第3章集成運(yùn)算放大器

1集成運(yùn)放概述

集成運(yùn)算放大器簡介2集成電路的特點(diǎn)1.元器件參數(shù)的一致性和對稱性好；2.二極管多用三極管的發(fā)射結(jié)代替；3.電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管恒流源代替，電位器需外接；4.電容的容量受到限制，電感不能集成，故大電容、電感和變壓器均需外接。集成運(yùn)放是具有很高開環(huán)電壓放大倍數(shù)的多級直接耦合放大器。第八章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用1.集成運(yùn)放的輸入級---差分放大電路1集成運(yùn)放的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)框圖輸入級偏置電路輸出級中間級輸入級—差動放大器輸出級—射極輸出器或互補(bǔ)對稱功率放大器中間級—電壓放大器偏置電路—由鏡像恒流源等電路組成2.

直流放大器的零點(diǎn)漂移tu0當(dāng)放大器的輸入電壓ui

=0時，其輸出電壓uO往往會隨著時間變化，而不是保持常數(shù)，稱這種現(xiàn)象為放大器的零點(diǎn)漂移。

差分放大器能夠很好地抑制零點(diǎn)漂移。o2差分放大器1.基本差分放大器的分析RCui1uo2RPREEET1T2ui2RCRBRBuo1uo+VCC(2)三個元件的作用(3)抑制零漂的原理長尾電路RP：調(diào)零電位器RE：共模負(fù)反饋電阻EE：負(fù)電源，提供靜態(tài)偏置和電阻RE上的直流壓降(1)電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)、特性、參數(shù)對稱T↑→uo=VC1–VC2=0IB1↑→IC1↑→VC1↓IB2↑→IC2↑→VC2↓設(shè)零漂為溫漂RCui1uo2RET1T2ui2RCRBRBuo1uo+VCCui1=–ui2=udRP–VEE2.基本差分的動態(tài)分析(1)輸入信號之間的關(guān)系a.差模信號大小相等，方向相反ui1=ui2=ucb.共模信號大小相等，方向相同c.任意信號大小、方向任意任意信號可以分解為一對差模信號和一對共模信號ud

=

—

(ui1–ui2)12uc=

—

(ui1+

ui2)12(2)

電路差模輸入的動態(tài)分析RCuo+VCCT1RRT2RBRBRC–VEERPREuiui1ui2uo2uo1∵對稱uo1=–

uo2

ui1=–

ui2=—ui12uo=

uo1–

uo2=

2uo1

Ad=—=——=Ad1uoui2uo12ui1=–———————RB+

rbe+

(1+

)RP/2

RL'

–———RB+

rbe

RL'RL=RC//—'RL2差模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻

ri

=2[RB+rbe+(1+

)RP

/2]輸出電阻ro=2RC2[RB+rbe]RLie1ie2（2）單端輸入單端輸出方式3.

差分放大器的四種輸入輸出方式（1）雙端輸入雙端輸出方式雙端輸入雙端輸出單端輸入單端輸出RC+VCCT1T2RBRBRCREuiui1ui2uo2uo1EERP

由于RE的耦合作用，可以將單端輸入的信號轉(zhuǎn)變成雙端輸入的信號。ud1

–

ud2—

ui12RE越大，越接近差模輸入方式a.雙端輸入信號uc1

uc2—

ui12b.

電路差模輸入的動態(tài)分析RL=RC//RL'差模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻

ri

=

2[RB+rbe+(1+

)RP/2]輸出電阻ro=RC2[RB

+

rbe]RC+VCCT1T2RBRBRCREuiui1ui2uo2uo1EERPud1

–

ud2—ui12Ad=—–=——=—Ad1uo1uiuo12ui112

+

————2[

RB+

rbe

]

RL'RL=————————2[RB+

rbe+

(1+

)RP/2]

RL'+c.

電路共模輸入的動態(tài)分析AC=—–uocucRB+

rbe+

(1+

)2RE=–———————

RC共模電壓放大倍數(shù)共模抑制比（當(dāng)輸出端開路時）RC+VCCT1T2RBRBRCREuiui1ui2uo2uo1EERP

–———–

–—–

RC(1+

)2RERC2REKCMRR=—–ACAdKCMR=20log|

—–

|(dB)ACAd（3）單端輸入雙端輸出方式（4）雙端輸入單端輸出方式根據(jù)需要選擇輸入輸出方式uiuo

u+

u–8.2集成運(yùn)放的性能指標(biāo)和理想運(yùn)算放大器輸出端反相輸入端同相輸入端A信號傳輸方向1.電路符號理想運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)實(shí)際運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)ui

