換速率SR的表達(dá)式為

運(yùn)算放大器外形圖運(yùn)算放大器外形圖

為滿足實(shí)際使用中對(duì)集成運(yùn)放性能的特殊要求，除性能指標(biāo)比較適中的通用型運(yùn)放外，還有適應(yīng)不同需要的專用型集成運(yùn)放。它們?cè)谀承┘夹g(shù)指標(biāo)上比較突出。根據(jù)運(yùn)算放大器的技術(shù)指標(biāo)可以對(duì)其進(jìn)行分類，主要有通用、高速、寬帶、高精度、高輸入電阻和低功耗等幾種。四.各類集成運(yùn)放的性能特點(diǎn)

1.高速型和寬帶型

用于寬頻帶放大器，高速A/D、D/A，高速數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)。這種運(yùn)放的單位增益帶寬和壓擺率的指標(biāo)均較高。例如：CF2520/2525AD9620AD9618

OP37

CF357

2.高精度(低漂移型）

用于精密儀表放大器，精密測(cè)試系統(tǒng)，精密傳感器信號(hào)變送器等。例如：OP177

CF714

3.高輸入阻抗型

用于測(cè)量設(shè)備及采樣保持電路中。

例如：AD549

CF155/255/355

4.低功耗型

用于空間技術(shù)和生物科學(xué)研究中，工作于較低電壓下，工作電流微弱。例如：OP22正常工作靜態(tài)功耗可低至36

W。OP290在0.8

V電壓下工作，功耗為24W。CF7612在5

V電壓下工作，功耗為50W。5.功率型

這種運(yùn)放的輸出功率可達(dá)1W以上，輸出電流可達(dá)幾個(gè)安培以上。例如：LM12

TP1465

3.2集成放大電路的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器——高增益的直接耦合的集成的多級(jí)放大器。（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特別有利于實(shí)現(xiàn)需要對(duì)稱結(jié)構(gòu)的電路。（2）集成電路的芯片面積小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。（3）不易制造大電阻。需要大電阻時(shí)，往往使用有源負(fù)載。（4）只能制作幾十pF以下的小電容。因此，集成放大器都采用直接耦合方式。如需大電容，只有外接。（5）不能制造電感，如需電感，也只能外接。直耦放大電路的特殊問(wèn)題——零點(diǎn)漂移零漂現(xiàn)象：：溫漂指標(biāo)：產(chǎn)生零漂的原因:由溫度變化引起的。輸入Vi=0時(shí)，，輸出有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。溫度每升高1度時(shí)，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。例如若第一級(jí)漂了100uV，則輸出漂移1V。若第二級(jí)也漂了100uV，則輸出漂移10mV。假設(shè)

第一級(jí)是關(guān)鍵3.減小零漂的措施用非線性元件進(jìn)行溫度補(bǔ)償采用差分式放大電路漂了100uV漂移10mV+100uV漂移1V+10mV漂移1V+10mV3.3差動(dòng)放大電路一.結(jié)構(gòu):對(duì)稱性結(jié)構(gòu)即：

1=

2=

VBE1=VBE2=VBE

rbe1=rbe2=rbe

RC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb

1.差動(dòng)放大電路一般有兩個(gè)輸入端：雙端輸入——從兩輸入端同時(shí)加信號(hào)。單端輸入——僅從一個(gè)輸入端對(duì)地加信號(hào)。

2.差分放大電路可以有兩個(gè)輸出端，一個(gè)是集電極C1，另一個(gè)是集電極C2。雙端輸出——從C1和C2輸出。單端輸出——從C1或C2

對(duì)地輸出。二.幾個(gè)基本概念11/8/20243.差模信號(hào)與共模信號(hào)差模信號(hào)：共模信號(hào)：差模電壓增益共模電壓增益總輸出電壓4.共模抑制比三.差動(dòng)放大電路的基本工作原理

