傅豐林模擬電子線路基礎(chǔ)第三部分

1、七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用7.1 7.1 有源負(fù)載差分放大器有源負(fù)載差分放大器7.2 7.2 理想集成運(yùn)算放大器理想集成運(yùn)算放大器7.3 7.3 集成運(yùn)放的基本組態(tài)集成運(yùn)放的基本組態(tài)7.4 7.4 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用舉例集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用舉例7.5 7.5 有源濾波器有源濾波器12VTVT、共射放大器共射放大器 34VTVT、恒流源電路恒流源電路 雙端輸入，單端輸出雙端輸入，單端輸出 ofeudiieoe2oe4()UhAUhhh 7.1 7.1 有源負(fù)載差分放大器有源負(fù)載差分放大器七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（1 1）共射差分放大

2、器）共射差分放大器分析如下分析如下分析：畫出交流等效電路，整理得到下圖。分析：畫出交流等效電路，整理得到下圖。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用解：解：ib1ie2UIh ib2ie2UIh 設(shè)管子參數(shù)均相同設(shè)管子參數(shù)均相同ie3iec1fe1 b1ie4fe b1b1 iefe3oe1fe1/11hhUh Ihh II hhhh ic12UU 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用解：解：feb2b4ofeb2b4oe2oe4oe2oe4()11()(/)h IIUh IIhhhh c1ib4ieie2UUIhh feioieoe2oe4()h UUh

3、 hh ofediieoe2oe4()uUhAUh hh 兩點(diǎn)結(jié)論：兩點(diǎn)結(jié)論：同相；電壓增益增同相；電壓增益增大（公式中分母沒有大（公式中分母沒有2）。）。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（2 2）共集）共集- -共基差分放大器共基差分放大器分析：分析：雙端輸入、單端輸出；雙端輸入、單端輸出；VT5、VT6構(gòu)成基本電流源，作為構(gòu)成基本電流源，作為VT4的有源負(fù)載；的有源負(fù)載； OO 1OIIO1uuuuuu O1feL1IiefeL1(1)(1)uhRuhhR ieL1i2fe1hRRh O1I12uu CC組態(tài)組態(tài)CB組態(tài)組態(tài)七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放

4、大器原理及應(yīng)用OfeL2O1ieuh Ruh OfeO1ieoe6uhuh h L2oe61Rh OO1OfeIIO1ieoe62uuuhuuuh h 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（3 3）共集）共集- -共射差分放大器共射差分放大器分析：分析：雙端輸入、單端輸出；雙端輸入、單端輸出；VT5、VT6構(gòu)成基本電流源，作為構(gòu)成基本電流源，作為VT4的有源負(fù)載；的有源負(fù)載； OO 1OIIO 1uuuuuu L1i2ieRRh O 1I1uu CE組態(tài)組態(tài)O1feL1IiefeL1(1)(1)uhRuhhR VT1、VT2為為CC組態(tài)組態(tài)七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集

5、成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用OfeL2O1ieuh Ruh OfeO1ieoe6uhuh h L2oe61Rh OO1OfeIIO1ieoe6uuuhuuuh h 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（4 4）雙極型集成運(yùn)放）雙極型集成運(yùn)放F741F741高增益，高輸入阻抗的第二代集成運(yùn)放高增益，高輸入阻抗的第二代集成運(yùn)放F741由由輸入級輸入級、中間級和中間級和輸出級輸出級三級組成。三級組成。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用輸入級：輸入級：VT1VT9，采用有源負(fù)載，采用有源負(fù)載的共集的共集-共基（共基（ VT1VT4）電路）電路提高放大器的差模輸入電阻

6、和差模輸入電壓范圍。提高放大器的差模輸入電阻和差模輸入電壓范圍。VT5、VT6和和VT7組成小電流源改進(jìn)電路，組成小電流源改進(jìn)電路，作為差分放大器集電極的有源負(fù)載，并將作為差分放大器集電極的有源負(fù)載，并將雙端輸入信號轉(zhuǎn)變成單端輸出信號。雙端輸入信號轉(zhuǎn)變成單端輸出信號。這一級可以獲得較高的電壓增益。這一級可以獲得較高的電壓增益。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用中間級：中間級：有有VT16、VT17組成組成復(fù)合管復(fù)合管的單級共的單級共射放大器，并由射放大器，并由VT13作為它的有源負(fù)載。作為它的有源負(fù)載。高的輸入電阻保證輸入級有較高的電壓增益。高的輸入電阻保證輸入級有較高的

