第6章模擬集成電路及其應用

1、集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介集成電路是相對于分立元件而指的一類半導體集成電路是相對于分立元件而指的一類半導體器件，它將元件和電路器件，它將元件和電路“集成集成”在一個半導體在一個半導體芯片內，完成一定的功能，由于電路和元件是芯片內，完成一定的功能，由于電路和元件是同時同時制作完成的，所以，具有很好的制作完成的，所以，具有很好的元件一致元件一致性性；另一方面，組成電路的各元件之間空間距；另一方面，組成電路的各元件之間空間距離非常小，因此，構成電路有一套特殊的理論、離非常小，因此，構成電路有一套特殊的理論、方法和工藝。不能用分立元件電路的理論來解方法和工藝。不能用分立元件電路的理論來解釋集

2、成電路的內部工作情況。在電子電路中，釋集成電路的內部工作情況。在電子電路中，集成電路已經作為一種功能模塊器件得到廣泛集成電路已經作為一種功能模塊器件得到廣泛應用，使用集成電路需要了解它的外部特性，應用，使用集成電路需要了解它的外部特性，但對內部結構一般沒有必要也不可能仔細分析。但對內部結構一般沒有必要也不可能仔細分析。集成電路的分類集成電路的分類集成電路集成電路數字集成電路數字集成電路模擬集成電路模擬集成電路門電路門電路觸發(fā)器觸發(fā)器存儲器存儲器功能部件功能部件微處理器微處理器線性電路線性電路非線性電路非線性電路集成電路集成電路雙極型雙極型單極型（單極型（MOS）小規(guī)模小規(guī)模(10100元件元件

3、/片片)SSI中規(guī)模中規(guī)模(1001000元件元件/片片)MSI大規(guī)模大規(guī)模(100010萬元件萬元件/片片)LSI超大規(guī)模超大規(guī)模(10萬元件萬元件/片片)VLSI按功能分按功能分按導電類型分按導電類型分混合型混合型按集成度分按集成度分集成電路集成電路（1）集成運算放大器的內部組成）集成運算放大器的內部組成集成運算放大器內部由五個部分組成：集成運算放大器內部由五個部分組成：輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級偏置電路偏置電路保護電路保護電路直流電源直流電源+同相輸入端同相輸入端- -反相輸入端反相輸入端輸出端輸出端一、集成運算放大器的組成一、集成運算放大器的組成集成運算放大器簡介集成運算放大

4、器簡介（2）集成運算放大器內部組成特點：）集成運算放大器內部組成特點： 無電感、無大容量電容、無大阻值電阻、由三極無電感、無大容量電容、無大阻值電阻、由三極管代替二極管。管代替二極管。AuoAuou- -u+u- -u+uououo=Auo(u+- -u- -)uo=Auo(u+- -u- -)Auo開環(huán)電壓放大倍數開環(huán)電壓放大倍數二、集成運算放大器的電路符號及器件外形二、集成運算放大器的電路符號及器件外形集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介集成運算放大器的電路符號及器件外形集成運算放大器的電路符號及器件外形87654321- -VCC+ +VCCuou+u- -調零調零調零調零空空雙列直插式

5、單運放外部引腳雙列直插式單運放外部引腳標志標志集成運算放大器的特點集成運算放大器的特點1）、輸入電阻很大）、輸入電阻很大2）、輸出電阻很小）、輸出電阻很小3）、開環(huán)放大倍數）、開環(huán)放大倍數Auo很大很大四、集成運算放大器的電壓傳輸特性四、集成運算放大器的電壓傳輸特性輸出信號與輸入信號之間的關系曲線輸出信號與輸入信號之間的關系曲線三、集成運算放大器的特點三、集成運算放大器的特點uou- - - - u+0線性工作范圍線性工作范圍正飽和正飽和負飽和負飽和五、集成運算放大器的主要參數五、集成運算放大器的主要參數1）、開環(huán)電壓放大倍數）、開環(huán)電壓放大倍數Auo沒有接反饋時所測出的差模電壓放大倍數，通常