1.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算：

忽略Ib，有：Vb1=Vb2=0V2.抑制零漂的原理:vo=vC1-vC2

=0vo=(vC1+

vC1

)-(vC2+

vC2)=0當(dāng)vi1

=

vi2

=0時(shí)，當(dāng)溫度變化時(shí)：vC1=vC2

vC1=

vC2(1)加入差模信號(hào)設(shè)：vi1=-vi2=vid/2，vic=0。3.電路的動(dòng)態(tài)分析

Re對(duì)差模信號(hào)相當(dāng)于短路設(shè)vi1

,vi2

ib1

,ib2

ie1

,ie2

ie1=-ie2

IRe不變

VE不變其等效電路為：因?yàn)関i1=-vi2設(shè)vi1,vi2

vo1,vo2。由于電路對(duì)稱

│vo1│

=│vo2│

vo=vo1–vo2=-2vo1

差模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻輸出電阻(1)加入共模信號(hào)設(shè)：vi1=vi2=vic，vid=0。設(shè)vi1，vi2，使vo1

vo2。因vi1=vi2，

vo1=vo2

vo=0(理想化)。共模電壓放大倍數(shù)四.差動(dòng)放大器的輸入輸出方式

差動(dòng)放大器共有四種輸入輸出方式:

1.雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出）2.雙端輸入、單端輸出（雙入單出）3.單端輸入、雙端輸出（單入雙出）4.單端輸入、單端輸出（單入單出）主要討論的問(wèn)題有：

差模電壓放大倍數(shù)、共模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻輸出電阻1.雙端輸入雙端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)

（2）共模電壓放大倍數(shù)（3）差模輸入電阻（4）輸出電阻2.雙端輸入單端輸出

這種方式適用于將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端輸出的信號(hào)。(1)差模電壓放大倍數(shù)

（2）差模輸入電阻（3）輸出電阻（4）共模電壓放大倍數(shù)共模等效電路：動(dòng)畫(huà)演示

3.單端輸入雙端輸出

單端輸入等效雙端輸入:

vi1=－vi2=vi/2

計(jì)算同雙端輸入雙端輸出：4.單端輸入單端輸出

注意放大倍數(shù)的正負(fù)號(hào)：設(shè)從T1的基極輸入信號(hào)，如果從C1輸出，為負(fù)號(hào)；從C2輸出為正號(hào)。

計(jì)算同雙入單出：

(1)差模電壓放大倍數(shù)

與單端輸入還是雙端輸入無(wú)關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：

差動(dòng)放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算總結(jié)

雙端輸出時(shí)：

單端輸出時(shí)：

(2)共模電壓放大倍數(shù)

與單端輸入還是雙端輸入無(wú)關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：

雙端輸出時(shí)：

單端輸出時(shí)：

(3)差模輸入電阻

不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。

單端輸出時(shí)，

雙端輸出時(shí)，

(4)輸出電阻(5)共模抑制比

共模抑制比KCMR是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。，或

雙端輸出時(shí)KCMR可認(rèn)為等于無(wú)窮大，單端輸出時(shí)共模抑制比：五.帶恒流源的差動(dòng)放大電路

根據(jù)共模抑制比公式：恒流源的直流電流數(shù)值為IE3=(VZ

-VBE3)/Re

可以看出：加大Re，可以提高共模抑制比。為此可用恒流源T3來(lái)代替Re。恒流源相當(dāng)于阻值很大的電阻。恒流源不影響差模放大倍數(shù)。恒流源使共模放大倍數(shù)減小，從而增加共模抑制比。理想的恒流源相當(dāng)于阻值為無(wú)窮大的電阻，所以共模抑制比無(wú)窮大。恒流源的作用？思考題若在基本差動(dòng)放大電路中增加兩個(gè)電阻Re（如圖所示）。則動(dòng)態(tài)指標(biāo)將有何變化？答：雙端輸出差模增益差模輸入電阻單端輸出共模增益增加了Re增加了Re差動(dòng)放大器實(shí)例例：擴(kuò)音系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器的作用：

用作放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。3.4功率放大器功率放大電壓放大信號(hào)提取3.4.1功率放大器一.功放電路的特點(diǎn)（2）功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過(guò)晶體管的極限值:ICM、UCEM

、PCM。

ICMPCMUCEMIcuce（1）輸出功率Po盡可能大(3)電流、電壓信號(hào)比較大，必須注意防止波形失真。(4)電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（

）。Pomax

:負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。PE：電源提供的直流功率。（5）功放管散熱和保護(hù)問(wèn)題二.幾種工作狀態(tài)

根據(jù)在正弦信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通情況，三極管可分為幾個(gè)工作狀態(tài)：乙類：導(dǎo)通角等于180°甲類：一個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通甲乙類：導(dǎo)通角大于180°丙類：導(dǎo)通角小于180°一.結(jié)構(gòu)互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩個(gè)晶體管：NPN、PNP各一支；兩管特性一致。組成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器ui-VCCT1T2uo+VCCRLiLNPN型PNP型3.4.2乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