7、電壓增益。提高中間級的電壓增益。提高中間級的電壓增益。30pF相位補(bǔ)償電容，可以保證閉環(huán)穩(wěn)定工作。相位補(bǔ)償電容，可以保證閉環(huán)穩(wěn)定工作。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用輸出級：輸出級：VT14和互補(bǔ)復(fù)合管和互補(bǔ)復(fù)合管VT18、VT19組成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。組成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。消除交越失真消除交越失真輸出級二極管保護(hù)電路輸出級二極管保護(hù)電路七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（5 5） MOSMOS集成運(yùn)算放大器的組成集成運(yùn)算放大器的組成 CMOS CMOS集成運(yùn)放組成集成運(yùn)放組成 CC14573CC14573為例為例CC14573CC14573是一個(gè)四可編程

8、運(yùn)算放大器，它用是一個(gè)四可編程運(yùn)算放大器，它用P P溝道和溝道和N N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSMOS場效應(yīng)晶體管以單片結(jié)構(gòu)組成低功耗運(yùn)算放大器場效應(yīng)晶體管以單片結(jié)構(gòu)組成低功耗運(yùn)算放大器。偏置電路：偏置電路：由由P P溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSMOS場效應(yīng)晶場效應(yīng)晶體管體管 VTVT5 5、VTVT6 6和外接偏置電阻組成。和外接偏置電阻組成。 VTVT5 5、VTVT6 6 、 VTVT5 5、VTVT8 8構(gòu)成基本電流源。構(gòu)成基本電流源。輸入級輸入級: :由由VTVT1 1、VTVT2 2、VTVT3 3、VTVT4 4和和VTVT6 6組組成。成。VTVT1 1、VTVT2 2組成差分放

9、大器，組成差分放大器，VTVT3 3 、VTVT4 4作為它的有源負(fù)載，作為它的有源負(fù)載，VTVT6 6提供工作電流。提供工作電流。 輸出級輸出級: :由由VTVT7 7 、 VTVT5 5、 VTVT8 8構(gòu)成一共源放構(gòu)成一共源放大器。大器。 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用7.2 理想集成運(yùn)算放大器理想集成運(yùn)算放大器（1）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓 AidR o0R IO0U IO0I CMRK 開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻差模輸入電阻輸出電阻輸出電阻頻帶無限寬頻帶無限寬輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流共模抑制比共模抑制比干擾和噪聲都不存在干擾和

10、噪聲都不存在0 i0 iIdOsatIduuUu Id0u satOsatUuU Id0u 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用0 i0 iIdOsatIduuUu Id0u satOsatUuU Id0u 理想運(yùn)放模型理想運(yùn)放模型比電源電壓小比電源電壓小12V符號符號傳輸特性傳輸特性線性放大區(qū)等效電路線性放大區(qū)等效電路正向飽和區(qū)等效電路正向飽和區(qū)等效電路負(fù)向飽和區(qū)等效電路負(fù)向飽和區(qū)等效電路七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（2 2）分析方法：）分析方法：線性放大區(qū)線性放大區(qū)兩個(gè)輸入端無電流，兩個(gè)輸入端之間開路；兩個(gè)輸入端無電流，兩個(gè)輸入端之間開路；兩

11、個(gè)輸入端兩個(gè)輸入端“虛短路虛短路”。 I0i Id0uuu uu七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用理想運(yùn)放特性（線性區(qū)，必須閉環(huán)工作）理想運(yùn)放特性（線性區(qū)，必須閉環(huán)工作）分析方法：分析方法： 飽和區(qū)飽和區(qū)兩個(gè)輸入端無電流，兩個(gè)輸入端之間開路；兩個(gè)輸入端無電流，兩個(gè)輸入端之間開路；比較兩個(gè)輸入端電壓大小。比較兩個(gè)輸入端電壓大小。I0i uuuu OOmaxuU OOminuU 高電平輸出高電平輸出低電平輸出低電平輸出七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用理想運(yùn)放特性（飽和區(qū)）理想運(yùn)放特性（飽和區(qū)）7.3 集成運(yùn)放的基本組態(tài)集成運(yùn)放的基本組態(tài)1. 反相放大組

