電工電子技術(shù)教學(xué)PPT

1、 6.1 6.1 方波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)說明方波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)說明 6.2 6.2 集成運(yùn)算放大器基礎(chǔ)知識集成運(yùn)算放大器基礎(chǔ)知識 6.3 6.3 放大器中的負(fù)反饋放大器中的負(fù)反饋 6.4 6.4 集成運(yùn)放的應(yīng)用電路集成運(yùn)放的應(yīng)用電路 6.5 6.5 集成運(yùn)放的選取和使用集成運(yùn)放的選取和使用 6.6 6.6 方波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)過程方波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)過程 6.7 6.7 拓展實(shí)訓(xùn)拓展實(shí)訓(xùn)第第6 6章章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 方波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)說明 1. 1. 設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的 (1)(1)掌握方波信號發(fā)生器電路的設(shè)計(jì)方法及工作掌握方波信號發(fā)生器電路的設(shè)計(jì)方法及工作原理。原理。 (2)

2、(2)熟悉集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用及非線性應(yīng)熟悉集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用及非線性應(yīng)用。用。 (3)(3)初步了解利用集成運(yùn)放的基本應(yīng)用電路設(shè)計(jì)初步了解利用集成運(yùn)放的基本應(yīng)用電路設(shè)計(jì)和分析復(fù)雜組合電路的方法。和分析復(fù)雜組合電路的方法。 2. 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一個(gè)用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的方波信號發(fā)生設(shè)計(jì)一個(gè)用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的方波信號發(fā)生器。其指標(biāo)為：方波幅值為器。其指標(biāo)為：方波幅值為6V6V，頻率為，頻率為500 Hz500 Hz，相對誤差。相對誤差。 定義定義： 集成運(yùn)放，是由多級直接耦合放大電路組成的高增益集成運(yùn)放，是由多級直接耦合放大電路組成的高增益 模擬集成電路。模擬集成電路

3、。 特點(diǎn)特點(diǎn)： 增益高，輸入電阻大，輸出電阻低，共模抑制比高，增益高，輸入電阻大，輸出電阻低，共模抑制比高， 失調(diào)與漂移小。失調(diào)與漂移小。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：由四部分組成，即輸入級、中間級、輸出級和偏置電路。由四部分組成，即輸入級、中間級、輸出級和偏置電路。集成運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)框圖集成運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)框圖 集成運(yùn)放的符號集成運(yùn)放的符號 集成運(yùn)算放大器的封裝形式圖集成運(yùn)算放大器的封裝形式圖 集成運(yùn)算放大器的符號集成運(yùn)算放大器的符號 集成運(yùn)放一般采用金屬封裝和雙列直插式塑料封裝集成運(yùn)放一般采用金屬封裝和雙列直插式塑料封裝 。它有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，它有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端， 標(biāo)有標(biāo)有“-”的輸入端與輸

4、出端成反相關(guān)系，稱為反相輸入端；的輸入端與輸出端成反相關(guān)系，稱為反相輸入端； 標(biāo)有標(biāo)有“+”的輸入端與輸出端成同相關(guān)系，稱為同相輸入端。的輸入端與輸出端成同相關(guān)系，稱為同相輸入端。一般可將運(yùn)放簡單地視為具有一個(gè)信號輸出端和同相、反相兩一般可將運(yùn)放簡單地視為具有一個(gè)信號輸出端和同相、反相兩個(gè)高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元。個(gè)高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元。 反相輸入端 同相輸入端主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)1.1.開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益 odA運(yùn)放在無外加反饋的情況下的直流差模增益，運(yùn)放在無外加反饋的情況下的直流差模增益，其值為輸出電壓與輸入差模電壓之比的對數(shù)的其值為輸

5、出電壓與輸入差模電壓之比的對數(shù)的2020倍，即倍，即Ood20lgUAUU決定運(yùn)放精度的重要因素，單位為分貝決定運(yùn)放精度的重要因素，單位為分貝(dB)(dB)； 越大，運(yùn)放性能越穩(wěn)定，精度也越高越大，運(yùn)放性能越穩(wěn)定，精度也越高odA2. 2. 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓IOU使輸出電壓為零時(shí)需要在輸入端所加的補(bǔ)償電壓，使輸出電壓為零時(shí)需要在輸入端所加的補(bǔ)償電壓，其數(shù)值表征輸入級差分對管失配的程度，在一定程度其數(shù)值表征輸入級差分對管失配的程度，在一定程度上反映了溫漂的大小。上反映了溫漂的大小。3. 3. 輸入失調(diào)電壓溫漂輸入失調(diào)電壓溫漂IOU表示溫度變化引起的輸入失調(diào)電壓的變化，即表示溫度變化引起

6、的輸入失調(diào)電壓的變化，即IOIOUddUT 4. 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流 表示當(dāng)輸出電壓等于零時(shí)，兩個(gè)輸入端的偏置電流之差，用公式表示為表示當(dāng)輸出電壓等于零時(shí)，兩個(gè)輸入端的偏置電流之差，用公式表示為 它用以描述差分對管輸入電流的不對稱情況。一般運(yùn)放為它用以描述差分對管輸入電流的不對稱情況。一般運(yùn)放為0.010.1mA0.010.1mA，該值，該值越小越小越好，高質(zhì)量的低于越好，高質(zhì)量的低于1nA1nA。5. 輸入失調(diào)電流溫漂輸入失調(diào)電流溫漂 表示輸入失調(diào)電流在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的變化量，其值為在規(guī)定工作溫度范圍表示輸入失調(diào)電流在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的變化量，其值為在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流的變

7、化量與溫度變化量之比值，用公式表示為內(nèi)，輸入失調(diào)電流的變化量與溫度變化量之比值，用公式表示為 一般運(yùn)放為每度幾納安，高質(zhì)量的運(yùn)放只有每度幾皮安。一般運(yùn)放為每度幾納安，高質(zhì)量的運(yùn)放只有每度幾皮安。IOIIOI2BB1IOIII IOIIOIIOIOIddIT 6. 6. 輸入偏置電流輸入偏置電流 表示當(dāng)運(yùn)算放大器的輸出電壓等于零時(shí)，兩輸入端偏置電流的平均值，即表示當(dāng)運(yùn)算放大器的輸出電壓等于零時(shí)，兩輸入端偏置電流的平均值，即 它是衡量差分對管輸入電流絕對值大小的指標(biāo)，它的值主要取決于集成運(yùn)放輸入它是衡量差分對管輸入電流絕對值大小的指標(biāo)，它的值主要取決于集成運(yùn)放輸入級的靜態(tài)集電極電流和輸入級放大管的

