第4章 集成運算放大電路

1、第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 4.1 4.1 直接耦合放大電路及問題直接耦合放大電路及問題 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 4.5 4.5 實訓(xùn)：實訓(xùn)： 集成運算放大器應(yīng)用集成運算放大器應(yīng)用multisimmultisim仿真仿真 測試測試 直接耦合放大電路的前后級之間沒有耦合電容，級與級之間直直接耦合放大電路的前后級之間沒有耦合電容，級與級之間直 接用導(dǎo)線連接，因此，直接耦合放大電路既可以放大交流信號，又接用導(dǎo)線連接，因此，直接耦合放大電路既可以放大交

2、流信號，又 可以放大直流和變化緩慢的信號；直接耦合放大電路便于大規(guī)模集可以放大直流和變化緩慢的信號；直接耦合放大電路便于大規(guī)模集 成，所以集成電路中多采用直接耦合方式。但直接耦合放大電路也成，所以集成電路中多采用直接耦合方式。但直接耦合放大電路也 存在兩個問題：一個是前級、后級靜態(tài)工作點相互影響的問題；另存在兩個問題：一個是前級、后級靜態(tài)工作點相互影響的問題；另 一個是零點漂移問題。一個是零點漂移問題。 4.1.1 4.1.1 前級、后級靜態(tài)工作點相互影響前級、后級靜態(tài)工作點相互影響 前級的集電極電位恒等于后級的基極電位，前級的集電極電阻前級的集電極電位恒等于后級的基極電位，前級的集電極電阻

3、r rc1 c1同時又是后級的偏流電阻，前、后級的靜態(tài)工作點就互相影響， 同時又是后級的偏流電阻，前、后級的靜態(tài)工作點就互相影響， 互相牽制?；ハ酄恐啤?4.1 4.1 直接耦合放大電路及問題直接耦合放大電路及問題 下一頁 返回 因此，在直接耦合放大電路中必須采取一定的措施，必須全面因此，在直接耦合放大電路中必須采取一定的措施，必須全面 考慮各級的靜態(tài)工作點的合理配置，當(dāng)放大電路的級數(shù)增多時，這考慮各級的靜態(tài)工作點的合理配置，當(dāng)放大電路的級數(shù)增多時，這 個問題顯得更加復(fù)雜。常用的辦法之一是提高后級的發(fā)射極電位。個問題顯得更加復(fù)雜。常用的辦法之一是提高后級的發(fā)射極電位。 在在圖圖4-14-1中是

4、利用中是利用v v2 2的發(fā)射極電阻的發(fā)射極電阻r re2 e2上的壓降來提高發(fā)射極的電位。 上的壓降來提高發(fā)射極的電位。 這一方面能提高這一方面能提高v v1 1的集電極電位，增大其輸出電壓的幅度，另一方的集電極電位，增大其輸出電壓的幅度，另一方 面又能使面又能使v v2 2獲得合適的工作點。在工程中還有其他方法可以實現(xiàn)前、獲得合適的工作點。在工程中還有其他方法可以實現(xiàn)前、 后級靜態(tài)工作點的配合。后級靜態(tài)工作點的配合。 4.1.2 4.1.2 零點漂移問題零點漂移問題 一個理想的直接耦合放大器，當(dāng)輸入信號為零時，輸出端的電一個理想的直接耦合放大器，當(dāng)輸入信號為零時，輸出端的電 位應(yīng)該保持不變

5、。位應(yīng)該保持不變。 4.1 4.1 直接耦合放大電路及問題直接耦合放大電路及問題 下一頁 返回上一頁 但實際上，由于溫度、頻率等因素的影響，直接耦合的多級放但實際上，由于溫度、頻率等因素的影響，直接耦合的多級放 大器在輸入信號為零時，輸出端的電位會偏離初始設(shè)定值，產(chǎn)生緩大器在輸入信號為零時，輸出端的電位會偏離初始設(shè)定值，產(chǎn)生緩 慢而不規(guī)則的波動，這種輸出端電位的波動現(xiàn)象，稱為零點漂移。慢而不規(guī)則的波動，這種輸出端電位的波動現(xiàn)象，稱為零點漂移。 引起零點漂移的原因很多，如三極管參數(shù)（引起零點漂移的原因很多，如三極管參數(shù)（i icbo cbo、 、u ube be、 、）隨溫度）隨溫度 的變化、電

6、源電壓的波動、電路元件參數(shù)的變化等，其中溫度的影的變化、電源電壓的波動、電路元件參數(shù)的變化等，其中溫度的影 響是最嚴重的。在多級放大電路各級的漂移當(dāng)中，第一級的漂移影響是最嚴重的。在多級放大電路各級的漂移當(dāng)中，第一級的漂移影 響最為嚴重，因為直接耦合，第一級的漂移被逐級放大，以致影響響最為嚴重，因為直接耦合，第一級的漂移被逐級放大，以致影響 到整個放大電路的工作。所以，抑制漂移要著重于第一級。到整個放大電路的工作。所以，抑制漂移要著重于第一級。 抑制零點漂移方法有很多，如采用溫度補償電路、穩(wěn)壓電源以抑制零點漂移方法有很多，如采用溫度補償電路、穩(wěn)壓電源以 及精選電路元件等方法。但最有效且被廣泛采

7、用的方法是輸入級采及精選電路元件等方法。但最有效且被廣泛采用的方法是輸入級采 用差分放大電路。用差分放大電路。 4.1 4.1 直接耦合放大電路及問題直接耦合放大電路及問題 返回上一頁 差分放大電路簡稱為差放，廣泛應(yīng)用于測量電路、醫(yī)學(xué)儀器等差分放大電路簡稱為差放，廣泛應(yīng)用于測量電路、醫(yī)學(xué)儀器等 電子儀器中，差放也是集成運算放大器的重要單元電路。電子儀器中，差放也是集成運算放大器的重要單元電路。 4.2.14.2.1差分放大電路結(jié)構(gòu)及零點漂移抑制原理差分放大電路結(jié)構(gòu)及零點漂移抑制原理 1 1電路的基本結(jié)構(gòu)電路的基本結(jié)構(gòu) 典型的差分放大電路如典型的差分放大電路如圖圖4-24-2所示，它由完全相同的