二、工作原理（設(shè)ui為正弦波）ic1ic2

靜態(tài)時(shí)：ui=0V

ic1、ic2均=0（乙類工作狀態(tài)）

uo=0V動(dòng)態(tài)時(shí)：ui

0VT1截止，T2導(dǎo)通ui>0VT1導(dǎo)通，T2截止iL=ic1

;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作。ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL輸入輸入波形圖uiuououo′交越失真死區(qū)電壓ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL(1)靜態(tài)電流ICQ、IBQ等于零；(2)每管導(dǎo)通時(shí)間為半個(gè)周期；(3)存在交越失真。

特點(diǎn)：組合特性分析——圖解法負(fù)載上的最大不失真電壓為Vom=VCC-VCESvo=-vce（1）最大不失真輸出功率Pomax實(shí)際輸出功率Po圖解分析演示圖三、分析計(jì)算單個(gè)管子在半個(gè)周期內(nèi)的管耗（2）管耗PT兩管管耗（3）電源供給的功率PE當(dāng)（4）效率

四．三極管的最大管耗

問(wèn)：Vom=？PT1最大,PT1max=？用PT1對(duì)Vom求導(dǎo)得出：PT1max發(fā)生在Vom=0.64VCC處。將Vom=0.64VCC代入PT1表達(dá)式：選管條件1.PCM

PT1max=0.2PoM2．tuo交越失真uit+VCC-VCCuiiLRLT1T2A存在交越失真OCL電路乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的缺點(diǎn)R1D1D2R2

靜態(tài)時(shí):

T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)——甲乙類工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè)ui加入正弦信號(hào)。正半周T2截止，T1基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周T1截止，T2基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。+VCC-VCCULuiiLRLT1T2電路中增加R1、D1、D2、R2支路1.基本原理

3.4.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路一.甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路uB1tUTtiBIBQ波形關(guān)系：ICQiCuBEiBib特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流ICQ、IBQ。每管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，基本不失真。iCQuceUSC/REUSCIBQ2.電路中增加復(fù)合管增加復(fù)合管的目的：擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。cbeT1T2ibicbecibic

1

2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。cbeT1T2ibic復(fù)合NPN型復(fù)合PNP型becibic3.改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路：

T1：電壓推動(dòng)級(jí)（前置級(jí)）

T2、R1、R2：UBE擴(kuò)大電路

T3、T4、T5、T6：復(fù)合管構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功放準(zhǔn)互補(bǔ)

輸出級(jí)中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。+VCC-VCCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6

合理選擇R1、R2大小，b3、b5間便可得到UBE2任意倍數(shù)的電壓。3.5放大電路中的反饋一.從一個(gè)例子說(shuō)起——穩(wěn)定工作點(diǎn)電路輸入量：Vi、VBE、iB反饋——將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），以一定的方式送回到輸入回路的過(guò)程。3.5.1反饋的基本概念輸出量：VO、VCE、iC正向傳輸——信號(hào)從輸入端到輸出端的傳輸TUBEICICUEIB二.幾個(gè)基本概念1.正向傳輸與反向傳輸電路中只有正向傳輸，沒(méi)有反向傳輸，稱為開(kāi)環(huán)狀態(tài)。正向傳輸——信號(hào)從輸入端到輸出端的傳輸信號(hào)的正向傳輸反向傳輸——信號(hào)從輸出端到輸入端的傳輸反饋傳輸(通路)（反饋網(wǎng)絡(luò)）信號(hào)的正向傳輸既有正向傳輸，又有反饋稱為閉環(huán)狀態(tài)。直流反饋——若電路將直流量反饋到輸入回路，則稱直流反饋。2.直流反饋與交流反饋直流反饋電路中引入直流反饋的目的，一般是為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)Q。交流反饋——若電路將交流量反饋到輸入回路，則稱交流反饋。（如去掉電容Ce）交流反饋交流反饋，影響電路的交流工作性能。解：根據(jù)反饋到輸入端的信號(hào)是交流，還是直流，或同時(shí)存在，來(lái)進(jìn)行判別。例：判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。交流反饋交、直流反饋例：基本放大器，無(wú)反饋，凈輸入量Vbe=Vi，電壓放大倍數(shù)為：3.負(fù)反饋與正反饋負(fù)反饋——輸入量不變時(shí)，引入反饋后使凈輸入量減小，放大倍數(shù)減小。引入反饋后，凈輸入量Vbe=Vi-Vf，電壓放大倍數(shù)為：可見(jiàn)，凈輸入量減小，放大倍數(shù)減小，所以是負(fù)反饋。正反饋——輸入量不變時(shí)，引入反饋后使凈輸入量增加，放大倍數(shù)增加。=-