8、級的靜態(tài)集電極電流和輸入級放大管的 值。雙極型三極管輸入級的集成運(yùn)放的輸入值。雙極型三極管輸入級的集成運(yùn)放的輸入偏置電流為幾十納安至偏置電流為幾十納安至 ；場效應(yīng)管輸入級的集成運(yùn)放的輸入偏置電流在；場效應(yīng)管輸入級的集成運(yùn)放的輸入偏置電流在1nA1nA以下。以下。一般一般 越小，零漂越小。越小，零漂越小。7. 7. 輸入偏置電流溫漂輸入偏置電流溫漂 表示輸入偏置電流在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的變化量。其值為輸入偏置電流的變化量表示輸入偏置電流在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的變化量。其值為輸入偏置電流的變化量與溫度變化量之比值，用公式表示為與溫度變化量之比值，用公式表示為 一般每度為幾皮安。一般每度為幾皮安。1ABIBB

9、IddIT)(212B1BBIIIBIBIBIBI8. 8. 差模輸入電阻差模輸入電阻 表示差模輸入電壓的變化量與相應(yīng)的輸入電流變化量之比，用公式表示為表示差模輸入電壓的變化量與相應(yīng)的輸入電流變化量之比，用公式表示為 它用來衡量集成運(yùn)放向信號源索取電流的大小。此值越大，集成運(yùn)放向信號它用來衡量集成運(yùn)放向信號源索取電流的大小。此值越大，集成運(yùn)放向信號源索取電流越小。一般集成運(yùn)放的差模輸入電阻為幾兆歐，以場效應(yīng)管作為輸入源索取電流越小。一般集成運(yùn)放的差模輸入電阻為幾兆歐，以場效應(yīng)管作為輸入級的集成運(yùn)放級的集成運(yùn)放 可達(dá)可達(dá) 。9. 9. 輸出阻抗輸出阻抗 是指運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，輸出端的內(nèi)部

10、等效小信號阻抗。是指運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，輸出端的內(nèi)部等效小信號阻抗。 越小，越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)帶負(fù)載能力越強(qiáng) idridrIDIDidIUridrM 106OrOrOr1. 電壓傳輸特性集成運(yùn)放的基本特性集成運(yùn)放的基本特性uo0uiUOMUOM uo= f ( ui ) , 其中其中 ui = u u UiUi+線性區(qū)線性區(qū)uiUiUi+Ui+和uiUi- u-時(shí)，時(shí)，u0=UO+iiuO+rid+輸出電壓u u0 0只有兩種可能：當(dāng)u+ u-時(shí)，時(shí)，u0= UO “虛斷”的條件原則上仍成立， 即ii 0 “虛短”原則上不成立，即u u+ +和和u u- -不一定相等！不一定相等！ 理

11、想運(yùn)放工作在理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)非線性區(qū)的分析依據(jù)的分析依據(jù)uiuO_+u-u+ 反饋是將放大電路的輸出量反饋是將放大電路的輸出量( (電壓或電流電壓或電流) )的一部分或全部，通過一定的網(wǎng)絡(luò)的一部分或全部，通過一定的網(wǎng)絡(luò)反送到輸入回路，如果引入的反饋信號增強(qiáng)了外加輸入信號的作用，使放大倍數(shù)反送到輸入回路，如果引入的反饋信號增強(qiáng)了外加輸入信號的作用，使放大倍數(shù)增大，則稱為增大，則稱為正反饋正反饋；反之，如果它削弱了外加輸入信號的作用，使放大電路的；反之，如果它削弱了外加輸入信號的作用，使放大電路的放大倍數(shù)減少，則稱為放大倍數(shù)減少，則稱為負(fù)反饋負(fù)反饋。 反饋的類型及判別方法反饋的類型及判別方法

12、根據(jù)反饋信號本身的交、直流性質(zhì)根據(jù)反饋信號本身的交、直流性質(zhì) 直流反饋直流反饋交流反饋交流反饋根據(jù)反饋信號在放大電路輸出端采樣方式根據(jù)反饋信號在放大電路輸出端采樣方式 電壓反饋電壓反饋電流反饋電流反饋負(fù)反饋四種組態(tài)性能比較負(fù)反饋四種組態(tài)性能比較圖一圖一圖二圖二反饋放大電路的工作原理反饋放大電路的工作原理負(fù)反饋放大電路方框圖負(fù)反饋放大電路方框圖放大倍數(shù)放大倍數(shù) 反饋系數(shù)反饋系數(shù) 凈輸入信號凈輸入信號 故：故：則則OiXAXOFXXFiiFXXXOiiFiO()()XA XA XXA XF XFAAXXA1iOF 反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)，表示引入反饋后，放大電路的反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)，表

13、示引入反饋后，放大電路的輸出信號與外加輸入信號之間的總的放大倍數(shù)；輸出信號與外加輸入信號之間的總的放大倍數(shù)； 回路增益，表示反饋放大電路中，信號沿著放大網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)回路增益，表示反饋放大電路中，信號沿著放大網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的環(huán)路傳遞一周后所得到的放大倍數(shù)；絡(luò)組成的環(huán)路傳遞一周后所得到的放大倍數(shù)； 反饋深度，表示引入反饋后放大電路的放大倍數(shù)與無反饋時(shí)相反饋深度，表示引入反饋后放大電路的放大倍數(shù)與無反饋時(shí)相比所變化的倍數(shù)。它表征系統(tǒng)引入負(fù)反饋后放大電路各項(xiàng)性能的改善程度。比所變化的倍數(shù)。它表征系統(tǒng)引入負(fù)反饋后放大電路各項(xiàng)性能的改善程度。 FAFA FA1如果如果 ，稱為深度負(fù)反饋，則，稱為深度負(fù)

14、反饋，則|1|1AFFFAAFAAXXA11iOF 即深度負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)即深度負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù) 幾乎與放大網(wǎng)絡(luò)的幾乎與放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)放大倍數(shù) 無關(guān)，而主要取決于反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)無關(guān)，而主要取決于反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) 。FAAF 深度負(fù)反饋放大電路的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是只要反饋系數(shù)的值深度負(fù)反饋放大電路的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是只要反饋系數(shù)的值 一定，就能一定，就能保持閉環(huán)放大倍數(shù)保持閉環(huán)放大倍數(shù) 的穩(wěn)定，避免了影響放大倍數(shù)的穩(wěn)定，避免了影響放大倍數(shù) 的干擾因素對閉環(huán)的干擾因素對閉環(huán)放大倍數(shù)放大倍數(shù) 的影響。故實(shí)際的反饋網(wǎng)絡(luò)常由電阻等元件組成，反饋系數(shù)取決于的影響。故實(shí)際的反饋