8、兩個完全對所示，它由完全相同的兩個完全對 稱的共發(fā)射極放大電路組成，電源為雙路對稱電源，三極管的集電稱的共發(fā)射極放大電路組成，電源為雙路對稱電源，三極管的集電 極經(jīng)極經(jīng)c c接接v vcc cc，發(fā)射極經(jīng)電阻 ，發(fā)射極經(jīng)電阻e e接接v vee ee。電路中兩管集電極負載電阻 。電路中兩管集電極負載電阻 的阻值相等，兩基極電阻阻值相等，輸入信號的阻值相等，兩基極電阻阻值相等，輸入信號u ui1 i1和 和u ui2 i2分別加在兩管 分別加在兩管 的基極上，輸出電壓的基極上，輸出電壓u u0 0從兩管的集電極輸出。這種連接方式稱為雙從兩管的集電極輸出。這種連接方式稱為雙 端輸入、雙端輸出方式。

9、端輸入、雙端輸出方式。 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回 2. 2. 抑制零點漂移的原理抑制零點漂移的原理 （1 1）依靠電路的對稱性）依靠電路的對稱性 在圖在圖4-24-2所示電路中，當(dāng)溫度變化等原因引起兩個管子的基極電所示電路中，當(dāng)溫度變化等原因引起兩個管子的基極電 流流i ib1 b1、 、i ib2 b2變化時，由于兩邊電路完全對稱，勢必引起兩管子集電極 變化時，由于兩邊電路完全對稱，勢必引起兩管子集電極 電流電流i ic1 c1、 、i ic2 c2的變化量相等，方向相同，即 的變化量相等，方向相同，即i ic1 c1= = i ic2 c2，集電極電位 ，集電

10、極電位 v vc1 c1， ，v vc2 c2的變化量也相同，即 的變化量也相同，即v vc1 c1 v vc2 c2。 。 采用雙端輸出時，輸出電壓采用雙端輸出時，輸出電壓u u0 0u uo1 o1 u uo2 o2，如在輸入信號為零時， ，如在輸入信號為零時， 假定溫度上升，則有：假定溫度上升，則有： 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回上一頁 b111 0c12 b222 0 cc c cc iiv tuuu iiv 由此可知，雖然溫度變化對每個管子都產(chǎn)生了零點漂移，但在由此可知，雖然溫度變化對每個管子都產(chǎn)生了零點漂移，但在 輸出端兩個管子的集電極電壓的變化互相抵消了

11、，所以抑制了輸出輸出端兩個管子的集電極電壓的變化互相抵消了，所以抑制了輸出 電壓的零點漂移。電壓的零點漂移。 （2 2）依靠）依靠r re e的負反饋作用的負反饋作用 發(fā)射極電阻發(fā)射極電阻r re e具有負反饋作用，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點，從而進具有負反饋作用，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點，從而進 一步減小一步減小v vc1 c1、 、v vc2 c2的絕對漂移量。 的絕對漂移量。r re e抑制輸出電壓的零點漂移的方法抑制輸出電壓的零點漂移的方法 將在差分放大電路的靜態(tài)分析和動態(tài)分析中討論。將在差分放大電路的靜態(tài)分析和動態(tài)分析中討論。 4.2.24.2.2差分放大電路的靜態(tài)分析差分放大電路的靜態(tài)分析 當(dāng)輸

12、入信號為零時，放大電路的直流通路如當(dāng)輸入信號為零時，放大電路的直流通路如圖圖4-34-3所示。所示。 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回上一頁 在圖在圖4-34-3中，由電路對稱性可得中，由電路對稱性可得 由基極回路可以得到由基極回路可以得到 所以所以 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回上一頁 bq1bq2bq cq1cq2cq eq1eq2eq cq1cq2cq ocq1cq2 0 iii iii iii uuu uuu eeqbeqbbqee 2riuriv eebeq bq be 12 vu i rr cqbq eqbq ceqcccceeee (

13、1) 2 ii ii uvr ir iv 其中其中是晶體管的電流放大倍數(shù)。是晶體管的電流放大倍數(shù)。 從上可知，靜態(tài)時，每個管子的發(fā)射極電路中相當(dāng)于接入了從上可知，靜態(tài)時，每個管子的發(fā)射極電路中相當(dāng)于接入了2r2re e 的電阻，這樣每個晶體管的工作點穩(wěn)定性都得到提高。的電阻，這樣每個晶體管的工作點穩(wěn)定性都得到提高。v vee ee的作用是 的作用是 補償補償r re e上的直流壓降，使得晶體管有合適的工作點。上的直流壓降，使得晶體管有合適的工作點。 4.2.34.2.3差分放大電路的動態(tài)分析差分放大電路的動態(tài)分析 1 1差模輸入動態(tài)分析差模輸入動態(tài)分析 在放大器兩輸入端分別輸入大小相等、相位相

14、反的信號，即在放大器兩輸入端分別輸入大小相等、相位相反的信號，即u ui1 i1 u ui2 i2時 時, ,這種輸入方式稱為差模輸入，所輸入的信號稱為差模輸這種輸入方式稱為差模輸入，所輸入的信號稱為差模輸 入信號。差模輸入信號用入信號。差模輸入信號用u uid id來表示。差模輸入電路如 來表示。差模輸入電路如圖圖4-44-4所示。所示。 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回上一頁 由圖由圖4-44-4可得可得 或或 圖圖4-44-4電路中，在輸入差模信號電路中，在輸入差模信號u uid id時，由于電路的對稱性，使 時，由于電路的對稱性，使 得得v v1 1和和v v2

15、2兩管的集電極電流為一增一減的狀態(tài)，而且增減的幅度相兩管的集電極電流為一增一減的狀態(tài)，而且增減的幅度相 同。如果同。如果v v1 1的集電極電流增大，則的集電極電流增大，則v v2 2的集電極電流減小，即的集電極電流減小，即i ic1 c1 - -i ic2 c2。 。 顯然，此時顯然，此時r re e上的電流沒有變化，說明上的電流沒有變化，說明r re e對差模信號沒有作用，在對差模信號沒有作用，在r re e 上既無差模信號的電流也無差模信號的電壓，因此畫差模信號交流上既無差模信號的電流也無差模信號的電壓，因此畫差模信號交流 通路時，通路時，v v1 1和和v v2 2的發(fā)射極是直接接地的