6、數值沒有接反饋時所測出的差模電壓放大倍數，通常數值很高，在很高，在104107之間，理想狀態(tài)：之間，理想狀態(tài)：Auo= 集成運算放大器的主要參數2）、最大差模輸入電壓）、最大差模輸入電壓Uidm兩個輸入端之間允許加的最大電壓。其大小取決于輸入兩個輸入端之間允許加的最大電壓。其大小取決于輸入級的結構。級的結構。3）、最大共模輸入電壓）、最大共模輸入電壓Uicm運放對共模信號的抑制能力，只有在一定的共模輸入電運放對共模信號的抑制能力，只有在一定的共模輸入電壓范圍內才存在，超過壓范圍內才存在，超過UicM,運放不能正常工作。運放不能正常工作。4）、最大輸出電壓）、最大輸出電壓 Uom指運放在不失真的

7、條件下的最大輸出電壓。指運放在不失真的條件下的最大輸出電壓。集成運算放大器的主要參數集成運算放大器的主要參數5）、靜態(tài)功耗）、靜態(tài)功耗無輸入信號時，運放的功率損耗。無輸入信號時，運放的功率損耗。6）、輸入失調電壓）、輸入失調電壓U0S當輸入為當輸入為0時，輸出不為時，輸出不為0。要使輸出為。要使輸出為0，在輸入端加，在輸入端加一個很小的補償電壓，這個補償電壓稱為一個很小的補償電壓，這個補償電壓稱為Uos7）、輸入失調電流）、輸入失調電流I0S21BBosIII 8）、輸入基極電流）、輸入基極電流IB 221BBBIII 越小越好。越小越好。放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋1、反饋的概念、反

8、饋的概念基本放大電路中，有源器件（晶體管）具有信號單向基本放大電路中，有源器件（晶體管）具有信號單向傳遞性，被放大信號從輸入端輸入，放大以后輸出，傳遞性，被放大信號從輸入端輸入，放大以后輸出，只有輸入信號對輸出信號的控制；如果在電路中存在只有輸入信號對輸出信號的控制；如果在電路中存在一些通路，將輸出信號的一部分饋送到放大器的輸入一些通路，將輸出信號的一部分饋送到放大器的輸入端，與外部輸入信號疊加，產生基本放大電路的凈輸端，與外部輸入信號疊加，產生基本放大電路的凈輸入信號，實現(xiàn)輸出信號對輸入的控制，即稱構成了反入信號，實現(xiàn)輸出信號對輸入的控制，即稱構成了反饋。如圖饋。如圖基本放大電路基本放大電路

9、反饋電路反饋電路外輸入外輸入輸出輸出凈輸入凈輸入反饋信號反饋信號+- -XiXf=FXoXdXo=AXd 如果加反饋后如果加反饋后 XdXi 則稱此反饋為則稱此反饋為正反饋正反饋。即：反饋信號增強了輸入信號。即：反饋信號增強了輸入信號。沒有反饋時，凈輸入就是外部輸入；沒有反饋時，凈輸入就是外部輸入；有反饋時，有反饋時，Xd = Xi - Xf基本放大電路基本放大電路反饋電路反饋電路外輸入外輸入輸出輸出凈輸入凈輸入反饋信號反饋信號+- -XiXf=FXoXdXo=AXd放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋兩種反饋具有不同的作用：兩種反饋具有不同的作用：負反饋有自動調節(jié)的作用。負反饋有自動調節(jié)的作

10、用。 I I BC)VVU(UVIITEBBEBEEEC自動調節(jié)自動調節(jié)IC基本不變，即：穩(wěn)定靜態(tài)工作點?；静蛔?，即：穩(wěn)定靜態(tài)工作點。負反饋有直流負反饋和交流負反饋之分，負反饋有直流負反饋和交流負反饋之分，但在放大電路中，兩種反饋往往同時存在。但在放大電路中，兩種反饋往往同時存在。反饋的作用反饋的作用IEUBI1ICI2IBTRB1RC+VCCRB2RE正反饋沒有自動調節(jié)作用，但在振蕩電路中常用正反正反饋沒有自動調節(jié)作用，但在振蕩電路中常用正反饋才能實現(xiàn)振蕩過程的建立。饋才能實現(xiàn)振蕩過程的建立。因此正、負反饋各有各的作用，各有各的優(yōu)、缺點。因此正、負反饋各有各的作用，各有各的優(yōu)、缺點。這一節(jié)