15、網(wǎng)絡(luò)常由電阻等元件組成，反饋系數(shù)取決于某些電阻值，基本不受溫度等因素的影響。某些電阻值，基本不受溫度等因素的影響。FFAAFA 負(fù)反饋對放大器的影響負(fù)反饋對放大器的影響 1. 1. 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性由反饋放大電路的工作原理可知，由反饋放大電路的工作原理可知， FAAA1F則則22F)1 (1)1 (11dFAFAFAFAAA式子兩邊同乘以式子兩邊同乘以 ，可得可得AAFAAAd11dFFFdAA 閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù) 的相對變化率的相對變化率 只有開環(huán)放大倍數(shù)只有開環(huán)放大倍數(shù) 的相對變化的相對變化率率 的的 。由此可見，放大倍數(shù)受外界影響大為減小，放大器的穩(wěn)定性得。

16、由此可見，放大倍數(shù)受外界影響大為減小，放大器的穩(wěn)定性得到提高。到提高。FAFFdAAAAAdFA112. 減小非線性失真非線性失真：在放大電路的輸出波形中產(chǎn)生了輸入信號原來沒有的諧波成分。如果正弦波輸入信號經(jīng)過放大后產(chǎn)生的失真波形為正半周大，負(fù)半周小，反饋系數(shù)為常數(shù)的情況下，反饋信號也是正半周大，負(fù)半周小，則的波形就變成了正半周小，負(fù)半周大，這樣把輸出信號的正半周壓縮，負(fù)半周擴(kuò)大，結(jié)果使正負(fù)半周的幅度趨于一致，從而改善輸出波形，減小非線性失真。3. 改變輸入電阻和輸出電阻輸入電阻的變化取決于輸入端的負(fù)反饋方式(串聯(lián)或并聯(lián))，串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大，并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。輸出電阻的變化取決

17、于輸出端反饋方式(電流或電壓)，電流負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電流，即負(fù)載電阻變化時(shí)，輸出電流基本不變，接近恒流源的特性，考慮到理想電流源的電阻為無窮大，這就意味著放大電路的輸出電阻增大。電壓負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電壓，即負(fù)載電阻變化時(shí)，輸出電壓基本不變，接近恒壓源的特性，考慮到理想電壓源的電阻為零，這就意味著放大電路的輸出電阻減小。集成運(yùn)放的應(yīng)用電路集成運(yùn)放的應(yīng)用電路 比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路 定義：將信號按比例放大的電路稱為比例運(yùn)算電路。比例電路的輸出電壓和輸入定義：將信號按比例放大的電路稱為比例運(yùn)算電路。比例電路的輸出電壓和輸入 電壓之間存在比例關(guān)系，即可以實(shí)現(xiàn)比例運(yùn)算。電壓之間存在比例關(guān)系，即可以

18、實(shí)現(xiàn)比例運(yùn)算。基本形式：反相比例電路、同相比例電路、差分比例電路基本形式：反相比例電路、同相比例電路、差分比例電路反相比例電路反相比例電路 根據(jù)理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)根據(jù)理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的特點(diǎn)，可知的特點(diǎn)，可知 ， 。這說明反相比例運(yùn)算電路中，集成運(yùn)放的反相輸入端和同相輸入端兩點(diǎn)的電位相等，這說明反相比例運(yùn)算電路中，集成運(yùn)放的反相輸入端和同相輸入端兩點(diǎn)的電位相等，且均等于零，如同這兩點(diǎn)接地一樣，但又不是真正接地，這種現(xiàn)象稱為且均等于零，如同這兩點(diǎn)接地一樣，但又不是真正接地，這種現(xiàn)象稱為“虛地虛地”。故。故 0ii0uu1i1Rui FoFoFRuRuui 反相

19、比例電路反相比例電路 又又 ，則，則 ，故，故0iF1ii i1FouRRu電壓放大倍數(shù)為電壓放大倍數(shù)為oFui1uRAuR 平衡電平衡電阻阻結(jié)論：電壓放大倍數(shù)取決于電阻結(jié)論：電壓放大倍數(shù)取決于電阻 和和 的比的比值值FR1R同相比例電路同相比例電路定義定義：如果輸入信號從同相輸入端輸入，而反相輸入端通過電阻接地，則稱為如果輸入信號從同相輸入端輸入，而反相輸入端通過電阻接地，則稱為 同相比例電路。同相比例電路。0iioF11uRRRuiuuui1Fi1F1o)1 (uRRuRRRuoFui11uRAuR 有圖可知有圖可知又因?yàn)橛忠驗(yàn)閯t則結(jié)論結(jié)論：輸出電壓與輸入電壓的幅輸出電壓與輸入電壓的幅值成

20、正比，但相位相同，電路實(shí)值成正比，但相位相同，電路實(shí)現(xiàn)了同相比例運(yùn)算，并電壓放大現(xiàn)了同相比例運(yùn)算，并電壓放大倍數(shù)取決于電阻倍數(shù)取決于電阻 和和 的比值。的比值。FR1R電壓跟隨器電壓跟隨器： 電路的輸出電壓與輸入電壓不僅幅值相等，電路的輸出電壓與輸入電壓不僅幅值相等，而且相位相同，兩者之間具有一種跟隨關(guān)系。而且相位相同，兩者之間具有一種跟隨關(guān)系。即當(dāng)即當(dāng) 或或 時(shí)，電壓放大倍數(shù)等于時(shí)，電壓放大倍數(shù)等于 1 1。1R0FRiuu ouu uuiouu F12/ RRR 差分比例電路差分比例電路由圖可知由圖可知0ii利用疊加原理求得反相輸入端的電位利用疊加原理求得反相輸入端的電位1 iF1FoF1

21、1uRRRuRRRu2i323uRRRu1 iF1FoF112i323uRRRuRRRuRRR)(2i1 i1FouuRRu同相輸入端的電位為同相輸入端的電位為uu又因?yàn)橛忠驗(yàn)閯t則21RR 3FRR 反相加法運(yùn)算電路反相加法運(yùn)算電路22i11 iFoRuRuRu根據(jù)運(yùn)放反相輸入端根據(jù)運(yùn)放反相輸入端“虛地虛地”可知，可知，0u)(22i11 iFoRuRuRuRRR21)(i2i1FouuRRu 同相加法運(yùn)算電路同相加法運(yùn)算電路根據(jù)運(yùn)放同相根據(jù)運(yùn)放同相“虛斷虛斷”和疊加原理可得和疊加原理可得432F1/RRRRR2i423421 i43243/uRRRRRuRRRRRu34FF24o1i2112

