第16章運(yùn)算放大電路

第16章集成運(yùn)算放大器16.1

集成運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)單介紹16.2

運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用*16.4

運(yùn)算放大器在波形產(chǎn)生方面的應(yīng)用16.5

使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題16.3

運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用集成電路:它是用一定的生產(chǎn)工藝把晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、二極管、電阻、電容、以及它們之間的連線所組成的整個(gè)電路集成在一塊半導(dǎo)體基片上，封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)完整的、具有一定功能的器件，也稱(chēng)為固體器件優(yōu)點(diǎn)：工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小，實(shí)現(xiàn)了元件、電路和系統(tǒng)的三結(jié)合16.1

集成運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)單介紹集成電路的分類(lèi)：模擬集成電路、數(shù)字集成電路；小、中、大、超大規(guī)模集成電路；集成電路中元器件的特點(diǎn)1.單個(gè)的精度不是很高,但由于是在同一硅片上、用相同工藝生產(chǎn)出來(lái)的，性能比較一致元器件相互離得很近,溫度特性較一致3.電阻一般在幾十歐至幾十千歐、太高或太低都不易制造

4.電感難于制造,電容一般不超過(guò)200pF,大電容不易制造16.1

集成運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)單介紹集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成電路。集成電路分類(lèi)模擬集成電路：數(shù)字集成電路集成運(yùn)算放大器、集成功率放大器、集成穩(wěn)壓電源、集成A/D、D/A

等。16.1.1集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn) 在集成電路工藝中難于制造電感元件；制造容量大于200pF的電容也比較困難，因而放大器各級(jí)之間都采用直接耦合，必須使用電容的場(chǎng)合，也大多采用外接的方法。（2）電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)具有對(duì)稱(chēng)性由于集成電路中的各個(gè)元件是通過(guò)同一工藝過(guò)程制作在同一硅片上，同一片內(nèi)的元件參數(shù)絕對(duì)值有同向的偏差，溫度均一性好。（1）級(jí)間采用直接耦合方式集成電路中的電阻是由硅半導(dǎo)體的體電阻構(gòu)成，阻值大約為100~30K，且阻值精度不高，因此常常用晶體管恒流源代替電阻（動(dòng)態(tài)電阻）；必須使用直流高阻值的場(chǎng)合，也大多采用外接的方法。（3）用有源器件代替無(wú)源器件（4）用晶體管代替二極管集成電路中的二極管都采用晶體管構(gòu)成，把發(fā)射極、基極、集電極三者適當(dāng)組配使用。特點(diǎn)：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸16.1.2電路的簡(jiǎn)單說(shuō)明中間級(jí)輸入級(jí)輸出級(jí)偏置電路一、電路的基本組成及作用輸入級(jí)：要求輸入電阻高，差模放大倍數(shù)高，抑制零點(diǎn)漂移和共模干擾信號(hào)的能力強(qiáng)。采用差分放大電路。中間級(jí)：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。本身還應(yīng)有高的輸入電阻，以減小對(duì)前級(jí)的影響。輸出級(jí)：與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路或射極輸出器構(gòu)成。偏置電路：為各級(jí)放大電路提供穩(wěn)定和合適的偏置電流，決定各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，一般由恒流源電路構(gòu)成。+UCC–UEEuou–u+輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)同相輸入端輸出端反相輸入端運(yùn)算放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、集成電路的封裝雙列直插式塑料封裝管腳數(shù)有8、10、12、14、16等種類(lèi)金屬殼封裝管腳數(shù)有8、10、12等種類(lèi)三、運(yùn)放舉例：F007