11、我們只討論放大電路的負反饋。這一節(jié)我們只討論放大電路的負反饋。反饋的作用反饋的作用從放大電路的輸出端看從放大電路的輸出端看從放大電路的輸入端看從放大電路的輸入端看電流反饋電流反饋電壓反饋電壓反饋基本放大電路基本放大電路A反饋網絡反饋網絡FRS+-eS+-iU+-iU +-fU串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋基本放大電路基本放大電路A反饋網絡反饋網絡FRS+-eSiI iI fI并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋反饋的種類反饋的種類基本放大電路基本放大電路A反饋網絡反饋網絡FRL+-0I0U0I基本放大電路基本放大電路A反饋網絡反饋網絡FRL+-0U 0U+-反饋的種類反饋的種類在反饋放大電路中，輸入、輸出可分別取電壓或電流，因

12、此共有四在反饋放大電路中，輸入、輸出可分別取電壓或電流，因此共有四種反饋放大電路組態(tài)：種反饋放大電路組態(tài)：A=uo/udF=uf /uououiuduf電壓串聯(lián)反饋電壓串聯(lián)反饋電壓并聯(lián)反饋電壓并聯(lián)反饋電流串聯(lián)反饋電流串聯(lián)反饋電流并聯(lián)反饋電流并聯(lián)反饋A=io/udF=uf /ioiouiudufRLA=uo/idF=if /uouoiiidifA=io/idF=if /ioioRLiiidif負反饋的判別負反饋的判別存在與組態(tài)存在與組態(tài)2、反饋組態(tài)判別、反饋組態(tài)判別判別法判別法（開路短路法）（開路短路法）： 如果負載短路后反饋消失如果負載短路后反饋消失電壓反饋，電壓反饋， 如果負載開路后反饋消失

13、如果負載開路后反饋消失電流反饋；電流反饋； 如果輸入端開路反饋消失如果輸入端開路反饋消失串聯(lián)反饋，串聯(lián)反饋， 如果輸入端短路反饋消失如果輸入端短路反饋消失并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋。1、反饋存在的判別、反饋存在的判別 如果在輸入（回路）和輸出（回路）之間存在除有源器如果在輸入（回路）和輸出（回路）之間存在除有源器件以外的其它支路，則該支路構成放大電路的反饋。件以外的其它支路，則該支路構成放大電路的反饋。負反饋的判別負反饋的判別反饋極性反饋極性原理上，如果反饋使輸入得到加強原理上，如果反饋使輸入得到加強正反饋；正反饋； 如果反饋使輸入受到削弱如果反饋使輸入受到削弱負反饋。負反饋。具體判斷反饋的正、負，通

14、常采用瞬時極性法：具體判斷反饋的正、負，通常采用瞬時極性法：找到反饋環(huán)在輸入端的連接點，從輸入端注入某一極性的信號，按找到反饋環(huán)在輸入端的連接點，從輸入端注入某一極性的信號，按照放大電路的工作特性，沿反饋環(huán)一周標出各點信號的瞬時極性，照放大電路的工作特性，沿反饋環(huán)一周標出各點信號的瞬時極性，直至反饋支路在輸入端的連接點，比較注入信號極性和反饋回的信直至反饋支路在輸入端的連接點，比較注入信號極性和反饋回的信號極性：號極性：反饋放大電路分析反饋放大電路分析分析一個反饋放大電路可以從三方面入手分析一個反饋放大電路可以從三方面入手1）、判別電路中有無反饋）、判別電路中有無反饋方法：看電路中是否有連接輸

15、入回路與輸出回路的反方法：看電路中是否有連接輸入回路與輸出回路的反饋元件。饋元件。2）、判別反饋類型）、判別反饋類型方法：從輸入端看，定出是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。方法：從輸入端看，定出是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。 從輸出端看，定出是電流反饋還是電壓反饋。從輸出端看，定出是電流反饋還是電壓反饋。3）、判別電路是正反饋還是負反饋）、判別電路是正反饋還是負反饋方法：瞬時極性法。在輸入端加一個對地瞬時極性為方法：瞬時極性法。在輸入端加一個對地瞬時極性為“+”的電壓，標出電路各點的電壓極性，根據反饋回的電壓，標出電路各點的電壓極性，根據反饋回來的信號是增強還是消弱輸入信號而定出是正反饋還是來的信號是增強還是