16、，如的發(fā)射極是直接接地的，如圖圖4-54-5所示。所示。 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回上一頁 12 1 2 iiid uuu 1 2 idi uu 由圖由圖4-54-5看出，在輸入差模信號時，兩管集電極的對地輸出電壓看出，在輸入差模信號時，兩管集電極的對地輸出電壓 u uo1 o1和 和u uo2 o2也是一升一降地變化，因而 也是一升一降地變化，因而v v1 1管集電極輸出電壓管集電極輸出電壓u uo1 o1與 與v v2 2管集管集 電極輸出電壓電極輸出電壓u uo2 o2大小相等、極性相反，即 大小相等、極性相反，即u uo2 o2 u uo1 o1。兩管集電極

17、之 。兩管集電極之 間輸出差模輸壓為間輸出差模輸壓為 u uod od u uo1 o1 u uo2 o2 2 2u uo1 o1 雙端輸入雙端輸出差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)為：雙端輸入雙端輸出差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)為： 上式說明，雙端輸入雙端輸出差分放大電路的差模電壓放大倍上式說明，雙端輸入雙端輸出差分放大電路的差模電壓放大倍 數(shù)與數(shù)與v v1 1管組成的單邊共射極放大電路的電壓放大倍數(shù)相等。管組成的單邊共射極放大電路的電壓放大倍數(shù)相等。 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回上一頁 由圖由圖4-54-5不難得到不難得到 若圖若圖4-54-5所示電路中，在兩管集電

18、極之間接入負載電阻所示電路中，在兩管集電極之間接入負載電阻r rl l時，由時，由 于于u uo2 o2= = u uo1 o1，必有 ，必有r rl l的中心位置為差模電壓輸出的交流的中心位置為差模電壓輸出的交流“地地”，因，因 此，每邊電路的交流等效負載電阻此，每邊電路的交流等效負載電阻rrl l=r=rc c/(r/(rl l/2)/2)。這時差模電壓。這時差模電壓 放大倍數(shù)變?yōu)榉糯蟊稊?shù)變?yōu)?差模信號輸入時，從差分放大電路的兩個輸入端看進去所呈現(xiàn)差模信號輸入時，從差分放大電路的兩個輸入端看進去所呈現(xiàn) 的等效電阻，稱為差分放大電路的差模輸入電阻，由圖的等效電阻，稱為差分放大電路的差模輸入電

19、阻，由圖4-54-5可得可得 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回上一頁 c ud bbe r a rr l ud bbe r a rr 差分放大電路兩管集電極之間對差模信號所呈現(xiàn)的等效電阻，差分放大電路兩管集電極之間對差模信號所呈現(xiàn)的等效電阻， 稱為差分放大電路的差模輸出電阻，由圖稱為差分放大電路的差模輸出電阻，由圖4-54-5可得可得 r ro o=2=2r ro1 o1=2 =2r rc c 2 2共模輸入動態(tài)分析共模輸入動態(tài)分析 在放大器兩輸入端分別輸入大小相等、相位相同的信號，即在放大器兩輸入端分別輸入大小相等、相位相同的信號，即u ui1 i1 u ui2 i2時

20、 時, ,這種輸入方式稱為共模輸入，所輸入的信號稱為共模輸入這種輸入方式稱為共模輸入，所輸入的信號稱為共模輸入 信號。共模輸入信號用信號。共模輸入信號用u uic ic來表示。共模輸入電路如 來表示。共模輸入電路如圖圖4-64-6所示。由所示。由 圖圖4-64-6可得可得 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回上一頁 12icii uuu 圖圖4-64-6所示電路在共模信號的作用下，所示電路在共模信號的作用下，v v1 1管和管和v v2 2管相應(yīng)電量的變管相應(yīng)電量的變 化完全相同，顯然，共模輸出電壓化完全相同，顯然，共模輸出電壓u uo o= =u uo1 o1 u uo2

21、o2=0 =0，則共模電壓放大，則共模電壓放大 倍數(shù)倍數(shù) 發(fā)射極電阻發(fā)射極電阻r re e對共模信號具有很強的抑制能力。當(dāng)共模信號使對共模信號具有很強的抑制能力。當(dāng)共模信號使 得兩個晶體管的集電極電流同時增大時，流過得兩個晶體管的集電極電流同時增大時，流過r re e的電流就會成倍的的電流就會成倍的 增加，發(fā)射極電位升高，從而導(dǎo)致發(fā)射結(jié)的兩端電壓減小，抑制了增加，發(fā)射極電位升高，從而導(dǎo)致發(fā)射結(jié)的兩端電壓減小，抑制了 集電極電流的增加。集電極電流的增加。 3 3共模抑制比共模抑制比 為了定量地說明差分放大電路對差模信號的放大能力和對共模為了定量地說明差分放大電路對差模信號的放大能力和對共模 信號

22、的抑制能力，引入共模抑制比信號的抑制能力，引入共模抑制比k kcmr cmr， ， 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回上一頁 uc 0a 其定義為：差模放大倍數(shù)其定義為：差模放大倍數(shù)a aud ud與共模放大倍數(shù) 與共模放大倍數(shù)a auc uc之比，即 之比，即 從理論上講，差分放大電路的共模放大倍數(shù)從理論上講，差分放大電路的共模放大倍數(shù) ，所以，所以k kcmr cmr 就為無窮大，實際電路中，不為無窮大。共模抑制比越大，表示放就為無窮大，實際電路中，不為無窮大。共模抑制比越大，表示放 大電路性能越好。大電路性能越好。 4.2.44.2.4差分放大器的其它輸入輸出方式差分