22、34324/(1)(1)()/iRRRRRRuuuuRRRRRRRRi2i1ouuu 結(jié)論結(jié)論：電路的輸出電壓等于兩個(gè)輸入電壓之和電路的輸出電壓等于兩個(gè)輸入電壓之和。RRR21當(dāng) 時(shí)【例【例6-36-3】電路如圖所示電路如圖所示 ， ， ， ， ， 求求 和和 。12310kRRRF150kRF2100kRi10.1Vu i20.2Vu o1uou解解：電路由兩級集成運(yùn)放組成，第一級為反相比例運(yùn)算電路電路由兩級集成運(yùn)放組成，第一級為反相比例運(yùn)算電路F1o1i11500.10.5(V)10RuuR 第二級為加法運(yùn)算電路第二級為加法運(yùn)算電路o1i2F1oF2F2i2i12323110.20.5()

23、()100()3(V)1010uuRuRRuuRRRR R 積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路特點(diǎn)：它和反相比例運(yùn)算電路的差別是用電容代替了電阻特點(diǎn)：它和反相比例運(yùn)算電路的差別是用電容代替了電阻 。 為使得直流電阻平衡，要求為使得直流電阻平衡，要求 電容兩端的電壓與流過電容的電流電容兩端的電壓與流過電容的電流之間存在積分關(guān)系即之間存在積分關(guān)系即CC1duitCFR21RR 根據(jù)理想運(yùn)放根據(jù)理想運(yùn)放“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的概念可知，的概念可知， ， ，則，則0ii0uuiC11uiiRoCCi111dduuitu tCRC 結(jié)論：結(jié)論：輸出電壓與輸入電壓是積分的關(guān)系，相位上相反輸出電壓與輸入電壓是積

24、分的關(guān)系，相位上相反。積分時(shí)間常數(shù)積分時(shí)間常數(shù)CR1當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓 為階躍電壓時(shí)，電容以近似為階躍電壓時(shí)，電容以近似恒流方式進(jìn)行充電，則輸出電壓與時(shí)間成線恒流方式進(jìn)行充電，則輸出電壓與時(shí)間成線性關(guān)系；當(dāng)電容充電到運(yùn)放反向電壓最大值性關(guān)系；當(dāng)電容充電到運(yùn)放反向電壓最大值 時(shí)，電路進(jìn)入非線性狀態(tài)，或者積時(shí)，電路進(jìn)入非線性狀態(tài)，或者積分時(shí)間已到，則積分停止，積分波形分別如分時(shí)間已到，則積分停止，積分波形分別如圖中的線圖中的線2 2和線和線1 1所示。所示。 結(jié)論：輸入階躍信號時(shí)，積分電結(jié)論：輸入階躍信號時(shí)，積分電路可以產(chǎn)生斜坡信號，利用這個(gè)路可以產(chǎn)生斜坡信號，利用這個(gè)原理也可以將方波信號轉(zhuǎn)換為

25、三原理也可以將方波信號轉(zhuǎn)換為三角波信號。角波信號。iuOPPU【例【例6-4】給定電容給定電容 ，試設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)，試設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn) 的運(yùn)算電路的運(yùn)算電路。 F 1C)d10d20(i21 iotutuu解解：本題要求實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算包括積分運(yùn)算和反相加法運(yùn)算，因此設(shè)計(jì)電路圖如圖所示。本題要求實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算包括積分運(yùn)算和反相加法運(yùn)算，因此設(shè)計(jì)電路圖如圖所示。根據(jù)根據(jù)“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的概念可知的概念可知)d1d1(d)(1d)(1d1i221 i12i21i121CCotuCRtuCRtRuRuCtiiCtiCuu與要求實(shí)現(xiàn)的與要求實(shí)現(xiàn)的 比較得比較得2011CR1012CR)d10d20(i2i1o

26、tutuu又因?yàn)?，則可得又因?yàn)?，則可得 ， 。根據(jù)運(yùn)放輸入端對地的直流電阻平衡要求，則可得根據(jù)運(yùn)放輸入端對地的直流電阻平衡要求，則可得150kR 2100kR 31250 100/33.3(k)50100RRR 微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路微分是積分的逆運(yùn)算，將積分運(yùn)算電路中電容和電阻的位置互換，即可組成微分是積分的逆運(yùn)算，將積分運(yùn)算電路中電容和電阻的位置互換，即可組成基本微分運(yùn)算電路，如圖所示。根據(jù)理想運(yùn)放基本微分運(yùn)算電路，如圖所示。根據(jù)理想運(yùn)放“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的概念可的概念可 ， ，則，則0ii0uuC1CdduiiCt CiuuCio1111dddduuui RR CR Ctt結(jié)

27、論：電路的輸出電結(jié)論：電路的輸出電壓與輸入電壓是微分壓與輸入電壓是微分的關(guān)系，且相位相反。的關(guān)系，且相位相反。 電壓比較器電壓比較器常見的電壓比較器有單限比較器、滯回比較器和雙限比常見的電壓比較器有單限比較器、滯回比較器和雙限比較器。較器。UU時(shí)OOPPUU UU時(shí)OOPPUU 單限比較器單限比較器 只有一個(gè)閾值電壓只有一個(gè)閾值電壓 ； 它有同相輸入和反相輸入兩種形式；它有同相輸入和反相輸入兩種形式； 輸入電壓輸入電壓 加在集成運(yùn)放的反相輸入端，加在集成運(yùn)放的反相輸入端， 作為閾值電壓加在同相輸入端，作為閾值電壓加在同相輸入端， 則則TUiuTU ( (高電平高電平) ) ( (低電平低電平)

28、 )iTOOPPuUUU 時(shí)，iTOOPPuUUU 時(shí)，原理：原理：0TU一般單限比較器電路一般單限比較器電路根據(jù)疊加原理，可求得集成運(yùn)放反相輸入端電位為根據(jù)疊加原理，可求得集成運(yùn)放反相輸入端電位為REF212i211URRRuRRRu0uuREF12iTURRuUuu 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高， 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：抗干擾能力差，輸入電壓因干擾在閾值附近發(fā)生微小變化時(shí)，輸出抗干擾能力差，輸入電壓因干擾在閾值附近發(fā)生微小變化時(shí)，輸出電壓會頻繁地跳變。電壓會頻繁地跳變。滯回比較器滯回比較器（1 1）若）若 ，輸入電壓從零增加的過程中，經(jīng)過，輸入電壓從零增加的過程中，經(jīng)過 時(shí)輸出電