=

u––

u+或ui

=

u+

–

u–

u–uO2.集成運(yùn)放的引腳–+u+6710119231358+15V–15VRPRCFC3C1反相輸入端同相輸入端調(diào)零電位器校正網(wǎng)絡(luò)正電源負(fù)電源輸出端uO6u–u+–+7823145+15V–15VRPA7413.集成運(yùn)放的分類及發(fā)展1.開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo；(Auo>105)2.開環(huán)差模輸入電阻rid；(rid>105

)3.開環(huán)輸出電阻ro；(ro<102

)4.最大輸出電壓UOM；(UOM

=

VCC–(1~2

)V)5.共模抑制比KCMRR；(KCMRR>105)6.通頻帶BW1.通用型運(yùn)放—從1969年以來，共發(fā)展了四代。2.專用型運(yùn)放—分為低功耗、高輸入阻抗、高精度等類型。4.集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)1集成運(yùn)放的理想化模型5.理想運(yùn)算放大器1.開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo→

2.開環(huán)差模輸入電阻rid→

3.開環(huán)輸出電阻ro→

04.共模抑制比KCMRR→

5.通頻帶BW→

運(yùn)放的理想化模型是一組理想化的參數(shù)，是將實(shí)際運(yùn)放等效為理想運(yùn)放的條件。等效為理想運(yùn)放，將使分析和計(jì)算大大簡化。將實(shí)際運(yùn)放1.運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性UOMUOM–UOM–UOMUim–Uim實(shí)際運(yùn)放理想運(yùn)放

uo=f(ui

),其中

ui

=u+–

u–

2理想運(yùn)放的電壓傳輸特性及其分析依據(jù)uoui0uiuo++–uiuo0+iiui對于理想運(yùn)放rid相當(dāng)于兩輸入端之間短路uiii=–—rid對于理想運(yùn)放u–

u+相當(dāng)于兩輸入端之間斷路uo有ii

0Auoui

0rid“虛短路”原則(2)“虛斷路”原則(1)2.理想運(yùn)放線性工作的分析依據(jù)–+uiuo–++ui=

u––u+=—–Auouo

當(dāng)反相輸入端接地時,因?yàn)榇嬖谪?fù)反饋信號,同相輸入端不是“虛地”！(3)

“虛地”的概念由“虛斷路”原則ii

=0

,有u+=0

u_

u+=

0結(jié)論：反相輸入端為“虛地”。當(dāng)同相輸入端接地時，由“虛短路”原則注意R1RFR2R1RFR2uouiuoui“虛斷路”原則uiiirid=對于理想運(yùn)放相當(dāng)于兩輸入端之間斷路3.理想運(yùn)放非線性工作的分析依據(jù)運(yùn)放工作在線性工作狀態(tài)的必要條件：運(yùn)放必須加上深度負(fù)反饋。+iiuiriduo+

注意:“虛短路”原則

不成立！有ii

0riduoi1ifidRFR1R28.4集成運(yùn)放在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用1.

反相比例運(yùn)算電路由虛斷路id0由虛地uii1

=—–R1

uoif=

––—RFi1

if加上深度負(fù)反饋

uo

=

ui

RF

R1故有：uiuoi1ifRFR1R2虛地：ui1

=

—iR1例:反相比例運(yùn)算電路R3R4設(shè):RF>>R4,求Auf解：R4R3R4+uo=

–RF1代入

if

=

i1由RF>>R4

,有：Auf

=

=

–

R1RF(1+)R4R3ui

uouo'uo=R4R3R4+uo得'

uoif

=–RF'uiRFRR

uo

=

1+

u+RFR1uf

=

1+

ui

RF

R1

同相比例運(yùn)算電路虛斷路id

0虛短路u+

=ui

uf

=

——–uoR1R1

+

RF

故有：u–

u+uiuouiuo同相跟隨器uo=uiRFR若接入電阻R、RF，運(yùn)算關(guān)系不變

差動比例運(yùn)算電路uoRFR1R2R3利用疊加原理進(jìn)行分析ui1i2u"uo=u'o+uo=1+

ui2RFR1R2+R3R3-

ui1RFR1''uO=-

ui1RFR1'uO=

1+

u+RFR1"=

1

+

ui2RFR1R2+R3R3ui2ui1uo1).

反相加法運(yùn)算電路ui1

ui3ui2

u

=–(

+

+

)

ui2

oui1

ui3

RFRFRFR1R2R3i1i2i3ifRP2.

加法運(yùn)算電路RFR1R2R3ui1ui2ui32).同相加法運(yùn)算電路RF

R1

uO

=

1+

R

+

+

R21R23ui3ui1R22ui2其中

R

=

R21

R22

R23Ruo代入u+=u–u-

=

uf

=

——–uoR1R1+RFu+=———————R21R23

ui3ui1R22ui2+

+

R21R23R22+

+

+

1111R可得由彌爾曼定理RFRR1R21R22R23uoRFR1R2R3

uo

=

1

+

ui2RFR1R2+

R3R3-

ui1RFR13.