23、放大器的其它輸入輸出方式 差分放大電路除了前面所述的雙端輸入雙端輸出方式外，還有差分放大電路除了前面所述的雙端輸入雙端輸出方式外，還有 雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出，這些雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出，這些 輸入輸出方式在實際中也經(jīng)常使用。輸入輸出方式在實際中也經(jīng)常使用。 4.2 4.2 差分放大電路差分放大電路 下一頁 返回上一頁 uc 0a 單端輸出時，電壓放大倍數(shù)只有雙端輸出時電壓放大倍數(shù)的一單端輸出時，電壓放大倍數(shù)只有雙端輸出時電壓放大倍數(shù)的一 半，其推導(dǎo)過程在此就不予介紹。半，其推導(dǎo)過程在此就不予介紹。 4.2 4.2 差分放大電路差分放

24、大電路 返回上一頁 集成運算放大器簡稱集成運放，是應(yīng)用最廣泛的集成放大器，集成運算放大器簡稱集成運放，是應(yīng)用最廣泛的集成放大器， 最早用于模擬計算機，對輸入信號進行模擬運算，并由此而得名。最早用于模擬計算機，對輸入信號進行模擬運算，并由此而得名。 集成運算放大器作為基本運算單元，可以完成加減、積分和微分、集成運算放大器作為基本運算單元，可以完成加減、積分和微分、 乘除等數(shù)學(xué)運算。乘除等數(shù)學(xué)運算。 4.3.1 4.3.1 集成運算放大器的特點集成運算放大器的特點 集成運算放大器有以下特點：集成運算放大器有以下特點： 1.1.在集成電路工藝中難于制造電感元件。制造容量大于在集成電路工藝中難于制造電

25、感元件。制造容量大于200pf200pf的的 電容也比較困難，而且性能很不穩(wěn)定，所以集成電路中要盡量避免電容也比較困難，而且性能很不穩(wěn)定，所以集成電路中要盡量避免 使用電容器。而運算放大器各級之間都采用直接隅合，基本上不采使用電容器。而運算放大器各級之間都采用直接隅合，基本上不采 用電容元件，必須使用電容器的場合，也大多采用外接的辦法。用電容元件，必須使用電容器的場合，也大多采用外接的辦法。 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 下一頁 返回 2.2.運算放大器的輸入級都采用差分放大電路，它要求兩管的性運算放大器的輸入級都采用差分放大電路，它要求兩管的性 能相同。而集成電路中的

26、各個晶體管是通過同一工藝過程制作在同能相同。而集成電路中的各個晶體管是通過同一工藝過程制作在同 一硅片上，容易獲得特性一致，因此，容易制成溫度漂移很小的運一硅片上，容易獲得特性一致，因此，容易制成溫度漂移很小的運 算放大器。算放大器。 3.3.在集成電路中，比較合適的阻值大致為在集成電路中，比較合適的阻值大致為101030k30k。制作高。制作高 阻值的電阻成本高，占用面積大，且阻值偏差大（阻值的電阻成本高，占用面積大，且阻值偏差大（10%10%20%20%）。因）。因 此，在集成運算放大器中往往用晶體管恒流源代替電阻。必須用直此，在集成運算放大器中往往用晶體管恒流源代替電阻。必須用直 流高阻

27、值電阻時，也常采用外接方式。流高阻值電阻時，也常采用外接方式。 4.4.集成電路中的二極管一般都采用晶體管構(gòu)成，把發(fā)射極、基集成電路中的二極管一般都采用晶體管構(gòu)成，把發(fā)射極、基 極、集電極三者適當(dāng)組配使用。極、集電極三者適當(dāng)組配使用。 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 下一頁 返回上一頁 4.3.24.3.2集成運算放大器組成集成運算放大器組成 集成運算放大器的種類非常多，內(nèi)部電路也各不相同，但一般集成運算放大器的種類非常多，內(nèi)部電路也各不相同，但一般 由以下四部分組成，如由以下四部分組成，如圖圖4-74-7所示。所示。 輸入級：通常由具有恒流源的雙端輸入、單端輸出的差分放

28、大輸入級：通常由具有恒流源的雙端輸入、單端輸出的差分放大 電路構(gòu)成，其目的是為了減小放大電路的零點漂移、提高輸入阻抗。電路構(gòu)成，其目的是為了減小放大電路的零點漂移、提高輸入阻抗。 輸入級是提高集成運放質(zhì)量的關(guān)鍵部分，輸入級是提高集成運放質(zhì)量的關(guān)鍵部分， 中間級：主要用于電壓放大，通常由帶有源負載（即以恒流源中間級：主要用于電壓放大，通常由帶有源負載（即以恒流源 代替集電極負載電阻）的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。代替集電極負載電阻）的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。 輸出級：一般是射極輸出器或互補對稱功放電路。輸出級電路輸出級：一般是射極輸出器或互補對稱功放電路。輸出級電路 輸出電阻低、帶負載能力強，輸出電阻低

29、、帶負載能力強， 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 下一頁 返回上一頁 能輸出足夠大的電壓和電流。此外輸出級還附有保護電路，以能輸出足夠大的電壓和電流。此外輸出級還附有保護電路，以 防意外短路或過載時造成損壞。防意外短路或過載時造成損壞。 偏置電路：偏置電路的作用是為上述各級電路提供穩(wěn)定、合適偏置電路：偏置電路的作用是為上述各級電路提供穩(wěn)定、合適 的偏置電流，確定各級的靜態(tài)工作點，一般由各種恒流源電路構(gòu)成。的偏置電流，確定各級的靜態(tài)工作點，一般由各種恒流源電路構(gòu)成。 圖圖4-84-8給出了一個簡單集成運算放大器的電路原理圖及符號。它給出了一個簡單集成運算放大器的電路原理圖及

30、符號。它 有兩個輸入端，標(biāo)有兩個輸入端，標(biāo)“”的輸入端稱為同相輸入端，輸入信號由此的輸入端稱為同相輸入端，輸入信號由此 端輸入時，輸出信號與輸入信號相位相同；標(biāo)端輸入時，輸出信號與輸入信號相位相同；標(biāo)“一一”的輸入端稱為的輸入端稱為 反相輸入端，輸入信號由此端輸入時，輸出信號與輸入信號相位相反相輸入端，輸入信號由此端輸入時，輸出信號與輸入信號相位相 反。反。 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 下一頁 返回上一頁 4.3.34.3.3集成運放的主要參數(shù)集成運放的主要參數(shù) 1.1.開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù)a au uo o 在集成運放沒有外加反饋的情況下的差模電壓放大倍