12、態(tài)反相放大組態(tài)I0i F1ii uu 1I1/iuR FOfiuR 存在負(fù)反饋，運(yùn)放工作在線性區(qū)存在負(fù)反饋，運(yùn)放工作在線性區(qū) 0OfufI1uRAuR 11satIsatffRRUuURR 虛地：反相輸入端虛地：反相輸入端沒有真正接地，而沒有真正接地，而具有地電位具有地電位虛地虛地七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用輸入電壓在一定范圍內(nèi)時(shí)，輸出電壓和輸入電壓相位相反，輸入電壓在一定范圍內(nèi)時(shí)，輸出電壓和輸入電壓相位相反，大小僅取決于反饋回路電阻比。大小僅取決于反饋回路電阻比。1. 反相放大組態(tài)反相放大組態(tài)傳輸特性傳輸特性O(shè)I1uu f1RR 反相跟隨器反相跟隨器 輸入電阻：輸

13、入電阻：i1RR 反相放大組態(tài)的實(shí)質(zhì)是反相放大組態(tài)的實(shí)質(zhì)是電壓并聯(lián)負(fù)反電壓并聯(lián)負(fù)反饋饋，具有低的輸入阻抗和輸出阻抗。，具有低的輸入阻抗和輸出阻抗。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用例題分析例題分析例例7-17-1 已知已知 ，試畫出輸出波形。，試畫出輸出波形。IsinVut f2002010uA 解：解：受受 的限制的限制satU 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用例題分析例題分析例例7-27-2 求輸出的表達(dá)式。求輸出的表達(dá)式。解：解：I20u 利用疊加原理利用疊加原理O1f1I()uRR u I10u O2f2I()uRRu ffOO1O2I1I

14、212RRuuuuuRR 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用2. 同同相放大組態(tài)相放大組態(tài)存在負(fù)反饋，運(yùn)放工作在線性區(qū)存在負(fù)反饋，運(yùn)放工作在線性區(qū) uuI0i 11OfRuuRR u Iu OffI11uuRAuR 11satIsat1f1fRRUuURRRR 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用輸入電壓在一定范圍內(nèi)時(shí)，輸出電壓和輸入電壓同相，輸入電壓在一定范圍內(nèi)時(shí)，輸出電壓和輸入電壓同相，大小僅取決于反饋回路電阻比。大小僅取決于反饋回路電阻比。 2. 同同相放大組態(tài)相放大組態(tài)f0R 1ROI1uu 同相放大組態(tài)的實(shí)質(zhì)是同相放大組態(tài)的實(shí)質(zhì)是電壓電壓串聯(lián)

15、負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻很大，輸入電阻很大，理想運(yùn)放為無窮大。理想運(yùn)放為無窮大。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用同相跟隨器同相跟隨器例題分析例題分析例例7-3 求求 。解：解：OI/uuu u Iu 無電流。無電流。21RR、4OI34RuuRR O3I41uRuR 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用3. 差分差分放大組態(tài)放大組態(tài)反相放大組態(tài)和同相放大組態(tài)二者結(jié)合反相放大組態(tài)和同相放大組態(tài)二者結(jié)合IuI1I2()uu I1I2uu、O1uO2u輸入信號輸入信號 可以認(rèn)為是可以認(rèn)為是 ，利用疊加原理，分別計(jì)算利用疊加原理，分別計(jì)算 對對輸出的貢獻(xiàn)輸

16、出的貢獻(xiàn) 和和 ，然后合成，然后合成，即即 O1uO2u2I11RuR 24I21341RRuRRR 211RuR 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用3. 差分差分放大組態(tài)放大組態(tài)421O2I2343()1()1RRRuuRRR 1234RRRR OO1O2uuu O2fI1uRAuR 11satIsat22 RRUuURR 2I1I21()RuuR 2I1RuR 結(jié)論：結(jié)論：運(yùn)放特性理想且外接元件運(yùn)放特性理想且外接元件 參數(shù)滿足特定條件差分運(yùn)算放大參數(shù)滿足特定條件差分運(yùn)算放大器只對差模輸入信號實(shí)現(xiàn)運(yùn)算，器只對差模輸入信號實(shí)現(xiàn)運(yùn)算，輸出無共模分量，且閉環(huán)增益僅輸出無共模分