減法運(yùn)算電路----ui1ui2差動比例運(yùn)算是減法運(yùn)算電路的一種形式ui4.積分運(yùn)算電路CFuo由虛斷和虛地uiiC

=

i1

=–—R1i1iCuC

duCdt

iC

=

CF

–—–

uo=

–

uC可得R1R2uo

=

–

——–R1CFuidt∫1R1uiCFuououi若輸入為方波則輸出波形為R2i1iCuCuo

=

–

——–R1CFuidt∫1

運(yùn)算電路及參數(shù)如圖所示:求：(1)uo1與ui的關(guān)系式；(2)uo與ui的關(guān)系式；

(3)平衡電阻R2和R4的阻值。50k100kR3uiCF

=10FRF=100kR4R2R1A1A2uo1uo解：(1)uo1=–

2ui(2)uo

=–∫uo1dt=

2∫ui

dt(3)R2

=

33.3k，

R4

=100k

uo5.微分運(yùn)算電路C1

duidtuo

=

–

RF

C1

–—uoui由于微分和積分互為逆運(yùn)算，將電容與電阻位置對調(diào)即可。輸出與輸入的關(guān)系式為若輸入為方波則輸出波形為uiRFR8.3反饋的基本概念8.3.1反饋的概念正反饋xd

=

xi

+

xf負(fù)反饋xd=

xi

–

xfAFxoxixdxfxi

—總輸入信號xd

—凈輸入信號xf

—反饋信號xo—輸出信號反饋：將放大器輸出信號的一部分或全部經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)送回輸入端?！CA

1+

AFxo/xdxdxfxdxdA=

xo

/

xdF=

xf/

xoAFxoxixdxf閉環(huán)放大倍數(shù):開環(huán)放大倍數(shù):反饋系數(shù):xoxiAf

—

——–xoxd+xf1+

AF—反饋深度當(dāng)

1+

AF>>1時，Af—–—AFAF

1AF—環(huán)路增益（即深度負(fù)反饋）第3章3.51.電壓串聯(lián)負(fù)反饋FAuiudufuo8.3.2

負(fù)反饋的類型及其判別RLAFxoxixdxf在放大器輸出端，F(xiàn)與A相并聯(lián),

xf與uo成正比，為電壓反饋；信號x

均以電壓

u

的形式出現(xiàn)在放大器輸入端,信號以電壓出現(xiàn),uf與ud相串聯(lián),為串聯(lián)反饋；ud=ui–uf<ui，為負(fù)反饋。凈輸入電壓1

負(fù)反饋的類型第3章3.51.電壓串聯(lián)負(fù)反饋FA框圖例圖同相比例運(yùn)算RLuiudufuo第3章3.5R2uiRLRFR1udufuoＡＦuoidiiif2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋RLAF在放大器輸入端,

信號以電流出現(xiàn),

if與id相并聯(lián),為并聯(lián)反饋；id=

ii–

if<

ii

，為負(fù)反饋。凈輸入電流xoxixdxf在放大器輸出端，F(xiàn)與A相并聯(lián),

xf與uo成正比,

為電壓反饋；第3章3.5AF2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋框圖例圖反相比例運(yùn)算RLuoidiiifuiuoRFRLR2R1idifii第3章3.5AF3.電流串聯(lián)負(fù)反饋RLioAFud=ui–uf<ui

，為負(fù)反饋。凈輸入電壓,在放大器輸入端,信號以電壓出現(xiàn),uf與ud相串聯(lián),為串聯(lián)反饋；在放大器輸出端，F(xiàn)與A相串聯(lián)，xf與io成正比，為電流反饋；xoxixdxfuiudufuo第3章3.5AF3.電流串聯(lián)負(fù)反饋框圖例圖電壓控制電流源RLuiudufuoioR1R2RLuiuoiouduf第3章3.5AFiouoRLAF在放大器輸入端,

信號以電流出現(xiàn),

if與id相并聯(lián),為并聯(lián)反饋；

id=ii–if<ii

，為負(fù)反饋。凈輸入電流在放大器輸出端，F(xiàn)與A相串聯(lián),

xf與io成正比，為電流反饋；信號

x

均以電流

i

的形式出現(xiàn)4.電流并聯(lián)負(fù)反饋xoxixdxfidiiif第3章3.54.電流并聯(lián)負(fù)反饋AFRL框圖例圖RL++iouoR2R1RFRiiidif第3章3.5idiiifiouo1.正反饋和負(fù)反饋uiRRF1RF2RF3A1A2A3uoufRF1電壓并聯(lián)負(fù)反饋(級間)RF2電壓串聯(lián)負(fù)反饋(級間)RF3電壓并聯(lián)負(fù)反饋(本級)if2