29、壓不時(shí)輸出電壓不變，只有經(jīng)過變，只有經(jīng)過 時(shí)輸出電壓才產(chǎn)生躍變；時(shí)輸出電壓才產(chǎn)生躍變；（2 2）反之，輸入電壓減小的過程中，經(jīng)過）反之，輸入電壓減小的過程中，經(jīng)過 時(shí)輸出電壓不變，只有經(jīng)過時(shí)輸出電壓不變，只有經(jīng)過 時(shí)輸出電壓才產(chǎn)生躍變。通常選取時(shí)輸出電壓才產(chǎn)生躍變。通常選取 。結(jié)論：輸入電壓增加到一個(gè)較大的閾值或減小到一個(gè)較小的閾值時(shí)才產(chǎn)生躍變。結(jié)論：輸入電壓增加到一個(gè)較大的閾值或減小到一個(gè)較小的閾值時(shí)才產(chǎn)生躍變。 看成兩個(gè)不同的單限比較器的組合看成兩個(gè)不同的單限比較器的組合 它有同相和反相輸入兩種形式它有同相和反相輸入兩種形式。T2T1UU1TU2TUiu2TUT2T1UU1TU 雙限比較器

30、雙限比較器（1 1）若）若 ，輸入電壓從零增加的過程中，經(jīng)過，輸入電壓從零增加的過程中，經(jīng)過 時(shí)輸出電壓產(chǎn)生一次躍時(shí)輸出電壓產(chǎn)生一次躍變，繼續(xù)增大到變，繼續(xù)增大到 時(shí)，產(chǎn)生一次反方向的躍變；時(shí)，產(chǎn)生一次反方向的躍變； （2 2）輸入電壓減小的過程中，經(jīng)過）輸入電壓減小的過程中，經(jīng)過 時(shí)輸出電壓產(chǎn)生一次躍變，繼續(xù)減小到時(shí)輸出電壓產(chǎn)生一次躍變，繼續(xù)減小到 時(shí)再產(chǎn)生一次反方向的躍變。時(shí)再產(chǎn)生一次反方向的躍變。 雙限比較器與前兩種比較雙限比較器與前兩種比較 器的區(qū)別：器的區(qū)別： 在輸入電壓單向變化時(shí)，輸出電壓躍變兩次。在輸入電壓單向變化時(shí)，輸出電壓躍變兩次。1TU2TUT2T1UU2TU2TU1TU集

31、成運(yùn)放的選取和使用集成運(yùn)放的選取和使用集成運(yùn)放的選取集成運(yùn)放的選取在沒有特殊要求的場合，盡量選用通用型集成運(yùn)放，這樣既可降低成本，又能在沒有特殊要求的場合，盡量選用通用型集成運(yùn)放，這樣既可降低成本，又能 保證貨源。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中使用多個(gè)運(yùn)放時(shí)，盡可能選用多運(yùn)放集成電路，例如保證貨源。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中使用多個(gè)運(yùn)放時(shí)，盡可能選用多運(yùn)放集成電路，例如LM324LM324、 LF347LF347等都是將四個(gè)運(yùn)放封裝在一起的集成電路。等都是將四個(gè)運(yùn)放封裝在一起的集成電路。 評價(jià)集成運(yùn)放性能的優(yōu)劣，應(yīng)看其綜合性能。一般用優(yōu)值系數(shù)評價(jià)集成運(yùn)放性能的優(yōu)劣，應(yīng)看其綜合性能。一般用優(yōu)值系數(shù)K K來衡量集成運(yùn)放來衡量集成

32、運(yùn)放的優(yōu)良程度，其定義為的優(yōu)良程度，其定義為IOBUISRK 對于放大音頻、視頻等交流信號的電路，選轉(zhuǎn)換速率大的運(yùn)放比較合適；對于處對于放大音頻、視頻等交流信號的電路，選轉(zhuǎn)換速率大的運(yùn)放比較合適；對于處理微弱的直流信號的電路，選用精度比較高的運(yùn)放比較合適理微弱的直流信號的電路，選用精度比較高的運(yùn)放比較合適( (即失調(diào)電流、失調(diào)電壓即失調(diào)電流、失調(diào)電壓及溫漂均比較小及溫漂均比較小) )。 實(shí)際選擇集成運(yùn)放時(shí)，除要考慮優(yōu)值系數(shù)外，還應(yīng)考慮其他因素。例如，信號實(shí)際選擇集成運(yùn)放時(shí)，除要考慮優(yōu)值系數(shù)外，還應(yīng)考慮其他因素。例如，信號源的性質(zhì)是電壓源還是電流源，負(fù)載的性質(zhì)，集成運(yùn)放輸出電壓和電流是否滿足環(huán)源

33、的性質(zhì)是電壓源還是電流源，負(fù)載的性質(zhì)，集成運(yùn)放輸出電壓和電流是否滿足環(huán)境條件，集成運(yùn)放允許工作范圍、工作電壓范圍、功耗與體積等因素的要求。境條件，集成運(yùn)放允許工作范圍、工作電壓范圍、功耗與體積等因素的要求。 集成運(yùn)算放大器的使用要點(diǎn)集成運(yùn)算放大器的使用要點(diǎn) 集成運(yùn)放的電源供給方式集成運(yùn)放的電源供給方式集成運(yùn)放有兩個(gè)電源接線端集成運(yùn)放有兩個(gè)電源接線端 和和 ，但有不同的電源供給方式。不同，但有不同的電源供給方式。不同的電源供給方式對輸入信號的要求是不同的。的電源供給方式對輸入信號的要求是不同的。1.1.對稱雙電源供電方式對稱雙電源供電方式運(yùn)算放大器多采用對稱雙電源方式供電，相對于公共端運(yùn)算放大器