16、消弱輸入信號而定出是正反饋還是負反饋。負反饋。集成運算放大電路中反饋的判別集成運算放大電路中反饋的判別 集成運算放大電路中反饋的類型與判斷同基本集成運算放大電路中反饋的類型與判斷同基本放大電路中反饋的判斷類似，也是從電路的輸出端放大電路中反饋的判斷類似，也是從電路的輸出端判斷是電壓反饋還是電流反饋，從電路的輸入端判判斷是電壓反饋還是電流反饋，從電路的輸入端判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋，用瞬時極性法判斷是斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋，用瞬時極性法判斷是正反饋還是負反饋，正反饋還是負反饋， 例：例：負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響1）、降低放大倍數）、降低放大倍數閉環(huán)放大倍數閉環(huán)放大

17、倍數開環(huán)放大倍數開環(huán)放大倍數iofXXA AF+- -iXdXdXAX 00XFXf AFAXXXXXXXXXXXXXXXAfddodfdofdoiof 11100X 可以是電壓；也可以是電流?？梢允请妷?；也可以是電流。doXXA 反饋系數反饋系數0XXFf 反饋深度反饋深度負反饋以降低放大電路的放大倍數為代價，放大倍數負反饋以降低放大電路的放大倍數為代價，放大倍數的穩(wěn)定性提高了的穩(wěn)定性提高了1+AF倍。倍。)AdA(AFAdAff 11AAAFAFdAAFAddAdAff 11)1(1)1(2負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響2）、提高放大倍數的穩(wěn)定性）、提高放大倍數的穩(wěn)定

18、性設：由外界影響引起電壓放大倍數變化為：開環(huán)設：由外界影響引起電壓放大倍數變化為：開環(huán) dA； 閉環(huán)閉環(huán) dAf3）、改善波形失真）、改善波形失真兩級放大電路兩級放大電路反饋電路反饋電路反饋信號反饋信號- -實質上負反饋是利用失真了的波形來改善波形的失真。實質上負反饋是利用失真了的波形來改善波形的失真。負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響4）、對放大電路輸入電阻的影響）、對放大電路輸入電阻的影響串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋iiifIUR iiiIUR )AF(R)UUUU(R)UUU(RUUIURifiiifiiiiiiif 1100 加

19、了串聯(lián)負反饋，輸入電阻是原來的（加了串聯(lián)負反饋，輸入電阻是原來的（1+AF）倍。）倍?；痉糯箅娐坊痉糯箅娐稟反饋網絡反饋網絡FRS+-eS+-iU+-iU +-fUiI并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋)AF(R)II(IUIIUIURiifiifiiiiif 11 加了并聯(lián)負反饋，輸入電阻是原來的加了并聯(lián)負反饋，輸入電阻是原來的1/（1+AF）倍。）倍。負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響基本放大電路基本放大電路A反饋網絡反饋網絡FRS+-eSiI iI fI負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響5）、對輸出電阻的影響）、對輸出電阻的影響引入負反饋對輸出電阻的影響與是電壓反饋

20、還是電流反饋有關。引入負反饋對輸出電阻的影響與是電壓反饋還是電流反饋有關。電壓負反饋，放大電路輸出電阻降低。電壓負反饋，放大電路輸出電阻降低。電流負反饋，放大電路輸出電阻升高。電流負反饋，放大電路輸出電阻升高。負反饋類型負反饋類型放大倍數放大倍數輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻頻帶頻帶非線性非線性失真失真電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)降低降低1+AF倍倍增大增大減小減小展寬展寬減小減小電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)降低降低1+AF倍倍增大增大減小減小展寬展寬減小減小減小減小電流串聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)電流并聯(lián)降低降低1+AF倍倍降低降低1+AF倍倍增大增大增大增大減小減小展寬展寬減小減小展寬展寬減小減小電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓

21、、電流負反饋穩(wěn)定輸出電流。電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓、電流負反饋穩(wěn)定輸出電流。綜上所述：負反饋放大電路的穩(wěn)定性提高是以降低放大倍數為綜上所述：負反饋放大電路的穩(wěn)定性提高是以降低放大倍數為 代價的。代價的。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按其在電路中的工作狀態(tài)分為：集成運算放大器按其在電路中的工作狀態(tài)分為：線性應用和非線性應用線性應用和非線性應用線性工作范圍線性工作范圍正飽和正飽和負飽和負飽和uou- - - - u+0運放的電壓傳輸特性運放的電壓傳輸特性線性應用線性應用電路結構上存在從輸出端到反向輸入端的電路結構上存在從輸出端到反向輸入端的 負反饋支路，以保證集成運算