反饋的判別例1第3章3.5多級放大器用瞬時極性法判別反饋的正負(fù)。（1）xf

與uo成正比是電壓反饋xf

與io成正比是電流反饋RLRFR1uduf2.電壓反饋和電流反饋(在輸出端判別)uiuoR2ioufuiR1R2uduoRL（2）輸出端短路法第3章3.5將輸出端負(fù)載兩端短路，若反饋消失為電壓反饋，否則為電流反饋。3.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋(在輸入回路中判別)xi

與

xf串聯(lián)為串聯(lián)反饋，

xf必以電壓形式出現(xiàn)xi

與

xf并聯(lián)為并聯(lián)反饋，

xf必以電流形式出現(xiàn)xi

與

xf分別接在兩個輸入端，為串聯(lián)反饋xi

與xf接在同一個輸入端，為并聯(lián)反饋uiuoiiidifRLR1RFR2第3章3.5uiuoA1A2uf++uoRF1R1R2RFR4R3R5R6RF2利用瞬時極性法判斷反饋的正負(fù)反饋類型：串聯(lián)電壓負(fù)反饋電流RLuf

與uo成正比io例2：反饋類型的判別ud第3章3.5+VCCRB1RCC1C2RSTRLuo

uSRB2RE2+CERE1例3：分析分壓式偏置電路中反饋的類型。ui

++第3章3.5rbe

R'LRB1RB2

RE1

ibibufuouiubeicuf=RE1iC，與輸出電流成正比，是電流反饋。ube=ui

uf

，

是串聯(lián)比較，且三者同相，

uf削弱了ube。RE1引入了串聯(lián)電流負(fù)反饋分析第3章3.5例4：分析射極輸出器的反饋類型深度串聯(lián)電壓負(fù)反饋+VCCRBC1C2RSTRLui

REuS++uo

uf=uo

，輸出電壓全部反饋到輸入端。ube

=ui–uf，

RE

引入了是串聯(lián)比較，且三者同相，uf

削弱了ube

，uf

ube第3章3.53負(fù)反饋對放大器性能的影響AFxoxixdxf–無負(fù)反饋0.707AuAufffLfH有負(fù)反饋1.擴(kuò)展放大器的通頻帶AuAufAu0.707AuffLffHfBWfBWBWf

1AF

BW加入負(fù)反饋使放大器的通頻帶展寬0第3章3.52.提高放大倍數(shù)穩(wěn)定性——=———11+

AFdAfAfdAA——第3章3.5對閉環(huán)放大倍數(shù)Af=

———

求導(dǎo)A

1+

AF(1+

AF)2dAfdA——————1A———?—————1+

AF(1+

AF)A1=Af?

—————(1+

AF)A1dAfdA——dAA—–dAfAf——用相對變化率和表示放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。有加入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了。Aufuouiuiuoud負(fù)反饋改善了波形失真3.改善非線性失真FA加入負(fù)反饋無負(fù)反饋第3章3.54.改變輸入電阻（1）串聯(lián)負(fù)反饋提高輸入電阻（2）并聯(lián)負(fù)反饋降低輸入電阻ri=—udii開環(huán)FuiudufiiriA閉環(huán)rif=

—

=——–uiiiud+ufii∵uf=AFud

=(1+AF)ri>riFuiiiriAidif開環(huán)ri=—uiid閉環(huán)rif=

—

=——uiiiuiid+if∵if=AFid=——<riri1+AF第3章3.55.改變輸出電阻（2）電流負(fù)反饋提高輸出電阻rof

>ro（1）電壓負(fù)反饋降低輸出電阻rof

<ro因?yàn)椋弘妷贺?fù)反饋穩(wěn)定了輸出電壓，使放大器更趨向于恒壓源，因而輸出電阻減小。因?yàn)椋弘娏髫?fù)反饋穩(wěn)定了輸出電流，使放大器更趨向于恒流源，因而輸出電阻增大。第3章3.5

負(fù)反饋對放大器性能的改善是以降低放大倍數(shù)為代價的，可以通過增加級數(shù)提高放大倍數(shù)。8.5電壓比較器1.過零比較器R1R2uouiUOM-UOMuiuo-UOMUOM(1)

反相輸入過零比較器(2)

同相輸入過零比較器0uiuo0R1R2uouiR1R2例題：反相輸入過零比較器的應(yīng)用UOM-UOMttUOM-UOM000uiuououiuiuo(1)同相輸入過零限幅比較器R1R2R3-UZUZ0uiuouiuoUZDZ2.過零限幅比較器R1R2uouiUZ-UZ0uo(2)

反相輸入過零限幅比較器

理想運(yùn)放構(gòu)成比較器UZuiDZ-UZUZ3.

同相輸入電壓比較器R1R2R3URUR0uiuououiUZ設(shè)UR>0DZ電壓比較器的分析方法1.

輸出電壓躍變的條件u+

=u–由此可求出電壓比較器的門限電壓UT對過零比較器門限電壓UT=02.