31、數(shù)，稱為在集成運放沒有外加反饋的情況下的差模電壓放大倍數(shù)，稱為 開環(huán)電壓放大倍數(shù)，用分貝表示為開環(huán)電壓放大倍數(shù)，用分貝表示為 ，后期生產(chǎn)的集成運放，后期生產(chǎn)的集成運放 的開環(huán)電壓放大倍數(shù)一般均大于的開環(huán)電壓放大倍數(shù)一般均大于100100分貝。分貝。a au0 u0越高，則其構(gòu)成的運 越高，則其構(gòu)成的運 算電路越穩(wěn)定，運算精度也越高。算電路越穩(wěn)定，運算精度也越高。 2.2.最大輸出電壓最大輸出電壓u uopp opp 能使輸出電壓和輸入電壓保持不失真關(guān)系的最大輸出電壓，稱能使輸出電壓和輸入電壓保持不失真關(guān)系的最大輸出電壓，稱 為運放的最大輸出電壓。例如：為運放的最大輸出電壓。例如：f007f00

32、7集成運放的最大輸出電壓約為集成運放的最大輸出電壓約為 v v。 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 下一頁 返回上一頁 uo alg20 3.3.輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓u uio io 理想運算放大器，當(dāng)輸入信號為零時輸出也為零。而實際的運理想運算放大器，當(dāng)輸入信號為零時輸出也為零。而實際的運 算放大器電路，輸入為零時輸出并不為零。要使輸出電壓為零，必算放大器電路，輸入為零時輸出并不為零。要使輸出電壓為零，必 須在輸入端加一個很小的補償電壓，此補償電壓電壓稱為輸入失調(diào)須在輸入端加一個很小的補償電壓，此補償電壓電壓稱為輸入失調(diào) 電壓。輸入失調(diào)電壓的大小反映集成電路在制造的對

33、稱程度。電壓。輸入失調(diào)電壓的大小反映集成電路在制造的對稱程度。u uio io一 一 般為幾毫伏，很明顯，般為幾毫伏，很明顯，u uio io越小越好。 越小越好。 4.4.輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流i iio io 輸入信號為零時，運放兩個輸入端靜態(tài)基極電流之差，稱為輸輸入信號為零時，運放兩個輸入端靜態(tài)基極電流之差，稱為輸 入失調(diào)電流。輸入失調(diào)電流被用來表征差分輸入管的輸入電流不對入失調(diào)電流。輸入失調(diào)電流被用來表征差分輸入管的輸入電流不對 稱造成的影響，一般為納安級，其值愈小愈好。稱造成的影響，一般為納安級，其值愈小愈好。 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 下一頁 返回上一

34、頁 5.5.輸入偏置電流輸入偏置電流i iib ib 輸入信號為零時，運放兩個輸入端靜態(tài)基極電流的平均值，稱輸入信號為零時，運放兩個輸入端靜態(tài)基極電流的平均值，稱 為輸入偏置電流。這與電路中第一級管子的性能有關(guān)，一般為納安為輸入偏置電流。這與電路中第一級管子的性能有關(guān)，一般為納安 級，其值愈小愈好。級，其值愈小愈好。 4.3.4 4.3.4 集成運放的電壓傳輸特性集成運放的電壓傳輸特性 集成運放的電壓傳輸特性是指輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系曲線，集成運放的電壓傳輸特性是指輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系曲線， 如如圖圖4-94-9所示。所示。 從圖從圖4-94-9的傳輸特性看，集成運放可工作在線性區(qū)，也可

35、以工作的傳輸特性看，集成運放可工作在線性區(qū)，也可以工作 在飽和區(qū)，但是分析方法是不相同的。當(dāng)集成運放工作在線性區(qū)時，在飽和區(qū)，但是分析方法是不相同的。當(dāng)集成運放工作在線性區(qū)時， u uo o與與u ui i（u ui i= =u u u u ）是線性關(guān)系，）是線性關(guān)系， 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 下一頁 返回上一頁 即即 集成運放是一個線性放大元件。集成運放是一個線性放大元件。 由于集成運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)由于集成運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)a auo uo很大，即使輸入 很大，即使輸入 是毫伏級，也足以使集成運放處于飽和狀態(tài)；此外，由于集成運放是毫伏級，也足以使集成運

36、放處于飽和狀態(tài)；此外，由于集成運放 工作時會受到各種干擾，電路將難于穩(wěn)定工作。所以，集成運放工工作時會受到各種干擾，電路將難于穩(wěn)定工作。所以，集成運放工 作在線性區(qū)時應(yīng)引入深度負反饋。作在線性區(qū)時應(yīng)引入深度負反饋。 4.3.54.3.5集成運算放大器的理想模型集成運算放大器的理想模型 在分析運放時，我們常把它看成一個理想運放，即將實際運放在分析運放時，我們常把它看成一個理想運放，即將實際運放 的一些技術(shù)性能指標(biāo)理想化，這在工程上是允許的，同時，在分析的一些技術(shù)性能指標(biāo)理想化，這在工程上是允許的，同時，在分析 時用理想運放代替實際運放所引起的誤差并不嚴重，時用理想運放代替實際運放所引起的誤差并不

37、嚴重， 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 下一頁 返回上一頁 ouo( )uauu )( uu 但卻使分析過程大大簡化。理想運放具有以下主要參數(shù)：但卻使分析過程大大簡化。理想運放具有以下主要參數(shù)： (1)(1)開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù) (2)(2)差模輸入電阻差模輸入電阻 (3)(3)開環(huán)輸出電阻開環(huán)輸出電阻 (4)(4)共模抑制比共模抑制比 理想運放的電路符號和電壓傳輸特性如理想運放的電路符號和電壓傳輸特性如圖圖4-104-10所示。圖中的所示。圖中的 “”表示開環(huán)電壓放大倍數(shù)為無窮大的理想化條件。表示開環(huán)電壓放大倍數(shù)為無窮大的理想化條件。 理想運放工作在線性區(qū)時