F007

12348765

∞

F007761432582—反相輸入端6—輸出端3—同相輸入端4—負(fù)電源端7—正電源端8—閑置端（NC）1、5—接調(diào)零電位器1、最大輸出電壓UOPP—能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。2、開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo—沒(méi)有外接反饋時(shí)所測(cè)出的差模電壓放大倍數(shù)。Auo一般約為104107（80-140)。3、輸入失調(diào)電壓UIo—為使輸出等于零而在輸入端加的微小補(bǔ)償電壓。（調(diào)零工作已由調(diào)零電位器來(lái)完成）16.1.3運(yùn)算放大器的主要參數(shù)4、輸入失調(diào)電流IIO—當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，兩個(gè)輸入端的靜態(tài)基極電流之差。其值愈小愈好。一般在零點(diǎn)零幾微安級(jí)。5、輸入偏置電流IIB—當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，兩個(gè)輸入端的靜態(tài)基極電流的平均值，其值愈小愈好。一般在零點(diǎn)幾微安級(jí)。6、最大共模輸入電壓UICM—運(yùn)放對(duì)共模信號(hào)具有抑制的性能，但這個(gè)性能是在規(guī)定的共模電壓范圍內(nèi)才具備。如超出這個(gè)電壓，運(yùn)放的共模抑制能力就大為下降，甚至造成器件損壞。

ri

高:幾十k

幾百k

運(yùn)放的特點(diǎn)：理想運(yùn)放：

ri

KCMRR很大KCMMRR

ro

?。簬资畘幾百

ro

0

Ao很大:104以上~107Ao

運(yùn)放的特點(diǎn)和符號(hào)運(yùn)放符號(hào)：－＋＋

u－

u+

uo

A0－＋＋

u－

u+

uo

A0－＋＋

u－

u+

uo

16.1.4理想運(yùn)算放大器及其分析依據(jù)1.電壓傳輸特性u(píng)o=f(ui) 下圖所示為運(yùn)放輸入電壓和輸出電壓之間關(guān)系的特性曲線，稱(chēng)為傳輸特性。從圖中看到，實(shí)際運(yùn)放的傳輸特性與理想運(yùn)放比較接近。線性區(qū)：uo

=

Auo(u+–u–)非線性區(qū)：u+>u–

時(shí)，uo

=+Uo(sat)

u+<u–

時(shí)，uo

=–Uo(sat)

+Uo(sat)

u+–u–

uo–Uo(sat)線性區(qū)理想特性實(shí)際特性O(shè)飽和區(qū)運(yùn)放在不同區(qū)工作時(shí)的分析方法不同。3.理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)電壓傳輸特性++∞uou–u+i+i––

u+–u–

uo線性區(qū)–Uo(sat)+Uo(sat)O

(1)輸入電流約等于0由于運(yùn)算放大器的差模輸入電阻rid→∞，

即i+=i–0,稱(chēng)“虛斷”

uo

=

Auo(u+–

u–

)3.理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)因?yàn)閡o

=

Auo(u+–

u–

)電壓傳輸特性++∞uou–u+i+i––

u+–u–

uo線性區(qū)–Uo(sat)+Uo(sat)O

(2)差模輸入電壓約等于0由于運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo→∞，

即

u+=u–

,稱(chēng)“虛短”如果信號(hào)從反向端輸入，同相端接地

反相端近于“地”電位，即虛地。4.理想運(yùn)放工作在飽和區(qū)的特點(diǎn)(1)輸出只有兩種可能,+Uo(sat)或–Uo(sat)(2)i+=i–0,仍存在“虛斷”現(xiàn)象電壓傳輸特性當(dāng)u+>u–

時(shí)，uo

=+Uo(sat)

u+<u–

時(shí)，uo

=–Uo(sat)