22、放大器的輸負反饋支路，以保證集成運算放大器的輸 出于最大輸出電壓的范圍內。出于最大輸出電壓的范圍內。非線性應用非線性應用電路結構上，集成運算放大器處于開環(huán)電路結構上，集成運算放大器處于開環(huán) （無反饋）或存在從輸出端到同相輸入端（無反饋）或存在從輸出端到同相輸入端 的正反饋支路，輸出總是處于飽和狀態(tài)，的正反饋支路，輸出總是處于飽和狀態(tài)， 即輸出在正、負最大值之間變化。即輸出在正、負最大值之間變化。在分析運算放大器時在分析運算放大器時,一般將它看成是一個理想運算放一般將它看成是一個理想運算放大器。大器。u- -u+uoFABi1if集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用一、運算放大器理想

23、化的條件：一、運算放大器理想化的條件：1）、開環(huán)放大倍數）、開環(huán)放大倍數Auo ;2）、差模輸入電阻）、差模輸入電阻 rid 4）、共模抑制比）、共模抑制比 CMR 3）、輸出電阻）、輸出電阻ro 0 u- -u+uouiii二、分析理想運算放大器的兩個重要結論：二、分析理想運算放大器的兩個重要結論：1）、）、u+ u- - u u Au u-ui0 002）、）、ii 00 0 iiiiiru i線性應用運放電路的一般分析方法線性應用運放電路的一般分析方法A、B、F分別為一部分電路分別為一部分電路對這樣的電路，求輸出電對這樣的電路，求輸出電壓的方法可分壓的方法可分5步進行：步進行：Step

24、1、利用、利用i+=0，由，由B電路求出同電路求出同 相輸入端電壓相輸入端電壓 u+Step 2、利用、利用u+ = u- -，確定反相輸入端電壓，確定反相輸入端電壓 u- - = u+Step 3、利用已知電壓、利用已知電壓u- -，由，由A電路求出電流電路求出電流i1Step 4、利用、利用i- -=0，求出電流，求出電流 if =i1Step 5、由電路、由電路F的特性和的特性和u- -確定輸確定輸 出電壓：出電壓：uo=u- - -F(if )Step 6*、檢驗輸出電壓是否在線性范圍內。、檢驗輸出電壓是否在線性范圍內。u- -u+uoFABi1if三、線性應用運放電路的一般分析方法三

25、、線性應用運放電路的一般分析方法電路結構一般為電路結構一般為集成運算放大器的線性應用舉例集成運算放大器的線性應用舉例1、比例運算電路、比例運算電路3、積分微分電路、積分微分電路2、求和運算電路、求和運算電路反相比例運算電路反相比例運算電路uiR1R2Rfuoi1ifStep 1、i+=0 u+0VStep 2、u- -=u+=0VStep 3、i1=ui /R1Step 4、i- -=0，if =i1= ui /R1Step 5、ffoiRuu 電路電路分析分析由此可見：由此可見：1RRuuAfiou ifouRRu1 1）輸出電壓與輸入電壓比值是一個負常數，所以這樣）輸出電壓與輸入電壓比值是

26、一個負常數，所以這樣的電路稱為反相比例運算器。的電路稱為反相比例運算器。2）整個電路的電壓放大倍數只與）整個電路的電壓放大倍數只與R1，Rf有關，與開環(huán)有關，與開環(huán) Auo無關。無關。3）Rf=R1時，時，Au =-，稱為反相器。，稱為反相器。4）Au 與與R2（平衡電阻（平衡電阻R2無關）無關）5）u-= 0常稱為常稱為“虛地虛地”點，即電位可以認為是點，即電位可以認為是0，但不是，但不是 真正接地。真正接地。6）R2 = R1/Rf ，作用是消除靜態(tài)基極電流對輸出電，作用是消除靜態(tài)基極電流對輸出電 壓的影響。壓的影響。1RRuuAfiou 比例運算比例運算uiR1R2Rfuo1i1ifRR