38、，可得到兩個特點：理想運放工作在線性區(qū)時，可得到兩個特點： 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 下一頁 返回上一頁 uo a i r 0 o r cmr k 1.1.虛斷：虛斷： 因理想運算放大器的輸入電阻因理想運算放大器的輸入電阻 ，故有，故有 ， 即理想運放兩個輸入端的輸入電流為零。由于兩個輸入端并非開路即理想運放兩個輸入端的輸入電流為零。由于兩個輸入端并非開路 而電流為零，故稱為而電流為零，故稱為“虛斷虛斷”。 2.2.虛短：虛短： 因為因為 ，理想運算放大器的開環(huán)電壓放大倍，理想運算放大器的開環(huán)電壓放大倍 數(shù)數(shù) ，而，而u uo o為一定值，最高等于其飽和電壓。所為一

39、定值，最高等于其飽和電壓。所 以以 ，即，即 。由于兩個輸入端電位相等，但又不。由于兩個輸入端電位相等，但又不 是短路，故稱為是短路，故稱為“虛短虛短”。 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 下一頁 返回上一頁 i r 0 ii ouo( )uauu uo a o uo 0 u uu a uu 理想運放工作在飽和區(qū)（即非線性）時，則理想運放工作在飽和區(qū)（即非線性）時，則 與與 不一定不一定 相等，有：相等，有： 當(dāng)當(dāng) 時，時， 當(dāng)當(dāng) 時，時， 4.3 4.3 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 返回上一頁 u u uu uu 4.4.14.4.1比例運算電路比例運算電路 1

40、 1反相比例運算電路反相比例運算電路 運算電路是集成運放的典型線性應(yīng)用。反相比例運算電路如運算電路是集成運放的典型線性應(yīng)用。反相比例運算電路如圖圖 4-114-11所示，輸入信號所示，輸入信號u ui i經(jīng)輸入電阻經(jīng)輸入電阻r r1 1從反相輸入端輸入，同相輸入從反相輸入端輸入，同相輸入 端經(jīng)電阻端經(jīng)電阻r r2 2接地，反饋電阻接地，反饋電阻r rf f跨接在反相輸入端與輸出端之間，形跨接在反相輸入端與輸出端之間，形 成電壓并聯(lián)負反饋。成電壓并聯(lián)負反饋。 根據(jù)運放工作在線性區(qū)存在虛短和虛斷，由根據(jù)運放工作在線性區(qū)存在虛短和虛斷，由u u u u ， ，i i i i 0 0，故電阻，故電阻r

41、 r2 2上無電壓降，于是得：上無電壓降，于是得： 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回 1f 0 ii uu 由圖由圖4-114-11得：得： 由此可得：由此可得： 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為： 上式表明輸出電壓上式表明輸出電壓u u0 0與輸入電壓與輸入電壓u ui i是一種比例運算關(guān)系，或者是一種比例運算關(guān)系，或者 說是比例放大的關(guān)系，比例系數(shù)只取決于電阻說是比例放大的關(guān)系，比例系數(shù)只取決于電阻r rf f與與r r1 1的比值，而與的比值，而與 集成運放本身的參數(shù)無關(guān)。選用不同的電阻比值，就可得到數(shù)值不集成運放本身的參數(shù)無關(guān)。選用不同的電阻

42、比值，就可得到數(shù)值不 同的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。同的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 1 11 oo f ff ii uuu i rr uuu i rr f o 1 i r uu r of uf 1i ur a ur 由于電阻的精度和穩(wěn)定性可以做得很高，所以閉環(huán)電壓放大倍由于電阻的精度和穩(wěn)定性可以做得很高，所以閉環(huán)電壓放大倍 數(shù)的精度和穩(wěn)定性也是很高的。式中的負號表示輸出電壓數(shù)的精度和穩(wěn)定性也是很高的。式中的負號表示輸出電壓u u0 0與輸入與輸入 電壓電壓u ui i的相位相反，因此這種運算電路稱為反相比例放大電路。的相位相反，因此

43、這種運算電路稱為反相比例放大電路。 圖圖4-114-11中同相輸入端的外接電阻中同相輸入端的外接電阻r r2 2稱為平衡電阻，其作用是消稱為平衡電阻，其作用是消 除靜態(tài)基極電流對輸出電壓的影響，以保證運算放大器差分輸入級除靜態(tài)基極電流對輸出電壓的影響，以保證運算放大器差分輸入級 輸入端靜態(tài)電路的平衡。運算放大器工作時，兩個輸入端靜態(tài)基極輸入端靜態(tài)電路的平衡。運算放大器工作時，兩個輸入端靜態(tài)基極 偏置電流會在各電阻上產(chǎn)生電壓，從而影響差分輸入級輸入端的電偏置電流會在各電阻上產(chǎn)生電壓，從而影響差分輸入級輸入端的電 位，使得運算放大器的輸出端產(chǎn)生附加的偏移電壓。亦即當(dāng)外加輸位，使得運算放大器的輸出端

44、產(chǎn)生附加的偏移電壓。亦即當(dāng)外加輸 入電壓入電壓u ui i=0=0時，輸出電壓時，輸出電壓u uo o將不為零。平衡電阻將不為零。平衡電阻r r2 2的作用就是當(dāng)輸入的作用就是當(dāng)輸入 電壓電壓u ui i=0=0時，使輸出電壓時，使輸出電壓u u0 0也為零。因為當(dāng)輸入電壓也為零。因為當(dāng)輸入電壓u ui i=0=0時，時， 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 輸出電壓輸出電壓u u0 0=0=0，所以電阻，所以電阻r r1 1和和r rf f相當(dāng)于并聯(lián)，反相輸入端與地之相當(dāng)于并聯(lián)，反相輸入端與地之 間的等效電阻為，因而平衡電阻間的等效電阻為，因而平衡電