RLrbe+（1+

）ReAu本級(jí)反饋——反饋只存在于某一級(jí)放大器中級(jí)間反饋——反饋存在于兩級(jí)以上的放大器中例反饋通路本級(jí)反饋通路級(jí)間反饋通路4.本級(jí)反饋與級(jí)間反饋基本放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)F放大：迭加：1.方框圖：A稱為開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)+–

反饋：AF稱為閉環(huán)放大倍數(shù)AF=Xo/Xi輸出信號(hào)輸入信號(hào)反饋信號(hào)差值信號(hào)負(fù)反饋放大器F稱為反饋系數(shù)設(shè)Xf與Xi同相三.負(fù)反饋放大電路的方框圖2.負(fù)反饋放大器的一般關(guān)系閉環(huán)放大倍數(shù)：放大：反饋：迭加：AF=Xo/Xi=Xo/(Xd+Xf)=Xo/(+XoF)=XoA11A+F=A1+AF3.關(guān)于反饋深度的討論一般負(fù)反饋稱為反饋深度深度負(fù)反饋正反饋?zhàn)约ふ袷幩?、?fù)反饋放大器的四種類型負(fù)反饋類型有四種組態(tài):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1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋因?yàn)榉答侂妷海簭妮斎攵丝矗校焊鶕?jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋vd=vi-vF故為串聯(lián)負(fù)反饋。用“瞬時(shí)極性法”判斷反饋極性：

假設(shè)某一瞬時(shí)，在放大電路的輸入端加入一個(gè)正極性的輸入信號(hào)，按信號(hào)傳輸方向依次判斷相關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)極性，直至判斷出反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。如果反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。分立電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋RL

vO

vF

vd(vbe)

vO

電壓負(fù)反饋的特性——穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定過(guò)程：負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓穩(wěn)定——輸出電阻↓2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋

因?yàn)榉答侂娏鳎焊鶕?jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋id=ii-iF從輸入端看有：反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。故為并聯(lián)負(fù)反饋。分立電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋+UCCRCC2C1Rfuiuoibifii反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋id=ii-iF在輸入端有故為并聯(lián)負(fù)反饋。

因?yàn)榉答侂娏鳎?.電流并聯(lián)負(fù)反饋

因?yàn)榉答侂娏鳎焊鶕?jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋又因?yàn)樵谳斎攵擞?id=iI-iF反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為并聯(lián)負(fù)反饋。分立電路組成的電流并聯(lián)負(fù)反饋引入電流負(fù)反饋的目的——穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定過(guò)程：負(fù)載變化時(shí)，輸出電流穩(wěn)定——輸出電阻↑RL

iO

iF

id

iO

4.電流串聯(lián)負(fù)反饋

因?yàn)榉答侂妷海篣f=ioRf根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋vd=vi-vF又因?yàn)樵谳斎攵擞蟹答伭颗c輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為串聯(lián)負(fù)反饋。分立電路組成的電流串聯(lián)負(fù)反饋IO

vF

vd

IO

引入電流負(fù)反饋的目的——穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定過(guò)程：負(fù)載變化時(shí)，輸出電流穩(wěn)定——輸出電阻↑RL

五.反饋類型及判別方法總結(jié)1.直流反饋與交流反饋——注意電容的“隔直通交”作用

例題1:試判斷下圖電路中有哪些反饋支路，各是直流反饋還是交流反饋？2.反饋極性：正反饋與負(fù)反饋判定方法——“瞬時(shí)極性法”例題2:試判斷下列電路中反饋支路的反饋極性。3.取樣方式——電壓反饋與電流反饋假設(shè)輸出端交流短路（RL=0），即UO=0，若反饋信號(hào)消失了，則為電壓反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，則為電流反饋。電壓反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電壓成比例。判斷方法——輸出短路法：電流反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電流成比例。例題3:試判斷下列電路中引入的反饋是電壓反饋還是電流反饋。

4.比較方式——串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的兩個(gè)電極。有：

此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電壓相加減的關(guān)系。

對(duì)于運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在同相輸入端一個(gè)加在反相輸入端則為串聯(lián)反饋。

對(duì)于三極管來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在基極一個(gè)加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的同一個(gè)電極。有：

vd=vi-vFid=iI-iF例題4:試判斷下列電路中引入的反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。