不存在“虛短”現(xiàn)象

u+–u–

uo–Uo(sat)+Uo(sat)O飽和區(qū)例

F007運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源電壓為±15V，開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)AU0=2105,輸出最大電壓（即Uo(sat))為±13V。在下圖電路中分別加如下電壓，求輸出電壓及其極性：－＋＋

u－

u+

uo

解只要兩個(gè)輸入端之間的電壓絕對(duì)值超過(guò)65μV，輸出電壓就達(dá)到正或負(fù)的飽和值。輸出電壓輸出電壓輸出電壓輸出電壓練習(xí)與思考1、什么是理想運(yùn)算放大器？理想運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)和飽和區(qū)時(shí)各有什么特點(diǎn)？分析方法有何不同？答：理想運(yùn)算放大器是指實(shí)際運(yùn)算放大器的技術(shù)指標(biāo)理想化的放大器，即：實(shí)際運(yùn)放的參數(shù)中希望越大越好的看為無(wú)窮大，越小越好的為0。 線性區(qū)特點(diǎn)：u＋＝u－，輸出電壓于輸入電壓呈線性關(guān)系； 飽和區(qū)特點(diǎn)：輸出始終為固定值—— ±Uo(sat)練習(xí)與思考－＋＋

u－

u+

uo

F007運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源電壓為±15V，開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)AU0=2105,輸出最大電壓（即Uo(sat))為±13V。2、若將反相輸入端接“地”，即

，而在同相輸入端輸入正弦電壓。試畫(huà)出

的波形。mVtuuiwsin5==+Vu0=-ou解：當(dāng)練習(xí)與思考2、若將反相輸入端接“地”，即

，而在同相輸入端輸入正弦電壓。試畫(huà)出

的波形。mVtuuiwsin5==+Vu0=-ou解：當(dāng)tuiOtuo+Uo(sat)–Uo(sat)O16.2

運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的運(yùn)用集成運(yùn)算放大器與外部電阻、電容、半導(dǎo)體器件等構(gòu)成閉環(huán)電路后，能對(duì)各種模擬信號(hào)進(jìn)行比例、加法、減法、微分、積分、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、乘法和除法等運(yùn)算。我們知道：Auo→∞，即當(dāng)輸入差模信號(hào)極小時(shí)（如毫伏級(jí)以下的信號(hào)），也足以使運(yùn)放飽和。如何保證運(yùn)放工作在線性區(qū)?解決辦法：在電路中引入深度負(fù)反饋。16.2.1比例運(yùn)算1.

反相比例運(yùn)算（1）電路組成（2）電壓放大倍數(shù)因虛短,

所以u(píng)–=u+=0，稱(chēng)反相輸入端“虛地”—反相輸入的重要特點(diǎn)因虛斷，i+=i–=0

，

ifi1i–i+uoRFuiR2R1++––++

–

所以i1

if

16.2.1比例運(yùn)算1.

反相比例運(yùn)算電壓放大倍數(shù)uoRFuiR2R1++––++

–

－－反饋電路直接從輸出端引出—電壓反饋輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在同一輸入端—并聯(lián)反饋反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小—負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋輸入電阻低反相器

⑤電壓并聯(lián)負(fù)反饋，輸入、輸出電阻低，

ri

=R1。結(jié)論：①Auf為負(fù)值，即uo與ui

極性相反。因?yàn)閡i

加在反相輸入端。②Auf

只與外部電阻R1、RF

有關(guān)，與運(yùn)放本身參數(shù)無(wú)關(guān)。③|Auf

|可大于1，也可等于1或小于1。④因u–=u+=0，所以反相輸入端“虛地”。平衡電阻，保證輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等用于消除靜態(tài)基極電流對(duì)輸出電壓的影響平衡電阻R2R1RFuiuo雖然但不能將反相輸入端和同相輸入端直接相聯(lián)或者直接接地例：電路如下圖所示，已知R1=10k

，RF=50k

。求：1.Auf

、R2；

2.若R1不變，要求Auf為–10，則RF

、R2應(yīng)為多少？解：1.Auf=–RF

R1

=–50

10=–5R2=

R1

RF

=1050

(10+50)=8.3k

2.因

Auf

=–RF

/

R1

=–RF

10=–10

故得RF=–Auf

R1=–(–10)