電壓傳輸特性u+>u–時，uo>0；輸出端不接

DZ時，

uo

=

UOM輸出端接

DZ限幅時，

uo

=

UZu+<u–時，uo<

0；對電壓比較器門限電壓UT=UR

R2R3R1URDZUZ4.反相求和型電壓比較器UZ–UZ–

—URR1R20uiuououiUT=–

—URR1R2門限電平：UZR2R3R1URtt-UZ–

—URR1R2UZ-UZUT

設(shè)UR<

0，UT>

0DZUZUT=–

—URR1R2門限電平：例題000uiuouiuouOuiR1R2R3RF

5.反相輸入過零滯回比較器UZ-UZUT2UT10uiuououiUZDZUT1=——–UZR2R2+RF門限電平：UT2=–——–UZR2R2+RFR1R2uouiR3RFUZ-UZUT2UT1過零滯回比較器tUT1UT20tUZ-UZUZ00uiuououi例題DZuouiUZ-UZ0UT2UT1U'R6.反相輸入滯回電壓比較器R1R2uOuiR3RFURUZDZUT1

=

——–

UZR2+RFR2+

——–URR2+RFRF

UT2

=——–

UZR2+RF–R2+

——–URR2+RFRFUR

=

——–URR2+RFRF'U

=

——–UZR2+RF2R2回差電壓：移動距離：uouiUZ-UZ0UT2UT1U'R

結(jié)論：UT1

=——–UZR2+RFR2+

——–URR2+RFRFUT2

=——–UZR2+RF–R2+

——–URR2+RFRFUR

=

——–URR2+RFRF'U

=

——–UZR2+RF2R2回差電壓：移動距離：(1)回差U與R2、RF和

UZ有關(guān)；(2)門限UT與UR有關(guān),U與UR

無關(guān)；(3)當(dāng)UR

=

0時,電壓滯回比較器過零滯回比較器。當(dāng)S合于1時，

ui

=ud當(dāng)S合于2后，如果滿足：uf

=

ui

=

ud則輸出電壓保持不變。反饋系數(shù)因?yàn)?開環(huán)電壓放大倍數(shù)所以自激振蕩的條件是:uo12uiudufAFS1.產(chǎn)生自激振蕩的條件Uo?AF=??=1__Ud?Uf?__Uo??F=Uf?__Uo?

=Ud?Uf?A=?Uo?__Ud?8.6RC橋式正弦波振蕩器自激振蕩的條件:(1)相位平衡條件:反饋電壓Uf

與輸入電壓?Ud?同相,為正反饋，(n=0,1,2…)(2)幅度平衡條件：反饋電壓與輸入電壓的大小相等，Uf

=

Ud

即即Uo?AF=??=1__Ud?Uf?__Uo?=A+

F=2n

____Uo?Uf?=1Ud?Uo?AF=??2RC振蕩電路一、反饋型正弦波振蕩電路的組成(3)選頻網(wǎng)絡(luò)：決定了振蕩頻率f0的高低(1)放大電路(2)正反饋網(wǎng)絡(luò)三極管放大器、差動放大器和運(yùn)放等電阻R、電感L、電容C和變壓器等RC電路、LC電路和石英晶體等由此構(gòu)成RC振蕩器、LC振蕩器、和石英晶體振蕩器等uoR2uiuR1RFRCCRuf同相比例運(yùn)算電路選頻電路RFR1A=(

1

+

—)其電壓放大倍數(shù)為是由集成運(yùn)放構(gòu)成的同相比例運(yùn)算電路。由RC串并聯(lián)電路組成，它也是正反饋電路。二、RC橋式正弦波振蕩電路(3)選頻電路(1)放大電路(2)正反饋電路1.電路的組成RCCRU1(j)U2(j)+–+–式中()

=–arctg3RCRC1T

(j)=U2(j)U1(j)=T

(j)

()

RC=321+

2RC1T

(j)設(shè)0=RC1則T

(j)=1j03+0帶通濾波電路(參見《電工技術(shù)》上冊3.8節(jié))頻率特性00T

(j)()

01/30/20–/20/2()

/20013T

(j)0.707/3012U1?U2?=13

=0o=321+

2T

(j)000()

=–arctg30R1RFRCCRufuouot0uff0=12RCF=0o,RFR1）,

A=（1+?A=0o為了滿足AF..=1,A=3RFR1）=3,

（1+RF=2R1起振時應(yīng)滿足RF>2R13.如何滿足自激振蕩的條件=F=Uf?__Uo?13__?4.穩(wěn)幅措施R1RFRCCRufuo(1)用熱敏電阻穩(wěn)幅用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT代替RF。RTuf

思考：

如果選用

具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，應(yīng)接在何處？'用具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻RT代替R1。R1RFRCCRufuo(2)用二極管穩(wěn)幅D1RFD2Ruf'