例題:回答下列問(wèn)題。

1.若要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋,

Rf應(yīng)接向何處?2.要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓負(fù)反饋,運(yùn)放的輸入端極性如何確定？3.5.2負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響

提高增益的穩(wěn)定性減少非線性失真擴(kuò)展頻帶改變輸入電阻和輸出電阻

在放大器中引入負(fù)反饋

降低了放大倍數(shù)

使放大器的性能得以改善：一.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性閉環(huán)時(shí)則只考慮幅值有即閉環(huán)增益相對(duì)變化量比開(kāi)環(huán)減小了1+AF倍另一方面:在深度負(fù)反饋條件下

即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時(shí)，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。2.改善放大器的非線性失真Auiufuiuoud加反饋前加反饋后AF+–

失真改善uouo3.擴(kuò)展放大器的通頻帶放大電路加入負(fù)反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了。

無(wú)反饋時(shí)放大器的通頻帶：fbw=fH－fL

fH有反饋時(shí)放大器的通頻帶：fbwf=fHf－fLf

fHf可以證明：fbwf=(1+AF)fbw放大器的一個(gè)重要特性：增益與通頻帶之積為常數(shù)。即：Amf×fbwf=Am×fbw4.負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響

(1)串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加

無(wú)反饋時(shí)：

有反饋時(shí)：(2)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小

無(wú)反饋時(shí)：

有反饋時(shí)：5.負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響

電壓負(fù)反饋→穩(wěn)定輸出電壓（當(dāng)負(fù)載變化時(shí)）→恒壓源→輸出電阻小。(1)電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小

電流負(fù)反饋→穩(wěn)定輸出電流（當(dāng)負(fù)載變化時(shí)）→恒流源→輸出電阻大。(2)電流負(fù)反饋使輸出電阻提高為改善性能引入負(fù)反饋的一般原則要穩(wěn)定直流量——引直流負(fù)反饋要穩(wěn)定交流量——引交流負(fù)反饋要穩(wěn)定輸出電壓——引電壓負(fù)反饋要穩(wěn)定輸出電流——引電流負(fù)反饋要增大輸入電阻——引串聯(lián)負(fù)反饋要減小輸入電阻——引并聯(lián)負(fù)反饋3.6集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用3.6.1概述1.運(yùn)放的電壓傳輸特性：設(shè)：電源電壓±VCC=±10V。運(yùn)放的AVO=104│Ui│≤1mV時(shí)，運(yùn)放處于線性區(qū)。AVO越大，線性區(qū)越小，當(dāng)AVO→∞時(shí)，線性區(qū)→02.理想運(yùn)算放大器：開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)AV0=∞差摸輸入電阻Rid=∞輸出電阻R0=0為了擴(kuò)大運(yùn)放的線性區(qū)，給運(yùn)放電路引入負(fù)反饋：理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的條件：電路中有負(fù)反饋！運(yùn)放工作在線性區(qū)的分析方法：虛短（U+=U-）虛斷（ii+=ii-=0）3.線性區(qū)4.非線性區(qū)（正、負(fù)飽和輸出狀態(tài)）運(yùn)放工作在非線性區(qū)的條件：電路中開(kāi)環(huán)工作或引入正反饋！運(yùn)放工作在非線性區(qū)的分析方法在后面討論一比例運(yùn)算電路1.反相比例運(yùn)算_+

+

RfR1RPuiuoi1iFii-ii+虛地點(diǎn)i1=iF（虛斷）因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷u+

=0

u－=u+=0（虛地）平衡電阻(使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等):RP=R1//RFf電壓放大倍數(shù):if反饋方式：電壓并聯(lián)負(fù)反饋3.6.2基本運(yùn)算電路_+

+

RfR1RPuiuoi1i2ib-ib+例題1.R1=10k

,RF=20k,ui=-1V。求:uo、Ri，RP應(yīng)為多大？Au=-（Rf/R1）=-20/10=-2特點(diǎn)：共模輸入電壓=0（u－=u+=0）缺點(diǎn)：輸入電阻?。?/p>

Ri=R1）uo=Auui=(-2)(-1)=2V，Ri=R1RP=R1//Rf=10//20=6.7k

采用T型反饋網(wǎng)絡(luò)的反相比例電路目的：在高比例系數(shù)時(shí)，為避免RF阻值太大。分析：u+=u-=0（虛短）i1=i2（虛斷）2.同相比例運(yùn)算放大器u-=u+=ui_+