10=100k

R2=10100

(10+100)=9.1k

uoRFuiR2R1++––++

–

uoRFuiR2R1++––++

–

練習(xí)與思考2、輸入電壓，試求輸出電壓的幅值，并畫(huà)出ui和uo的波形。outuo-RF/R1RF/

R1OtuiO1－12.同相比例運(yùn)算因虛斷，所以u(píng)+=ui

（1）電路組成（2）電壓放大倍數(shù)uoRFuiR2R1++––++

–

因虛短，所以

u–=ui

，反相輸入端不“虛地”

因要求靜態(tài)時(shí)u+、u

對(duì)地電阻相同，所以平衡電阻R2=R1//RFu+u–2.同相比例運(yùn)算輸入電阻高電壓放大倍數(shù)電壓串聯(lián)負(fù)反饋輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加兩個(gè)輸入端—串聯(lián)反饋反饋電路直接從輸出端引出—電壓反饋因虛短，所以

u–=ui

，反相輸入端不“虛地”

反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小—負(fù)反饋uoRFuiR2R1++––++

–

⑤電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻高、輸出電阻低。結(jié)論：①Auf為正值，即

uo與ui

極性相同。因?yàn)閡i

加在同相輸入端。②Auf只與外部電阻R1、RF有關(guān)，與運(yùn)放本身參數(shù)無(wú)關(guān)。③Auf≥1，不能小于1。④u–=u+

≠0，反相輸入端不存在“虛地”現(xiàn)象。當(dāng)R1=

且RF

=0時(shí)，uo=ui

，

Auf=1，

稱(chēng)電壓跟隨器。uoRFuiR2R1++––++

–

由運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器輸入電阻高、輸出電阻低，其跟隨性能比射極輸出器更好。uoui++––++

–

左圖是一電壓跟隨器，電源經(jīng)兩個(gè)電阻分壓后加在電壓跟隨器的輸入端，當(dāng)負(fù)載RL變化時(shí)，其兩端電壓uo不會(huì)隨之變化。uo+–++

–

15k

RL15k

+15V

7.5k

例1：

16.2.2：如圖同相比例運(yùn)算電路，已知RFuiR2R1+–++

–

iFi1uo+–R3解：

16.2.3:為了獲得較高的電壓放大倍數(shù)，而又可避免采用高值電阻RF，將反相比例運(yùn)算電路改為如圖，并設(shè)證明：uoRFuiR2R1++––++

–

R4R3+–

16.2.6:求電路uo與ui的運(yùn)算關(guān)系式解：uoRFuiR2R1++––++

–

R/2R++

–

R電路第一級(jí)的輸出uo1，第一級(jí)為反相比例電路，有：電路第二級(jí)也為反相比例電路16.2.2加法運(yùn)算電路

1.反相加法運(yùn)算電路因虛短,u–=u+=0

平衡電阻：

R2=Ri1

//Ri2

//RFii2ii1ifui2uoRFui1Ri2Ri1++

–

R2+–因虛斷，i–=0

所以

ii1+ii2=if

)(2i2iF1i1iFouRRuRRu+-=2.同相加法運(yùn)算電路方法:根據(jù)疊加原理

ui1單獨(dú)作用(ui2＝0)時(shí)，同理，ui2單獨(dú)作用時(shí)ui2uoRFui1Ri2Ri1++

–

R1+–平衡電阻：

Ri1//Ri2

=R1

//RF例1：求圖示電路中uo與ui1、ui2的關(guān)系。解：電路由第一級(jí)的反相器和第二級(jí)的加法運(yùn)算電路級(jí)聯(lián)而成。16.2.7：有一個(gè)信號(hào)相加的反相加法運(yùn)算電路，其電阻R11=R12=RF。如果ui1、ui2的分別為如圖波形，試畫(huà)出輸出波形。解：-3tui23Otui1OtO-33ui2uoRFui1R12R11++

–

R2+–16.2.9：求電路uo與各輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系式。解：uoui1++––++