45、阻r r2 2應(yīng)為：應(yīng)為： 在如圖在如圖4-114-11所示的電路中，當(dāng)所示的電路中，當(dāng)r rf fr r1 1時，則有：時，則有： 即輸出電壓即輸出電壓u uo o與輸入電壓與輸入電壓u ui i的絕對值相等，而兩者的相位相反，的絕對值相等，而兩者的相位相反， 這時電路相當(dāng)于作了一次變號運算。這種運算放大電路稱為反相器。這時電路相當(dāng)于作了一次變號運算。這種運算放大電路稱為反相器。 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 21f /rrr o o uf 1 i i uu u a u 2 2同相比例運算電路同相比例運算電路 同相比例運算電路如同相比例運算電路

46、如圖圖4-124-12所示，輸入信號所示，輸入信號u ui i經(jīng)電阻經(jīng)電阻r r2 2從同相從同相 輸入端輸入，反相輸入端經(jīng)電阻輸入端輸入，反相輸入端經(jīng)電阻r rl l接地，反饋電阻接地，反饋電阻r rf f跨接在反相輸跨接在反相輸 入端與輸出端之間，形成電壓串聯(lián)負反饋。入端與輸出端之間，形成電壓串聯(lián)負反饋。 根據(jù)運放工作在線性區(qū)的虛短和虛斷，即根據(jù)運放工作在線性區(qū)的虛短和虛斷，即u u- -= =u u+ +，i i- -= =i i+ +=0=0可知，可知， 因因i i =0 =0，故電阻，故電阻r r2 2上無電壓降，于是得：上無電壓降，于是得： 由圖由圖-12-12可得：可得： 4.4

47、 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 1f i ii uuu 1 11 oo f ff 0 i i uu i rr uuuu i rr 由此可得：由此可得： 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為： 上式表明輸出電壓上式表明輸出電壓u uo o與輸入電壓與輸入電壓u ui i也是一種比例運算關(guān)系或者也是一種比例運算關(guān)系或者 說是比例放大關(guān)系。與反相比例放大電路一樣，當(dāng)運算放大器在理說是比例放大關(guān)系。與反相比例放大電路一樣，當(dāng)運算放大器在理 想化的條件下工作時，同相比例放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)也僅想化的條件下工作時，同相比例放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)也僅 與外

48、部電阻與外部電阻r r 和 和r rf f的比值有關(guān)，而與運算放大器本身的參數(shù)無關(guān)。的比值有關(guān)，而與運算放大器本身的參數(shù)無關(guān)。 選用不同的電阻比值，就能得到不同大小的電壓放大倍數(shù)，因此電選用不同的電阻比值，就能得到不同大小的電壓放大倍數(shù)，因此電 壓放大倍數(shù)的精度和穩(wěn)定性都很高。壓放大倍數(shù)的精度和穩(wěn)定性都很高。 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 f o 1 1 i r uu r of f 1 1 u i ur a ur 電壓放大倍數(shù)為正值，表明輸出電壓電壓放大倍數(shù)為正值，表明輸出電壓u uo o與輸入電壓與輸入電壓u ui i的相位相的相位相 同，因此

49、這種運算電路稱為同相比例放大電路。同時，同相比例放同，因此這種運算電路稱為同相比例放大電路。同時，同相比例放 大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)總是大于或等于大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)總是大于或等于1 1。 同反相比例運算電路一樣，為了提高差分電路的對稱性，平衡同反相比例運算電路一樣，為了提高差分電路的對稱性，平衡 電阻電阻r r2 2=r=r1 1/r/rf f。在圖。在圖4-124-12所示的同相比例運算電路中，如果將反相所示的同相比例運算電路中，如果將反相 輸入端的外接電阻輸入端的外接電阻r r 去掉（即 去掉（即r r1 1），），r r2 2短接，再將反饋電阻短接，再將反饋電阻r rf f 短接

50、（即），如短接（即），如圖圖4-134-13所示，則有：所示，則有： 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 o o uf 1 i i uu u a u 由于輸出電壓由于輸出電壓u u0 0與輸入電壓與輸入電壓u ui i大小相等，相位相同，所以，這大小相等，相位相同，所以，這 種電路稱為電壓跟隨器。它與第種電路稱為電壓跟隨器。它與第2 2章討論的射極輸出器的性能相似，章討論的射極輸出器的性能相似， 是同相比例放大器的一個特例，通常用作緩沖器。是同相比例放大器的一個特例，通常用作緩沖器。 4.4.24.4.2加法和減法運算電路加法和減法運算電路 1 1加法

51、運算電路加法運算電路 如如圖圖4-164-16所示是實現(xiàn)兩個信號相加的反相加法運算電路，它是所示是實現(xiàn)兩個信號相加的反相加法運算電路，它是 在圖在圖4-124-12所示反相比例運算電路的基礎(chǔ)上增加了一個輸入回路，以所示反相比例運算電路的基礎(chǔ)上增加了一個輸入回路，以 便對兩個輸入電壓實現(xiàn)代數(shù)相加。便對兩個輸入電壓實現(xiàn)代數(shù)相加。 在圖在圖4-164-16電路中，先將輸入電壓轉(zhuǎn)換成電流，然后在反相輸入電路中，先將輸入電壓轉(zhuǎn)換成電流，然后在反相輸入 端相加。由于反相輸入端為虛地，所以：端相加。由于反相輸入端為虛地，所以： 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 因

52、為：因為： 由此可得：由此可得： 若若 ，則：，則： 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 f12 iii ff o12 12 ii rr uuu rr 12 rr f o12 1 () ii r uuu r 若若 ，則，則 ： 可見輸出電壓與兩個輸入電壓之間是一種反相加法運算關(guān)系。可見輸出電壓與兩個輸入電壓之間是一種反相加法運算關(guān)系。 這一運算關(guān)系可推廣到有更多個信號輸入的情況。平衡電阻這一運算關(guān)系可推廣到有更多個信號輸入的情況。平衡電阻 r r3 3=r=r1 1rr2 2rrf f 。 2. 2. 減法運算電路減法運算電路 減法運算電路如減法運算電