17、量，且閉環(huán)增益僅取決于外接電阻比。取決于外接電阻比。作用：抑制共模成分作用：抑制共模成分七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用3. 差分差分放大組態(tài)放大組態(tài)虛短路虛短路 id12RR 12ic2RRR 差模輸入電阻差模輸入電阻共模輸入電阻共模輸入電阻對于理想運(yùn)放，共模輸出電壓為零，輸出端相當(dāng)于接地，對于理想運(yùn)放，共模輸出電壓為零，輸出端相當(dāng)于接地，所以所以(R1+R2)與與(R3+R4)是并聯(lián)關(guān)系。是并聯(lián)關(guān)系。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用mV10011121001IbescourRRUV5mV

18、)100(5021001oOUu例例7-4 已知晶體管參數(shù)對稱，已知晶體管參數(shù)對稱， ， , 求求 。1001berk1IuOumV1. 1. 同相串聯(lián)差分式高輸入阻抗放大器同相串聯(lián)差分式高輸入阻抗放大器輸入信號加于兩個(gè)運(yùn)放的同輸入信號加于兩個(gè)運(yùn)放的同相輸入端，相輸入端，差分輸入電阻近差分輸入電阻近似為兩個(gè)運(yùn)放的共模輸入電似為兩個(gè)運(yùn)放的共模輸入電阻之和，提高了輸入電阻。阻之和，提高了輸入電阻。IuI1I2uu Ou33O1I222(1)RRuuRR 33I1I2212(1)(1)fRRRuuRRR 利用迭加原理，利用迭加原理， 分別作用于輸入端分別作用于輸入端I1I2uu、七、集成運(yùn)算放大器原

19、理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用7.4 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用舉例集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用舉例1f32RRRR 3OI1I22(1)()RuuuR 雙端輸入，輸入電阻為無窮大。雙端輸入，輸入電阻為無窮大。3I2(1)RuR 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用2. 可編程增益放大器可編程增益放大器若若S1接通，則接通，則S11A 同相跟隨器同相跟隨器若若S2接通，則接通，則1OI234(1)RuuRRR 同相放大器同相放大器1234S2234RRRRARRR 若若S3接通，則接通，則1234S334RRRRARR 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用2.

20、2. 可編程增益放大器可編程增益放大器若若S S4 4 接通，則接通，則1234S44RRRRAR 結(jié)論：結(jié)論：放大器有放大器有4 4種增益水平，其大種增益水平，其大小取決于外電阻小取決于外電阻R R1 1R R4 4 ，改變電阻大，改變電阻大小即可改變增益。小即可改變增益。 如果在電路中接入譯碼器如果在電路中接入譯碼器B B對開關(guān)對開關(guān) 進(jìn)行控制，則可以減少控制位數(shù)。進(jìn)行控制，則可以減少控制位數(shù)。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用碼控四段轉(zhuǎn)換碼控四段轉(zhuǎn)換可編程增益放大器可編程增益放大器 為數(shù)字選為數(shù)字選通信號，譯碼輸出通信號，譯碼輸出后控制后控制 開關(guān)開關(guān) 的選通。的選

21、通。 10bb41SS七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用3. 測量放大器測量放大器 均為同相輸入，具有雙端輸均為同相輸入，具有雙端輸入、雙端輸出形式。入、雙端輸出形式。 為差分組態(tài)，實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。為差分組態(tài)，實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。21AA 、3AO1I1fuuR I2O2fuuR I1I2PPuua R O1O2uu fI1I2PP2(1)()Ruua R 2OO1O21()RuuuR 2fOI1I21PP2(1)()RRuuuRa R 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用3. 測量放大器測量放大器2fOI1I21PP2(1)()RRuuuRa R 輸出與輸入

22、之間成線性放輸出與輸入之間成線性放 大關(guān)系。大關(guān)系。調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)電位器 即可方便即可方便地改善增益。地改善增益。PPR 電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)： 輸入電阻極高。輸入電阻極高。 共模抑制比極高。共模抑制比極高。 增益調(diào)節(jié)方便。增益調(diào)節(jié)方便。 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用4. 全加器全加器fOI11RuuR 3ffI1I21123(1)RRRuuRRRR f1(1)RuR 利用線性疊加原理，得到利用線性疊加原理，得到1f23/RRRR ffOI1I212RRuuuRR 結(jié)論：結(jié)論： 對輸出的貢獻(xiàn)對輸出的貢獻(xiàn)只決定于只決定于 而與而與 無關(guān)，或者說無關(guān)，或者說 不不參與運(yùn)算