27、3Ruoi1ififouRRu11 ifoouRRuu11 Step 4、i- -=0，if =i1Step 5、ifffou)RR(Riuu11 Step 1、i+=0 iuu Step 2、iuuu Step 3、111RuRuii 電路電路分析分析uiR1Rfuoi1ifR2ffoRiuu )RR(Afu11 可見：可見：1）輸出電壓）輸出電壓uo與輸入電壓與輸入電壓ui比值是正常數，稱為同比值是正常數，稱為同 相比例運算。相比例運算。2）Au僅與僅與R1，Rf 有關，而與有關，而與Auo無關。無關。3）Rf=0，或，或R1= ，或兩者同時出現(xiàn)，或兩者同時出現(xiàn)時，時，Au=1,輸出輸出

28、電壓全部等于輸入電壓，是電壓跟隨器。電壓全部等于輸入電壓，是電壓跟隨器。uiR1Rfuoi1ifR2)RR(Afu11 uiR1R3Rfuoi1ifR2R2/R3=R1/RfStep 1、i+=0 Step 2、Step 3、Step 4、i- -=0，if =i1Step 5、ifouRRR)RR(u32311 iuRRRu323 iuRRRuu323 132311RuRRRRuii 電路電路構成要求構成要求分析分析ffoRiuu 差動輸入電路差動輸入電路減法減法Rfui2R1R3uoi1ifR2ui1Step 1、i+=02323iuRRRu Step 2、iuRRRuu323 分析分析S

29、tep 3、111Ruuii Step 4、i- -=0，if =i1Step 5、112323112323123231 ififfiiiffouRRuRRR)RR(RRuRRRuuRRRRiuu ffoRiuu Rfui2R1R3uoi1ifR2ui1差動輸入電路差動輸入電路疊加法疊加法ui1單獨作用，單獨作用，ui2接地。接地。反向輸入反向輸入11ifouRRu ui2單獨作用，單獨作用，ui1接地。接地。232311ifouRRR)RR(u 11232311ififooouRRuRRR)RR(uuu Rfui2R1R3uoi1ifR2ui1反相求和反相求和i2i1電路電路Step 1、i

30、+=0 u+0V分析分析Step 2、u- -=u+=0VStep 3、i1=ui1 /R1， i2=ui2 /R2Step 4、i- -=0， if =i1+ i2 = ui1 /R1+ ui2 /R2Step 5、)RuRu(RiRuuiifffo2211 電路電路同相求和同相求和疊加法：疊加法：u1單獨作用時，單獨作用時，1313221324132132411uRRRRRRRR)RR(uR/RRR/R)RR(uffo u2單獨作用時，單獨作用時，2313221314231231411uRRRRRRRR)RR(uR/RRR/R)RR(uffo 電路電路)uRRuRR(RRRRRR)RR(u

31、uufooo231132313221411 i1if電路電路分析分析Step 1、i+=0V0 uStep 2、V0 uuStep 3、111 RuRuuiii Step 4、i- -=0，if =i1反相積分反相積分i1if電路電路dtuudCiff)(0 Step 5、 dtuCRdtRuCdtiCuuuififffco11111i1電路電路反相微分反相微分分析分析Step 1、i+=0V0 uStep 2、V0 uuStep 3、dtduCii11 Step 4、i- -=0，if =i1Step 5、dtduCRiRuuifo111 例:電路如圖所示，要求電路如圖所示，要求（2）若）若

32、RF1=R1，RF2=R2，R3=R4，寫出此時，寫出此時uo與與ui1，ui2的關系式。的關系式。（1）寫出輸出電壓）寫出輸出電壓uo 與輸入電壓與輸入電壓ui1，ui2之間之間運算關系的表達式。運算關系的表達式。ui1R1RF1Ruou01ui2R2R4R3RF2 解解:(1)11101ifuRRu 1221101220ifffuRRRRuRRu 當當u01單獨作用時單獨作用時當當u12單獨作用時單獨作用時24342201ifuRRR)RR(u ui1R1RF1Ruou01ui2R2R4R3RF2 解：解：ui1R1RF1Ruou01ui2R2R4R3RF22344221221101ifi