34、多采用對稱雙電源方式供電，相對于公共端( (地地) )的正極與負(fù)極分別接的正極與負(fù)極分別接 于運(yùn)放的于運(yùn)放的 和和 管腳上。在這種方式下，可把信號源直接接到運(yùn)放的輸入管腳上。在這種方式下，可把信號源直接接到運(yùn)放的輸入 腳上，而輸出電壓的振幅可達(dá)正負(fù)對稱電源電壓。腳上，而輸出電壓的振幅可達(dá)正負(fù)對稱電源電壓。CCVEEV2.2.單電源供電方式單電源供電方式單電源供電是將運(yùn)放的單電源供電是將運(yùn)放的 管腳連接到地上。此時(shí)為了保證運(yùn)放內(nèi)部管腳連接到地上。此時(shí)為了保證運(yùn)放內(nèi)部單元電路具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，在運(yùn)放輸入端一定要加入一個(gè)直流電單元電路具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，在運(yùn)放輸入端一定要加入一個(gè)直流電位位 ，

35、如圖所示，如圖所示 。分別加在集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端。分別加在集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端。 此時(shí)運(yùn)放的輸出是在某一直流電位基礎(chǔ)上隨輸入信號變化。此時(shí)運(yùn)放的輸出是在某一直流電位基礎(chǔ)上隨輸入信號變化。 靜態(tài)時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓近似為靜態(tài)時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓近似為 ，同時(shí)為了隔離，同時(shí)為了隔離掉輸出中的直流成分而接入電容掉輸出中的直流成分而接入電容 。CCVEEVEEVIVIVCC21V3C(a) V(a) VI I加在反向輸入端加在反向輸入端 (b) V(b) VI I加在同向輸入端加在同向輸入端集成運(yùn)放的調(diào)零問題集成運(yùn)放的調(diào)零問題當(dāng)運(yùn)算放大器組成的線性電路輸當(dāng)運(yùn)算放大器組

36、成的線性電路輸 入信號入信號為零時(shí)，輸出往往不等于零。為了提高為零時(shí)，輸出往往不等于零。為了提高電路的運(yùn)算精度，要求對失調(diào)電壓和失電路的運(yùn)算精度，要求對失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的調(diào)電流造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償誤差進(jìn)行補(bǔ)償。常用的調(diào)零方法：常用的調(diào)零方法： 內(nèi)部調(diào)零法內(nèi)部調(diào)零法 外部調(diào)零法外部調(diào)零法 集成運(yùn)放的自激振蕩問題集成運(yùn)放的自激振蕩問題運(yùn)算放大器是一個(gè)高放大倍數(shù)的多級放大器，在接成深度負(fù)反饋條件下，很運(yùn)算放大器是一個(gè)高放大倍數(shù)的多級放大器，在接成深度負(fù)反饋條件下，很 容易產(chǎn)生自激振蕩。為使放大器能穩(wěn)定地工作，就需外加一定的頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以容易產(chǎn)生自激振蕩。為使放大器能穩(wěn)定地工作，就需外加一定的頻

37、率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以 消除自激振蕩。消除自激振蕩。另外，防止通過電源內(nèi)阻造成低頻振蕩或高頻振蕩的措施是：在集成運(yùn)放的另外，防止通過電源內(nèi)阻造成低頻振蕩或高頻振蕩的措施是：在集成運(yùn)放的 正、負(fù)供電電源的輸入端對地一定要分別加入一個(gè)電解電容和一個(gè)高頻濾波電容。正、負(fù)供電電源的輸入端對地一定要分別加入一個(gè)電解電容和一個(gè)高頻濾波電容。集成運(yùn)放的保護(hù)問題集成運(yùn)放的保護(hù)問題集成運(yùn)放的安全保護(hù)有三個(gè)方面：電源保護(hù)、輸入保護(hù)和輸出保護(hù)。集成運(yùn)放的安全保護(hù)有三個(gè)方面：電源保護(hù)、輸入保護(hù)和輸出保護(hù)。1.1.電源保護(hù)電源保護(hù)電源的常見故障是電源極性接反和電壓跳變。電源的常見故障是電源極性接反和電壓跳變。 對于性能對于性能

38、 較差的電源，在電源接通和斷開的瞬間，往往出現(xiàn)電壓過沖。較差的電源，在電源接通和斷開的瞬間，往往出現(xiàn)電壓過沖。2.2.輸入保護(hù)輸入保護(hù)若集成運(yùn)放的輸入差模電壓過高或者輸入共模電壓過高若集成運(yùn)放的輸入差模電壓過高或者輸入共模電壓過高( (超出該集成運(yùn)放的極超出該集成運(yùn)放的極 限參數(shù)范圍限參數(shù)范圍) )，集成運(yùn)放也會損壞。，集成運(yùn)放也會損壞。下圖所示是典型的輸入保護(hù)電路。下圖所示是典型的輸入保護(hù)電路。3.3.輸出保護(hù)輸出保護(hù)當(dāng)集成運(yùn)放過載或輸出端短路時(shí)，若沒有保護(hù)電路，該運(yùn)放就會損壞。但有些當(dāng)集成運(yùn)放過載或輸出端短路時(shí)，若沒有保護(hù)電路，該運(yùn)放就會損壞。但有些 集成運(yùn)放內(nèi)部設(shè)置了限流保護(hù)或短路保護(hù)，

39、使用這些器件就不需再加輸出保護(hù)。對于集成運(yùn)放內(nèi)部設(shè)置了限流保護(hù)或短路保護(hù)，使用這些器件就不需再加輸出保護(hù)。對于 內(nèi)部沒有限流或短路保護(hù)的集成運(yùn)放，可以采用圖所示的輸出保護(hù)電路，其中電阻內(nèi)部沒有限流或短路保護(hù)的集成運(yùn)放，可以采用圖所示的輸出保護(hù)電路，其中電阻R R 起到限流保護(hù)的作用。起到限流保護(hù)的作用。方波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)過程方波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)過程1.1. 電路原理說明電路原理說明滯回比較器的上下門限電壓分別為滯回比較器的上下門限電壓分別為)(DZ211H211T1UURRRURRRU)(DZ211L211T2UURRRURRRU由上述內(nèi)容可知，其上下門限電壓的絕對值相等。同時(shí)，電容由上述內(nèi)