–

++

–

ui2ui3第一級(jí)為反相比例電路第二級(jí)為反相加法電路16.2.3減法運(yùn)算電路由虛斷可得：由虛短可得：分析方法1：ui2uoRFui1R3R2++

–

R1+–++––如果取R1

=R2

，R3

=RF

如R1

=R2

=R3

=RF

R2//R3

=R1

//RF輸出與兩個(gè)輸入信號(hào)的差值成正比。分析方法2：利用疊加原理減法運(yùn)算電路可看作是反相比例運(yùn)算電路與同相比例運(yùn)算電路的疊加。u+ui2uoRFui1R3R2++

–

R1+–++––例1：圖示是集成電路的串級(jí)應(yīng)用，試求輸出電壓R2R1RFuoui2ui1R2R1RFuoA1A2A1是電壓跟隨器，A2是減法運(yùn)算電路，例題2.R1=10k

,R2=20k,ui1=-1V，

ui2=1V。求:uo

uo_+

+

R2R1R1R2ui1_+

+

ui2_+

+

R2R1RPuo=(uo2-uo1)=(20/10)[3-(-1)]=8VR2R1uo1=ui1=-1Vuo2=ui2(1+R2/R1)=3V16.2.10：電路是利用兩個(gè)運(yùn)算放大器組成的具有較高輸入電阻的差分放大電路。試求uo與ui1，ui2的運(yùn)算關(guān)系式。解：第一級(jí)為同相比例電路uoui1++

–

++

–

ui2第二級(jí)為減法電路uoui1++

–

++

–

ui2例3：求輸出電壓的表達(dá)式ui2uoRFui1R3R21++

–

R12R11R22ui3ui4ui2uo1RFui1R3R21++

–

R12R11R22ui3ui4ui2uo2RFui1R3R21++

–

R12R11R22ui3ui4例3：求輸出電壓的表達(dá)式ui2uo4RFui1R3R21++

–

R12R11R22ui3ui4ui2uo3RFui1R3R21++

–

R12R11R22ui3ui44321ooooouuuuu+++=16.2.4積分運(yùn)算電路由虛短及虛斷性質(zhì)可得

i1=ifif=?ifi1uoCFuiR2R1++––++

–

uC+–

當(dāng)電容CF的初始電壓為uC(t0)時(shí)，則有cuu-=o若輸入信號(hào)電壓為恒定直流量，即ui=Ui

時(shí)，則uitO積分飽和線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間–Uo(sat)uotO+Uo(sat)ui=Ui

>0

ui=–Ui

<0

采用集成運(yùn)算放大器組成的積分電路，由于充電電流基本上是恒定的，故uo

是時(shí)間t的一次函數(shù)，從而提高了它的線性度。輸出電壓隨時(shí)間線性變化Ui–UitCRUF1i-=

將比例運(yùn)算和積分運(yùn)算結(jié)合在一起，就組成比例-積分運(yùn)算電路。uoCFuiR2R1++––++

–

RFifi1電路的輸出電壓上式表明：輸出電壓是對(duì)輸入電壓的比例-積分這種運(yùn)算器又稱(chēng)PI調(diào)節(jié)器,常用于控制系統(tǒng)中,以保證自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。改變RF和CF，可調(diào)整比例系數(shù)和積分時(shí)間常數(shù),以滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的要求。在分析積分電路注意的問(wèn)題：1、當(dāng)輸入電壓ui為不連續(xù)信號(hào)時(shí)，由于積分電路輸出的電壓uo是取自電容上的電壓，因此不能跳變，在對(duì)不連續(xù)的輸入電壓ui積分求輸出電壓uo時(shí)，一定要加上輸出電壓的初始值。例題2、輸出電壓的幅度不可能大于集成運(yùn)算放大器外接的直流電源電壓±UCC，集成運(yùn)算放大器的輸出電壓有最大值，即±UO(sat)，當(dāng)計(jì)算的輸出電壓幅度大于等于UO(sat)，實(shí)際輸出電壓等于UO(sat)，這時(shí)集成運(yùn)放進(jìn)入非線性區(qū)。例題1、輸入電壓ui是一周期性正負(fù)交變的矩形波電壓。試畫(huà)出輸出電壓uo的波形。練習(xí)與思考uoCFuiR2R1++––++