33、ffuRRR)RR(uRRRRu （2）若）若Rf1=R1，Rf2=R2，R3=R4210iiuuu 有源濾波器有源濾波器 濾波器實質是一種選頻電路，當有用頻濾波器實質是一種選頻電路，當有用頻率的信號通過濾波器時，衰減很小，信號能率的信號通過濾波器時，衰減很小，信號能順利通過；而當無用頻率的信號通過濾波器順利通過；而當無用頻率的信號通過濾波器時，衰減很大，信號不能通過。時，衰減很大，信號不能通過。 用集成運算放大器可以構成各種濾波器，用集成運算放大器可以構成各種濾波器，由于運算放大器是有源元件，所以稱為有源由于運算放大器是有源元件，所以稱為有源濾波器。濾波器。 iiC+111UUUUj Cj

34、RCRj C1、一階低通濾波器、一階低通濾波器 FFio+11(1)(1)1RRUUURRj RCFo1ufi11RURAUj RC輸出電壓隨頻率的增加輸出電壓隨頻率的增加愈來愈小，該電路是一愈來愈小，該電路是一個低通濾波器。個低通濾波器。2、一階高通濾波器、一階高通濾波器 oFufi1URAURjC 輸出電壓隨頻率的降低也愈來愈小，該電輸出電壓隨頻率的降低也愈來愈小，該電路是一個高通濾波器。路是一個高通濾波器。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輸入差模電壓的線性工作范圍很?。ㄒ话銉H十幾毫輸入差模電壓的線性工作范圍很?。ㄒ话銉H十幾毫伏），在線性輸入范圍外，出現(xiàn)兩種飽和狀態(tài)伏）

35、，在線性輸入范圍外，出現(xiàn)兩種飽和狀態(tài)正正飽和，輸出為正最大值，負飽和，輸出為負最大值。飽和，輸出為正最大值，負飽和，輸出為負最大值。2、運算放大器非線性工作狀態(tài)的判斷、運算放大器非線性工作狀態(tài)的判斷負反饋是判斷是否線性應用的主要電路標志。如果電路負反饋是判斷是否線性應用的主要電路標志。如果電路中不存在負反饋或接有正反饋，則運算放大器將工作在中不存在負反饋或接有正反饋，則運算放大器將工作在非線性狀態(tài)。非線性狀態(tài)。1、集成運算放大器的轉移特性、集成運算放大器的轉移特性u- -u+uouou- - - - u+0線性工作范圍線性工作范圍正飽和正飽和負飽和負飽和UoLUoH集成運算放大器的非線性應用集

36、成運算放大器的非線性應用一、比較器一、比較器比較器是對輸入信號進行鑒別和比較的電路，比較器是對輸入信號進行鑒別和比較的電路，視輸入信號是大于還是小于給定值來決定輸視輸入信號是大于還是小于給定值來決定輸出狀態(tài)。它在測量、控制以及各種非正弦波出狀態(tài)。它在測量、控制以及各種非正弦波發(fā)生器等電路中應用廣泛。發(fā)生器等電路中應用廣泛。-+uiUR uo1、有參比電壓的比較器、有參比電壓的比較器R1R2uit0URuot0+Uom-Uom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2、零比較器、零比較器參比電壓等于零時，輸入參比電壓等于零時，輸入信號每次過零時、輸出電信號每次過零時、輸出電壓都會發(fā)生

37、突變。利用過壓都會發(fā)生突變。利用過零比較器可以實現(xiàn)信號的零比較器可以實現(xiàn)信號的波形變換。波形變換。-+uiUR uoR1R2uit0URuot0+Uom-Uom+Uom-Uomuot03、滯回比較器（又稱施密特、滯回比較器（又稱施密特Schmidt觸發(fā)器）觸發(fā)器） 2FoF2RuuuRR2iomTH1F2=RuuUURRoomuU 如果比較器當前輸出電壓如果比較器當前輸出電壓，要使，要使uo變?yōu)樽優(yōu)?U0m，必須使，必須使2iomTH2F2()=RuuUURRoomuU 如果比較器輸出電壓如果比較器輸出電壓，要使，要使uo變?yōu)樽優(yōu)?Uom，必須使，必須使2TH1omF2RUuURR稱為稱為上閾值電壓（或上門限電壓）上閾值電壓（或上門限電壓）2TH2omF2()RUuURR稱為稱為下閾值電壓（或下門限電壓）下閾值