40、容可知，其上下門限電壓的絕對值相等。同時(shí)，電容C C和電阻和電阻RFRF形成形成 一個(gè)負(fù)反饋通道，電容一個(gè)負(fù)反饋通道，電容C C根據(jù)根據(jù) 的高低電平進(jìn)行充電或放電，當(dāng)?shù)母叩碗娖竭M(jìn)行充電或放電，當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 電容上的電電容上的電 壓壓 按指數(shù)增加，電容充電；當(dāng)按指數(shù)增加，電容充電；當(dāng) 或者或者 時(shí)，電路時(shí)，電路產(chǎn)生一次翻轉(zhuǎn)；當(dāng)產(chǎn)生一次翻轉(zhuǎn)；當(dāng) 時(shí)，電路輸出時(shí)，電路輸出 保持恒值。保持恒值。OU0OUCuT1CUu T2CUu T2CT1UuUOU2. 2. 運(yùn)放的選擇運(yùn)放的選擇 由于方波的前后沿與比較器所用運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率有關(guān)，而且所要求方波由于方波的前后沿與比較器所用運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率有關(guān)，而且所要

41、求方波頻率為，前后沿時(shí)間較短，且誤差不超過頻率為，前后沿時(shí)間較短，且誤差不超過5%5%，故選用精度較大的高速運(yùn)放，故選用精度較大的高速運(yùn)放，如如BG307BG307。3. 3. 穩(wěn)壓管的選擇穩(wěn)壓管的選擇穩(wěn)壓管的作用是限制和確定方波的幅值，改變穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓即可改變輸出穩(wěn)壓管的作用是限制和確定方波的幅值，改變穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓即可改變輸出方波的振幅。此外，方波振幅和寬度的對稱性也與穩(wěn)壓管的對稱性有關(guān)。為了得到穩(wěn)定方波的振幅。此外，方波振幅和寬度的對稱性也與穩(wěn)壓管的對稱性有關(guān)。為了得到穩(wěn)定而對稱的方波輸出，通常選用高精度雙向穩(wěn)壓二極管，如而對稱的方波輸出，通常選用高精度雙向穩(wěn)壓二極管，如2DW72

42、DW7型，穩(wěn)壓值為，是穩(wěn)壓型，穩(wěn)壓值為，是穩(wěn)壓管的限流電阻，具體值由所用穩(wěn)壓管確定。管的限流電阻，具體值由所用穩(wěn)壓管確定。4. 4. 積分器元件積分器元件R R、C C的確定的確定R R、C C的值與方波的頻率有關(guān)，可先選擇一個(gè)合適的電容的值與方波的頻率有關(guān)，可先選擇一個(gè)合適的電容 C C，再根據(jù)方波的，再根據(jù)方波的 頻率選擇電阻。頻率選擇電阻。 5. 5. 電路的調(diào)試電路的調(diào)試用示波器分別測量方波的輸出電壓幅值和振蕩頻率，如果不符合設(shè)計(jì)要求，可用示波器分別測量方波的輸出電壓幅值和振蕩頻率，如果不符合設(shè)計(jì)要求，可 適當(dāng)改變反饋電阻。適當(dāng)改變反饋電阻。拓拓 展展 實(shí)實(shí) 訓(xùn)訓(xùn)三角波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)

43、三角波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)1. 1. 實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的(1)(1)掌握三角波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法及工作原理。掌握三角波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法及工作原理。(2)(2)了解集成運(yùn)算放大器的波形變換及非線性應(yīng)用了解集成運(yùn)算放大器的波形變換及非線性應(yīng)用。2. 2. 實(shí)訓(xùn)設(shè)備與器材實(shí)訓(xùn)設(shè)備與器材直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源()1()1臺，臺，741741集成運(yùn)放集成運(yùn)放2 2個(gè)，個(gè)，2DW72DW7雙向穩(wěn)壓管雙向穩(wěn)壓管1 1只，電阻若干，電容只，電阻若干，電容1 1只，只， 電位器電位器1 1只。只。3. 3. 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一個(gè)用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的三角波信號發(fā)生器。指標(biāo)為：三角波頻率為，相對設(shè)計(jì)一個(gè)用

44、集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的三角波信號發(fā)生器。指標(biāo)為：三角波頻率為，相對 誤差，幅度為誤差，幅度為 。1.52 V具體計(jì)算公式如下。具體計(jì)算公式如下。電路振蕩頻率：電路振蕩頻率： 。方波幅值：方波幅值： 。 三角波幅值：三角波幅值： 。CRRRfF124OZo1UUZ21o2URRU1)1)選擇集成運(yùn)算放大器選擇集成運(yùn)算放大器 由于方波的前后沿與用作開關(guān)器件的由于方波的前后沿與用作開關(guān)器件的A1A1的轉(zhuǎn)換速率的轉(zhuǎn)換速率SRSR有關(guān)，因此當(dāng)輸出方波的有關(guān)，因此當(dāng)輸出方波的 重復(fù)頻率較高時(shí)，集成運(yùn)算放大器重復(fù)頻率較高時(shí)，集成運(yùn)算放大器A1A1應(yīng)選用高速運(yùn)算放大器，一般要求時(shí)選用通用應(yīng)選用高速運(yùn)算放大器，一

45、般要求時(shí)選用通用 型運(yùn)算放大器即可。集成運(yùn)算放大器型運(yùn)算放大器即可。集成運(yùn)算放大器A2A2的選擇原則是：為了減小積分誤差，應(yīng)選用的選擇原則是：為了減小積分誤差，應(yīng)選用 輸入失調(diào)參數(shù)小、開環(huán)增益高、輸入電阻高、開環(huán)帶寬較寬的運(yùn)算放大器。輸入失調(diào)參數(shù)小、開環(huán)增益高、輸入電阻高、開環(huán)帶寬較寬的運(yùn)算放大器。 2)2) 選擇穩(wěn)壓管選擇穩(wěn)壓管wD 3)3)確定正反饋回路電阻和確定正反饋回路電阻和 和的比值決定了運(yùn)算放大器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電平，也就是決定了三角波的輸出幅度。和的比值決定了運(yùn)算放大器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電平，也就是決定了三角波的輸出幅度。 因此，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的三角波輸出幅度可以確定和的阻值。因此，根據(jù)設(shè)計(jì)要求

46、的三角波輸出幅度可以確定和的阻值。 4)4)確定積分時(shí)間常數(shù)確定積分時(shí)間常數(shù) 積分元件的參數(shù)值應(yīng)根據(jù)三角波所要求的重復(fù)頻率來確定，當(dāng)正反饋回路電阻積分元件的參數(shù)值應(yīng)根據(jù)三角波所要求的重復(fù)頻率來確定，當(dāng)正反饋回路電阻 和確定之后，再選取電容和確定之后，再選取電容C C值，然后再由頻率計(jì)算值，然后再由頻率計(jì)算R R。集成差分放大電路的設(shè)計(jì)集成差分放大電路的設(shè)計(jì)1. 1. 實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的(1)(1)掌握利用集成運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)差分電路的方法及其工作原理。掌握利用集成運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)差分電路的方法及其工作原理。(2)(2)了解集成運(yùn)算放大器的使用方法。了解集成運(yùn)算放大器的使用方法。2. 2. 實(shí)訓(xùn)電路及