–

tuoO-AAtOt1t21、輸入電壓ui是一周期性正負(fù)交變的矩形波電壓。試畫(huà)出輸出電壓uo的波形。uoCFuiR2R1++––++

–

tuoO-AAtOt1t2uoCFuiR2R1++––++

–

2、電容兩端電壓的初始值集成運(yùn)放輸出電壓為±10V，突然加入的階躍信號(hào)，求1秒和3秒后的輸出電壓。FCFkRVUcm2,100,0)0(1=W==Vtui1)(=Vtui1)(=加入Vtu551o-=-=秒后，

2秒時(shí)輸出電壓就已經(jīng)等于最大值-10V，所以過(guò)了2秒集成運(yùn)放的輸出電壓就始終保持在-10V不變，此時(shí)，集成運(yùn)放進(jìn)入非線性區(qū)。Vu103o-=秒時(shí)，思考題：在圖示電路中，輸入電壓試求輸出電壓的幅值，并畫(huà)出的波形圖。R2R1CFuiuouc16.2.5微分運(yùn)算電路ifi1由虛短及虛斷性質(zhì)可得

i1=ifuoC1uiR2RF++––++

–

uitOuotOUi–Ui比例-微分運(yùn)算電路上式表明：輸出電壓是對(duì)輸入電壓的比例-微分控制系統(tǒng)中，PD調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過(guò)程中起加速作用，使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度和工作穩(wěn)定性?！狿D調(diào)節(jié)器uoC1uiR2RF++––++

–

R1ifiRiC1、輸入電壓ui是一周期性正負(fù)交變的矩形波電壓。試畫(huà)出輸出電壓uo的波形。練習(xí)與思考tuoO-AAtOt1t2uoC1uiR2RF++––++

–

例1：輸入：tui0tuo0R2CFuiuoucRFuoui+–++

–

證明1：為了用低值電阻實(shí)現(xiàn)高放大倍數(shù)的比例運(yùn)算，常用一T形網(wǎng)絡(luò)來(lái)代替RF，試證明：u-u+iuRRRRRR143232/++-=證明2：電路如圖，試證明：A2

為電壓跟隨器uo

=A1為同相加法器uoui++

–

++

–

uo2uo11A2A例2.求電壓放大倍數(shù)Au=uo/ui

。ib+=0ib-=0,u-=u+=0_+

+

RFR1RPuiuoi1iFib-ib+R2R3i2i3uFi1=iF

=i2+i3uiR1-uFRF==-uFRFuF-uoR2uFR3+uo

=-ui

R1RF+R2+RFR2R3R1RF+R2+RFR2R3Au=–RP=R1//(RF+R2//R3)濾波器就是一種選頻電路,它能選出有用的信號(hào),而抑制無(wú)用的信號(hào),使一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)能順利通過(guò),衰減很小,而在此頻率范圍以外的信號(hào)不易通過(guò),衰減很大。按濾波電路的功能分低通濾波器LPF帶阻濾波器BEF高通濾波器HPF帶通濾波器BPF16.3運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用傳遞函數(shù)：幅頻特性相頻特性濾波器(選）1.有源濾波器將由RC組成的無(wú)源濾波器再接到運(yùn)算放大器的輸入端構(gòu)成有源濾波器（因運(yùn)放是有源器件），性能會(huì)得到較大的改善：體積小、效率高、頻率特性好等。設(shè)輸入為正弦波，可以用相量表示為截止頻率（1）有源低通濾波器若頻率為變量，則該電路的傳遞函數(shù)幅角為幅頻特性要想使濾波效果更好，即時(shí)的信號(hào)衰減得快些，常常構(gòu)成二階有源低通濾波器一階二階為截止頻率（2）有源高通濾波器若頻率為變量，則該電路的傳遞函數(shù)幅角為幅頻特性將HPF及LPF相串聯(lián)，其條件為L(zhǎng)PF的通帶截止頻率高于HPF的通帶截止頻率。如何組成帶通濾波器？在兩次采樣之間保持上一次采樣結(jié)束時(shí)的狀態(tài)控制信號(hào)采樣采樣保持采樣保持保持控制信號(hào)（選）2.采樣保持電路3