+

RfR1RPuiuoiFi1Au=1+RfR1i1=iF（虛斷）RP=Rf//RFf1f1)因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷反饋方式：電壓串聯(lián)負(fù)反饋_+

+

RfR1RPuiuoiFif例題2.R1=10k

,Rf=20k,ui=-1V。求:uo，RP應(yīng)為多大？uo=Auui=(3)(-1)=-3VRP=Rf//R1=10//20=6.7k

Au=1+=1+20/10=3RfR1特點(diǎn)：輸入電阻(高)_+

+

RFRfRPuiuoAu=1+RFRf當(dāng)RF=0時(shí),Au=1uo=ui3.電壓跟隨器此電路是同相比例運(yùn)算的特殊情況，輸入電阻大，輸出電阻小。在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。1.反相求和運(yùn)算：_+

+

RfR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虛地uo=-(ui1

R1Rf+ui2

R2Rf)若R1=R2=R,

uo=-(ui1

R

Rf+ui2

)取RP=R1//R2//Rfuo_+

+

RFR1RPuii1+i2=iFui1

R1=ui2

R2+-uo

Rf二求和電路2.同相求和運(yùn)算：Au=RfR11+uo=Auu+=()(+)RfR11+R3R2+R3ui1R2R2+R3ui2取R2//R3=R1//Rf當(dāng)R2=R3時(shí),uo=()(ui1+ui2)RfR11+12R1Rf++u

i1uoR2R3ui2-u+_+

+

RfR1RPuiuo三.減法運(yùn)算電路1、利用加法器vi2-vi1=vi2+(-vi1)反相器（-1）疊加定理2、差動(dòng)減法器Vi1作用Vi2作用

綜合：1.積分電路三積分和微分電路iiCu

i-++RRPCuouc反相積分器：如果ui=直流電壓U,輸出將反相積分，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后輸出飽和。tui0Utuo0-UomTM積分時(shí)限=–tURC設(shè)Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1F=0.05秒練習(xí):畫(huà)出在給定輸入波形作用下積分器的輸出波形。(a)階躍輸入信號(hào)(b)方波輸入信號(hào)積分器的輸入和輸出波形圖應(yīng)用舉例：輸入方波，輸出是三角波。tui0tuo02.微分電路：u-=u+=0ui－++uoRR2i1iFCtui0tuo0例：,求uo。ui－++uoRR2i1iFC90°(一)對(duì)數(shù)電路四對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路利用PN結(jié)的指數(shù)特性實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)運(yùn)算其中，IES是發(fā)射結(jié)反向飽和電流，uO是ui的對(duì)數(shù)運(yùn)算。BJT的發(fā)射結(jié)有注意：ui必須大于零，電路的輸出電壓小于0.7伏利用虛短和虛斷，電路有也可利用半導(dǎo)體三極管實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)運(yùn)算(二)反對(duì)數(shù)（指數(shù)）電路uO是ui的反對(duì)數(shù)運(yùn)算（指數(shù)運(yùn)算）用半導(dǎo)體三極管實(shí)現(xiàn)反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路利用虛短和虛斷，電路有要求以上兩個(gè)電路溫漂很嚴(yán)重，實(shí)際電路都有溫度補(bǔ)償電路有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。濾波器的功能：對(duì)頻率進(jìn)行選擇,過(guò)濾掉噪聲和干擾信號(hào)，保留下有用信號(hào)。

3.7集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用

濾波器的分類：低通濾波器（LPF）高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF）3.7.1有源濾波器RR1RFC+-+1.一階有源低通濾波器傳遞函數(shù)RCRC傳遞函數(shù)中出現(xiàn)S的一次項(xiàng),故稱為一階濾波器幅頻特性：相頻特性：RR1RFC+-+幅頻特性及幅頻特性曲線01+RF/R10.707(1+RF/R1)

0傳遞函數(shù)RC1、時(shí)：有放大作用3、運(yùn)放輸出，帶負(fù)載能力強(qiáng)。2、時(shí)：幅頻特性與一階無(wú)源低通濾波器類似電路特點(diǎn):2.二階有源低通濾波器RR1RFC+-+CRVN通常有C1=C2=C，聯(lián)立求解以上三式，可得濾波器的傳遞函數(shù)

將s換成jω，令可得當(dāng)時(shí)，上式分母的模解得截止頻率3.7.2電壓比較器

將一個(gè)模擬電壓信號(hào)與一參考電壓相比較，輸出一定的高低電平。功能：特性：運(yùn)放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關(guān)系uo=f