實(shí)際的振蕩電路常采用反并聯(lián)的二極管作為穩(wěn)幅電路。

當(dāng)Uom較小時,D截止，電阻R作為反饋電阻的一部分；

當(dāng)Uom較大時,D導(dǎo)通,電阻R

//

RD<

R改變了反饋的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)了自動穩(wěn)幅。三、正弦波振蕩器的一般分析方法1.判斷相位條件:是否引入正反饋=A+

F=±2n2.判斷幅值條件：將f=f0帶入AF的表達(dá)式AF<1??若則電路不能產(chǎn)生振蕩；AF>>1??則電路能產(chǎn)生振蕩，但增益太大，波形嚴(yán)重失真；AF≥1??則電路能產(chǎn)生振蕩，且振蕩穩(wěn)定，波形較好；3.求振蕩頻率f=f0——選頻網(wǎng)絡(luò)的固有頻率3.8.2非正弦波信號產(chǎn)生電路R1R2uOui

R3RFUZRDZ滯回電壓比較器3.8.2.1方波發(fā)生器1.電路的組成

方波發(fā)生器CRuOR2UZR3R1DZCuC2.

方波發(fā)生器的工作原理uo=

–UZu+=

–FUZ設(shè)uo=UZu+=

FUZ，C充電；，C放電；當(dāng)uC

=

FUZuoUZFUZ-UZ-FUZtT1T2uC0RuOR2UZR3R1DZCuC3.方波發(fā)生器的主要參數(shù)周期

T=2RC

ln(1—–2R2R1)幅度

Uom=UZuO0UZFUZ–UZ–FUZtuCTRuOR2UZR3R1DZCuC4.矩形波發(fā)生器D1RRPD2uouo0UZFUZ-UZ-FUZt0UZFUZ-UZ-FUZt3.8.2.2

三角波發(fā)生器1.三角波發(fā)生器的組成三角波發(fā)生器由組成A1—滯后電壓比較器A2—反相積分電路R4R1

R3R2UZDZA1uiuO1CuOR5A2R2.三角波發(fā)生器的工作原理R4R1uO

R3R2UZDZR5RCA1A2uO1tt0UZ-UZuO1uOTTT2T23.三角波發(fā)生器的主要參數(shù)三角波幅值Uom=

UZ

R1

R2R1

R2UZ三角波周期T

=4RC—R1

R20R1

R2UZ–R4R1uO

R3R2UZDZ3.8.2.3鋸齒波發(fā)生器1.電路的組成和工作原理R5CN1N2R'D1RD2uO1RD2RD2

充電放電當(dāng)積分電容的充電和放電時間常數(shù)不同時，三角波發(fā)生器就變?yōu)殇忼X波發(fā)生器。第3章

3.8R4R1uO

R3R2UZDZR5CN1N2R'D1RD2uO1

充電放電2.鋸齒波發(fā)生器的工作原理3.鋸齒波發(fā)生器的主要參數(shù)鋸齒波幅值Uom

=

UZR1

R2uO10UZ-UZtuO0tTTT2T1R1

R2UZR1

R2UZ-鋸齒波周期T

=

(R+R'

)C2R1

R2鋸齒波占空比D

=R'+RR'T1

T=第3章

3.8集成運(yùn)算放大器學(xué)習(xí)重點(diǎn)2.集成運(yùn)放的理想化模型及分析依據(jù)3.集成運(yùn)放在模擬運(yùn)算方面的應(yīng)用比例運(yùn)算、加減運(yùn)算、微積分運(yùn)算5.電壓比較器電壓傳輸特性、門限電壓、輸入輸出波形4.負(fù)反饋類型的判別及其對放大器性能的影響6.RC橋式正弦波振蕩器7.方波發(fā)生器振蕩周期(頻率)振蕩頻率f0，RF=2R11.差動放大器在結(jié)構(gòu)和性能方面的特點(diǎn)第3章