53、路如圖圖4-174-17所示，由疊加定理可以得到輸出與輸入所示，由疊加定理可以得到輸出與輸入 的關(guān)系。的關(guān)系。 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 12f rrr o12 () ii uuu u ui1 i1單獨作用時成為如圖 單獨作用時成為如圖4-114-11所示的反相輸入比例運算電路，其所示的反相輸入比例運算電路，其 輸出電壓為：輸出電壓為： u ui2 i2單獨作用時成為如圖 單獨作用時成為如圖4-154-15所示的同相輸入比例運算電路，其所示的同相輸入比例運算電路，其 輸出電壓為：輸出電壓為： 根據(jù)疊加定理，根據(jù)疊加定理， u ui1 i1和

54、和u ui2 i2共同作用時，輸出電壓為： 共同作用時，輸出電壓為： 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 f o1 1 i r uu r 3f o2 123 1 i rr uu rrr 3ff ooo12 1123 1 ii rrr uuuuu rrrr 若若 ，則：，則： 由此可見，輸出電壓與兩個輸入電壓之差成正比，實現(xiàn)了減法由此可見，輸出電壓與兩個輸入電壓之差成正比，實現(xiàn)了減法 運算。該電路又稱為差分輸入運算電路或差分放大電路。運算。該電路又稱為差分輸入運算電路或差分放大電路。 4.4.34.4.3積分和微分運算電路積分和微分運算電路 1. 1.

55、積分運算電路積分運算電路 將反相比例運算電路的反饋電阻將反相比例運算電路的反饋電阻r rf f用電容用電容c c替換，則成為積分運替換，則成為積分運 算電路，如算電路，如圖圖4-224-22所示。所示。 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 3f 12 rr rr f o21 1 () ii r uuu r 設(shè)電容設(shè)電容c c初始電壓為零，則根據(jù)虛短和虛斷概念和電路定律，可初始電壓為零，則根據(jù)虛短和虛斷概念和電路定律，可 得到得到 由此可得：由此可得： 上式表明，輸出電壓與輸入電壓對時間的反相積分成正比，上式表明，輸出電壓與輸入電壓對時間的反相積分成正比

56、，rcrc 成為積分時間常數(shù)。成為積分時間常數(shù)。 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 rc 0 0 () i r oo c ii uu ii u i r d uudu icc dtdt 0i 1 uu dt rc 當(dāng)輸入為階躍信號時，若當(dāng)輸入為階躍信號時，若t=t=0 0時刻電容上電壓為零，電容將以近時刻電容上電壓為零，電容將以近 似恒流的方式充電，當(dāng)輸出電壓達到運放輸出的飽和值，積分作用似恒流的方式充電，當(dāng)輸出電壓達到運放輸出的飽和值，積分作用 無法繼續(xù)，波形如無法繼續(xù)，波形如圖圖4-234-23（a a）所示。所示。 當(dāng)輸入為方波和正弦波時，輸出電

57、壓波形分別如當(dāng)輸入為方波和正弦波時，輸出電壓波形分別如圖圖4-234-23（b b）、）、 （c c）所示。所示。 為防止低頻信號增益過大，在實用電路中，常在電容上并聯(lián)一為防止低頻信號增益過大，在實用電路中，常在電容上并聯(lián)一 個電阻個電阻rr加以限制，如圖加以限制，如圖4-224-22中虛線所示。中虛線所示。 2.2.微分運算電路微分運算電路 將積分運算電路的將積分運算電路的r r，c c位置對調(diào)即為微分運算電路，如位置對調(diào)即為微分運算電路，如圖圖4-244-24 所示。所示。 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 由于反相輸入端虛地由于反相輸入端虛地

58、，且，且i i = =i i=0 =0，由圖，由圖4-244-24可可 得：得： 由此可得，輸出電壓與輸入電壓對時間的微分成正比。由此可得，輸出電壓與輸入電壓對時間的微分成正比。 若若u ui i為恒定電壓為恒定電壓u ui i則在則在u ui i作用于電路的瞬間，微分電路輸出一個作用于電路的瞬間，微分電路輸出一個 尖脈沖電壓，波形如尖脈沖電壓，波形如圖圖4-254-25所示。所示。 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 0uu 00 0 () rc r ii c i ii uuu i rr d uudu icc dtdt du urc dt 4.4.4

59、4.4.4電壓比較器電壓比較器 電壓比較器是集成運算放大器典型的非線性應(yīng)用，電壓比較器電壓比較器是集成運算放大器典型的非線性應(yīng)用，電壓比較器 的基本功能是對輸入端的兩個電壓進行比較，判斷出哪一個電壓大，的基本功能是對輸入端的兩個電壓進行比較，判斷出哪一個電壓大， 在輸出端輸出比較結(jié)果。在輸出端輸出比較結(jié)果。 1. 1. 簡單比較器簡單比較器 圖圖4-27(a)4-27(a)所示電路為一簡單的電壓比較器。參考電壓在運算放所示電路為一簡單的電壓比較器。參考電壓在運算放 大器的同相輸入端，輸入電壓加在運算放大器的反相輸入端。圖中大器的同相輸入端，輸入電壓加在運算放大器的反相輸入端。圖中 運算放大器工

60、作在開環(huán)狀態(tài)，由于開環(huán)電壓放大倍數(shù)極高，因而輸運算放大器工作在開環(huán)狀態(tài)，由于開環(huán)電壓放大倍數(shù)極高，因而輸 入端之間只要有微小電壓，入端之間只要有微小電壓， 4.4 4.4 集成運算放大器的應(yīng)用集成運算放大器的應(yīng)用 下一頁 返回上一頁 運算放大器便進入非線性工作區(qū)域，使輸出電壓飽和，即運算放大器便進入非線性工作區(qū)域，使輸出電壓飽和，即 當(dāng)當(dāng) 時，時， 當(dāng)當(dāng) 時，時， 。 圖圖4-274-27（b b）是簡單比較器電壓比較器的電壓傳輸特性。由此可）是簡單比較器電壓比較器的電壓傳輸特性。由此可 見，比較器的輸入是模擬信號，而輸出端則是用高電平或低電平見，比較器的輸入是模擬信號，而輸出端則是用高電平或