電壓比較器電壓比較器的功能：電壓比較器用來(lái)比較輸入信號(hào)與參考電壓的大小。當(dāng)兩者幅度相等時(shí)輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電平變成低電平，或者由低電平變成高電平。由此來(lái)判斷輸入信號(hào)的大小和極性。用途：數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域，以及波形產(chǎn)生及變換等場(chǎng)合。理想運(yùn)放工作在飽和區(qū)的特點(diǎn)：1.輸出只有兩種可能+Uo

(sat)

或–Uo

(sat)

當(dāng)u+>u－

時(shí)，uo

=+Uo

(sat)

u+<u－

時(shí)，uo

=–

Uo

(sat)

不存在“虛短”現(xiàn)象

2.i+=i－

0仍存在“虛斷”現(xiàn)象電壓傳輸特性u(píng)o

u+–u–

–Uo(sat)+Uo(sat)飽和區(qū)O電壓傳輸特性

–Uo(sat)

+Uo(sat)運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)1).

基本電壓比較器閾值電壓(門(mén)限電平)：輸出躍變所對(duì)應(yīng)的輸入電壓。uiuoOURURuouiR2++

–

R1+–++––當(dāng)u+>u–

時(shí)，uo=+Uo

(sat)

u+<u–

時(shí)，uo=–Uo

(sat)

即ui<UR時(shí)，uo

=+Uo

(sat)

ui

>UR

時(shí)，uo

=–

Uo

(sat)可見(jiàn)，在ui

=UR處輸出電壓uo

發(fā)生躍變。參考電壓ui

>UR，uo=+Uo

(sat)ui

<UR，uo=–Uo

(sat)URuouiR2++

–

R1+–++––uiuoURR2++

–

R1+–++––

–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOUR輸入信號(hào)接在反相端輸入信號(hào)接在同相端電壓傳輸特性–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOURURuouiR2++

–

R1+–++––uiuoURR2++

–

R1+–++––Ot

+Uo(sat)

–Uo(sat)uo輸入信號(hào)接在反相端輸入信號(hào)接在同相端uitOUROuot

+Uo

(sat)

–Uo

(sat)t1t2輸出帶限幅的電壓比較器設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航祫tui

<

UR，uo

=UZ

ui>UR，uo

=–UZUZ

–UZuo'RDZURuouiR2++

–

R1+–++––電壓傳輸特性

–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOURui<UR時(shí)，uo'

=+Uo

(sat)

ui

>UR

時(shí)，uo'

=–

Uo

(sat)

設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航捣€(wěn)壓管上的電流等于電阻R1和R2電流之和若穩(wěn)壓管電流從左流向右則uo

=

–

UZ若穩(wěn)壓管電流從右流向左

uo

=UZDZURuouiR++

–

R2R1UZ

–UZ電壓傳輸特性

–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoO2、過(guò)零電壓比較器利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲║RuouiR2++

–

R1+–++––電壓傳輸特性–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOUR=0tuiOtuo+Uo(sat)–Uo(sat)O2、過(guò)零電壓比較器DZuoui++

–

R設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航祫tui

<

0，u+>u–，uo

=UZ

ui>0，u+<u–，uo

=–UZ電壓傳輸