小結(jié)3-1選擇題：正弦波振蕩器是用來產(chǎn)生一定頻率和幅度的正弦波信號的裝置，它能夠輸出正弦波信號是因?yàn)?/p>

。(c)有外加輸入信號。(b)滿足了自激振蕩條件；(a)先施加輸入信號激勵振蕩起來，然后去掉輸入信號；b習(xí)題及解答3-2差動放大電路能夠放大

信號，抑制

信號

(a)差模(b)共模(c)任意3-3運(yùn)算放大器的輸出電壓與反相輸入端加入的信

，與同相輸入端加入的信號

。

(a)同相(b)反相(c)無關(guān)ab

ba3-4積分電路如圖1所示，其輸出積分波形如圖2中曲線1，若只將電路中電容C的容量增加，其余條件不變，則該電路的積分曲線將變?yōu)?/p>

。(a)曲線2(b)曲線3(c)曲線4auotuOM–U0M03124圖2+–+R1uiCu0R圖13-6RC橋式正弦波振蕩器的振蕩頻率f0

與電阻R成

，與電容C成

。

(a)正比，反比(b)反比，正比

(c)正比，正比(d)反比，反比3-5正弦波振蕩器的輸出為具有一定

和

的正弦波。

(a)頻率、周期(b)頻率、幅度

(c)周期、相位(d)幅度、相位3-7串聯(lián)電壓負(fù)反饋對放大電路輸入電阻影響的是

，對放大電路輸出電阻的影響是

。

(a)增大,減小(b)減小,增大(c)減小,減小(d)增大,增大3-8并聯(lián)電流負(fù)反饋對放大電路輸入電阻影響的是

，對放大電路輸出電阻的影響是

。

(a)增大,減小(b)減小,增大(c)減小,減小(d)增大,增大bdab3-9理想運(yùn)算放大器的“虛斷路”是指

，“虛地”是指

，“虛短路”是指

。3-10理想運(yùn)放的主要參數(shù)有

。3-11閉環(huán)放大倍數(shù)Af與開閉環(huán)放大倍數(shù)A及反饋系數(shù)F的關(guān)系為

。流入運(yùn)放的電流為零u+=u–同相輸入端接地時，反相輸入端可看作地電位AU0

、ri

、ro

、KCMRR

Af=A/(1+AF)3-12為了穩(wěn)定輸出電流,提高輸入電阻，應(yīng)在放大電路中引入

反饋。電流串聯(lián)負(fù)3-13右圖電路中所引入的反饋類型為

。電壓并聯(lián)負(fù)反饋

RFR1R2R3R4RL++uoui3-14如圖所示RC振蕩器電路中,電阻R1和R2支路的作用是

_____________________________________，其阻值應(yīng)滿足如下關(guān)系_______，其振蕩頻率f0=________。引入合適的負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電壓的幅度R1≥2R21/2RCRCRC++uoR1R23-15積分運(yùn)算電路如右上圖,R1=100k,C

=2μF,初始狀態(tài)uo

=

0,計(jì)算加入信號ui（波形如右下圖）后，經(jīng)1S，uo=_____。–5Vtui1V0CuouiR1R2++3-16圖示為方波發(fā)生器。D1~D4正向壓降UD0.7V,

穩(wěn)壓管UZ=6V，R=150K,R1=200K,R2=1M,R3=3.9K,C=0.01μF。求：UOM，UCM，T。D2D3D1D4DZR1R2R3R++uo方波周期

T=2RCln(1+2R2/R1)=7.2ms電容電壓幅值R1+R2R2U0=±6.2VUCM=UOM=±(UZ+2Ud)=±7.4V,C則方波幅值uC解：–R150kuouiRF=100kR2A3-17運(yùn)算電路如右圖所示。

1.求：(1)uo與ui的關(guān)系式；

(2)平衡電阻R2的阻值。在圖示電路中，要使運(yùn)算關(guān)系為

uo=10

ui，而保持R1的阻值不變。求：電阻RF和R2的阻值。解：(1)uo=2ui(2)R2=33.3k

解：

RF

=500k

，R2=45.45kuoR1uiRF=100kR2A2.在圖示電路中，欲使運(yùn)算關(guān)系為uo=4

ui，同時保持RF的阻值不變。求：電阻R1和R2的阻值。3-18運(yùn)算電路如右圖所示，R1

=20k

。

1.求：(1)uo與ui的關(guān)系式；

(2)平衡電阻R2的阻值。解：(1)uo=6ui(2)R2=16.7k

解：

R1

=33.3k

，R2=25kR1uoui1RFR3Aui2R23-19運(yùn)算電路如右圖所示。1.設(shè)R1=R2=R3=RF=100k。求：uo與ui1和ui2的關(guān)系式。3.在圖示電路中，若要使其滿足uo=

10(

ui1

ui2)，且R1=15k。求：電阻RF、R2和R3的阻值。解：

uo=ui2

ui1解：

RF

=150k

，R2

=15k，

R3

=150k

2.在圖示電路中，若欲使其滿足

uo=6ui25ui1，RF=100k。求：電阻R1、R2和R3的阻值。解：

R1

=20k

，R2

=16.7k，

R3開路uoR1ui1RF=100kR3Aui2R23-20運(yùn)算電路如右圖所示，設(shè)電阻值為R1=R2=10k。1.求：uo與ui1和ui2的關(guān)系式及平衡電阻R3的阻值。2.運(yùn)算電路如圖所示，若電阻值為R1=R2=

RF=100k。3.在圖示電路中,若要使其滿足uo=

5

(

ui1+ui2)。求：電阻R1、R2和R3的阻值。

解：uo=10(

ui2+

ui1)，R3

=4.76k

解：

R1

=R2

=

20k，

R3

=9.1k

解：

uo=(

ui2+

ui1)，

R3

=33.3k求：uo與ui1和ui2的關(guān)系式及平衡電阻R3的阻值。3-21求輸出uo與各輸入信號之間的關(guān)系式"uo=uo+uo'=

1

+

ui3RFR1R2R3+R4R4uoRFR1R2R3ui1i3uR4ui2uO=-

ui1+

ui2)