47、其工作原理實(shí)訓(xùn)電路及其工作原理1)1)雙運(yùn)放差分放大電路雙運(yùn)放差分放大電路 2)2)電路工作原理電路工作原理差分輸入信號從兩個(gè)放大器的同相端輸入，可以有效地消除兩輸入端的共模分量，差分輸入信號從兩個(gè)放大器的同相端輸入，可以有效地消除兩輸入端的共模分量， 獲得很高的共模抑制比和極高的輸入電阻。該放大電路的輸出電壓獲得很高的共模抑制比和極高的輸入電阻。該放大電路的輸出電壓(不考慮可調(diào)電阻不考慮可調(diào)電阻)為為id341234ic3412o)21 (21)1 (uRRRRRRuRRRRu顯然，若滿足的匹配條件，上式第一項(xiàng)為零，即共模輸出電壓，則由上式可知，顯然，若滿足的匹配條件，上式第一項(xiàng)為零，即共模

48、輸出電壓，則由上式可知， 閉環(huán)差模電壓增益為閉環(huán)差模電壓增益為 21od1RRA因此該電路有較高的差模電壓增益且能提供有效的共模抑制能力，并聯(lián)在反饋因此該電路有較高的差模電壓增益且能提供有效的共模抑制能力，并聯(lián)在反饋 回路中的可調(diào)電阻能調(diào)節(jié)增益而不影響共模抑制比回路中的可調(diào)電阻能調(diào)節(jié)增益而不影響共模抑制比。3. 3. 實(shí)訓(xùn)內(nèi)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容容 已知輸入信號源內(nèi)阻，負(fù)載電阻，共模電壓輸入范圍，電源電壓已知輸入信號源內(nèi)阻，負(fù)載電阻，共模電壓輸入范圍，電源電壓( (或或) )，( (或或) )，試設(shè)計(jì)，試設(shè)計(jì) 一個(gè)由集成運(yùn)算放大器組成的差分放大電路，要求該電路滿足下列技術(shù)指標(biāo)。一個(gè)由集成運(yùn)算放大器組成的差分

49、放大電路，要求該電路滿足下列技術(shù)指標(biāo)。差模電壓增益；差模輸入阻抗；共模抑制比。差模電壓增益；差模輸入阻抗；共模抑制比。(1)(1)根據(jù)已知條件和設(shè)計(jì)要求，選定電路方案根據(jù)已知條件和設(shè)計(jì)要求，選定電路方案( (以圖所示的參考電路為例以圖所示的參考電路為例) )，計(jì)算，計(jì)算 和選取元件參數(shù)，并在實(shí)驗(yàn)電路板上組裝所設(shè)計(jì)的電路，檢查無誤后接通電源，進(jìn)行和選取元件參數(shù)，并在實(shí)驗(yàn)電路板上組裝所設(shè)計(jì)的電路，檢查無誤后接通電源，進(jìn)行 靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試調(diào)零和消除自激振蕩。調(diào)零和消除自激振蕩。(2)(2)測量放大電路的主要性能指標(biāo)如下測量放大電路的主要性能指標(biāo)如下。測量差模電壓增益測量差模電壓增益 。在兩輸入端加

50、差模輸入電壓。在兩輸入端加差模輸入電壓 ，輸入頻率為，輸入頻率為 ， 有效值為有效值為200mV的正弦信號，測量輸出電壓的正弦信號，測量輸出電壓 ，觀測輸出電壓，觀測輸出電壓 與輸入電壓的波形，并與輸入電壓的波形，并 記錄它們幅值和相位的關(guān)系，算出差模電壓增益，記錄它們幅值和相位的關(guān)系，算出差模電壓增益， 并與理論值比較。并與理論值比較。測量共模電壓增益測量共模電壓增益 。將輸入端。將輸入端 并接，加共模輸入電壓并接，加共模輸入電壓 ，輸入頻率，輸入頻率 為為 ，有效，有效 值為值為 的的 正弦信號，正弦信號， 測量輸出電壓測量輸出電壓 ，計(jì)算，計(jì)算 。odAidu500HzoduocAicu

51、ocu500Hz1VocA4. 4. 實(shí)訓(xùn)總結(jié)實(shí)訓(xùn)總結(jié)(1)(1)雙端輸入、雙端輸出及共模輸入時(shí)，設(shè)計(jì)雙端輸入、雙端輸出及共模輸入時(shí)，設(shè)計(jì)電路的輸入端與信號源的輸出端電路的輸入端與信號源的輸出端 應(yīng)如何連接？畫應(yīng)如何連接？畫圖說明。圖說明。(2)(2)測量差模電壓增益與共模電壓增益應(yīng)選用測量差模電壓增益與共模電壓增益應(yīng)選用什么測量儀器什么測量儀器( (如示波器、交流毫伏表如示波器、交流毫伏表) )？為什么？為什么？(3)(3)差分放大電路調(diào)零時(shí)，為什么要把輸入端差分放大電路調(diào)零時(shí)，為什么要把輸入端接地？怎樣用示波器進(jìn)行零點(diǎn)檢測？接地？怎樣用示波器進(jìn)行零點(diǎn)檢測？本本 章章 小小 結(jié)結(jié) (1)(1)集成運(yùn)放實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高放大倍數(shù)的多級直接耦合放大電路，它通常由偏置電集成運(yùn)放實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高放大倍數(shù)的多級直接耦合放大電路，它通常由偏置電路、輸入級、中間級和輸出級組成。路、輸入級、中間級和輸出級組成。 (2)(2)集成運(yùn)放的電壓傳輸特性分為線性區(qū)和非線性區(qū)。當(dāng)集成運(yùn)放工作在線性集成運(yùn)放的電壓傳輸特性分為線性區(qū)和非線性區(qū)。當(dāng)集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，多處于負(fù)反饋工作狀態(tài)，具有區(qū)時(shí)，多處于負(fù)反饋工作狀態(tài)，具有“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”兩個(gè)重要特點(diǎn)，它是分析許兩個(gè)重要特點(diǎn)，它是分析許多運(yùn)算應(yīng)用電路的出發(fā)點(diǎn)，其基本應(yīng)用電路有比例、加法、積分和微分運(yùn)算電路；當(dāng)多運(yùn)