RFR1RFR2'uO=

1+

u+RFR1R2"=

1

+ui3-

ui1+

ui2RFR1R2R3+R4R4RFR1RFR2R1R2RF=

R3R4解：利用疊加原理進(jìn)行分析3-22若運(yùn)算關(guān)系式為u0=–10∫ui1dt–20∫ui2dt，畫出對應(yīng)的運(yùn)放電路，并按反饋電容CF=1μF，選配電路中的電阻。

+–+R1ui1CFuoR2ui2RP解：∵–——–R1CF1=–10R1=110110–6=100k∵–R2CF1=–20R2=50k

RP=R1∥R2=100∥50=33.3k

R3-23

電路如圖所示，已知：R=100kW，C=

3.3mF，試求：輸出電壓

uo與輸入電壓

ui的運(yùn)算關(guān)系式。CCR

ui

uO++解：電路為同相積分電路

uo=—

uidt

RC1∫=———–—

uidt

100×3.3×10

–31∫=3uidt

∫3-24運(yùn)算電路及參數(shù)如圖所示。求：(1)uo1與ui的關(guān)系式；(2)uo與ui的關(guān)系式；

(3)平衡電阻R2和R4的阻值。50k100kR3uiCF

=10FRF=100kR4R2R1A1A2uo1uo解：(1)uo1=–

2ui(2)uo

=–∫uo1dt=

2∫ui

dt(3)R2

=

33.3k，

R4

=100k

3-25電路如圖所示，求輸出電流io與輸入電流iS之間關(guān)系式。解：根據(jù)線性區(qū)的分析依據(jù)+–+R1uSuoR2R2iR2iSioi1有uo–u–=uo–u+u–=u+

，i+=i–=0∴iS=i1uo–u–=–iSR1∴iR2=iouo–u+=ioR2–iSR1=ioR2∴io=–—–iSR1R23-26(習(xí)題3-8)求：輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式。解：i1R1

+i2R2

=uiuouiA1R1i2i1A2R1R1R2R1R2由虛斷路A1輸出端R1與R1

流過同一電流i1A2輸出端R2與R2

流過同一電流i2又由虛短路uo=i1(R1+R1)+i2

(R2+R2)

=

2

(i1R1+i2R2)uo=

2

ui3-27電路可以提高反相比例運(yùn)算電路的輸入電阻。求：電路輸入電阻ri=ui

/ii

的表達(dá)式。uouiR1A2A1iiR3R2R4RF2R1i2i1RFuo2解：uo=-

––uiRFR1RF2R1uo2=-

–—uoRFR1=–—

?–—

uiRF2R1=

2

uiii=i1-

i2=—–——––uo2-

uiuiR1R2ri=––=(—–

—)

-1uiiiR2R111ri=

———R2-

R1

R1?

R23-28(習(xí)題3-14)

求：電壓放大倍數(shù)

Auf

的表達(dá)式。uiR1A1i3R2RF3i1iiRF1uo解：RF2i2KCLii=i1=

i2+i3uA=

-

=

+

uA-

uouiR1RF3uARF1RF2uAuA=

-

ui

R1RF1代入Auf

=

=-

(1++)

uOuiR1RF3RF1RF1RF3RF2=-

(RF1+RF3+

)R11RF2RF1?RF33-29

運(yùn)放電路如圖所示。已知：R1=20kW，R2=R3=50kW，C=10mF，試求：輸出電壓uo與輸入電壓ui

的運(yùn)算關(guān)系式。R1

R4CR2R3

uO

ui

++i1i2i3iC解：–uo=i2

R2

+i3

R3=i2R2

+(i2–iC)R3=i2(R2+

R3)–iCR3iC=C——=C————duCdtd

(–

i2R2

)dt代入i2=i1=ui

/R1

和uo=–(———ui

+–—————)

R2+R3R1R2R3CR1dui

dt=–(

5

ui

+

1.25——)dui

dtAu=———=—(1

+—)uoui2–ui1R1R2R4R3uoR1++A1R4ui1++A2R3R1ui2R2R23-30

電路如圖，試推導(dǎo)其電壓放大倍數(shù)為uo=–—–(1+

—–)ui1'R1R2R4R3=—(1+

—)ui2R1R2R4R3=—(1+

—)(ui2–ui1)R1R2R4R3uo=uo+uo'"Au=———=—(1

+—)uoui2–ui1R1R2R4R3解:"uo=(1+—)——(1+—)ui2R1R1+R2R2R4R3R2––3-31電路如圖R1=R2=R3=R4=10k，RS=1k,E=1V，求:(1)RL在0到

1k之間變化時，電流IL將如何變化?