23、。參與運(yùn)算。 f2RRI2u31RR、31RR、能進(jìn)行加法和減法運(yùn)算的電路。能進(jìn)行加法和減法運(yùn)算的電路。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用將電路加以推廣，可以得到進(jìn)行加法運(yùn)算和減法運(yùn)算的全加器。將電路加以推廣，可以得到進(jìn)行加法運(yùn)算和減法運(yùn)算的全加器。如果所有輸入網(wǎng)絡(luò)與反饋網(wǎng)絡(luò)的元件都如果所有輸入網(wǎng)絡(luò)與反饋網(wǎng)絡(luò)的元件都是純電阻，且滿足是純電阻，且滿足2122D/mRRR1111Df/nRRRR fffOI11I12I111121nnRRRuuuuRRR 則則fffI21I22I221222mmRRRuuuRRR fI111njjjRuR fI212mRuR 七、集成運(yùn)算放大

24、器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用例題分析例題分析例例7-57-5 試用一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成如下運(yùn)算關(guān)系試用一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成如下運(yùn)算關(guān)系OI2I124uuu 且要求每路輸入電阻不小于且要求每路輸入電阻不小于 。k10解：解：k151 RfR1f23/RRRR k203 R電路設(shè)計(jì)如右圖，電路設(shè)計(jì)如右圖，選擇選擇則則14R 2R60k ，f2R 30k 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用例例7-67-6 設(shè)電路和設(shè)電路和 、 波形如圖所示。試畫出波形如圖所示。試畫出 波形（提波形（提示：示：JFETJFET導(dǎo)通時(shí)的電阻可忽略不計(jì)）導(dǎo)通時(shí)的電阻可忽略不計(jì)）。IuGuOu

25、解：解：tGS(off)U 4T GuOu2I1RuR 2I1(1)RuR Iu 場效應(yīng)晶體管夾斷，運(yùn)放組成加器電路場效應(yīng)晶體管夾斷，運(yùn)放組成加器電路434TtT G0u 場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，0 u u Ou2I1RuR Iu 34TtT OuIu 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用5. 積分器和微分器積分器和微分器（1）積分器）積分器I0i 1iu 1iFiIuROuFi u 0 IuR OdduCt OdduCt I1du tRC 結(jié)論：結(jié)論：輸出電壓與輸入輸出電壓與輸入電壓的積分成正比。電壓的積分成正比。利用積分器可以構(gòu)成線利用積分器可以構(gòu)成線性良好

26、的掃描電路。性良好的掃描電路。 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用例例7-77-7 電路如下圖所示，求輸出電壓電路如下圖所示，求輸出電壓 表達(dá)式。表達(dá)式。解：解：OuIuuR dduCt OuuR u O/2u OI2duutRC 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用例例7-87-8 電路如下圖所示，輸入電壓電路如下圖所示，輸入電壓 波形如下圖所示，波形如下圖所示， 設(shè)設(shè) 時(shí)，電容時(shí)，電容C C 上的初始電壓為零，試畫出上的初始電壓為零，試畫出 波形。波形。解：解：OuIu0 t輸入信號是方波，采用分段積分輸入信號是方波，采用分段積分。s100 tI1

27、Vu 10O1I01( )dutuRC 01( 1)d0.25tt 10 20st I1Vu O2O1I101( )(10)dtutuuRC 10121 d(4 0.2 )V5tt 輸出波形輸出波形七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用例例7-97-9 電路及輸入電壓電路及輸入電壓 波形如圖所示，（波形如圖所示，（1 1）說明場效應(yīng)晶體）說明場效應(yīng)晶體管管VTVT和二極管和二極管VDVD的作用；（的作用；（2 2）畫出）畫出 的波形，并標(biāo)出其幅值。的波形，并標(biāo)出其幅值。 IuOuI0u 解：解：VDVD截止，截止，VTVT導(dǎo)通，短路線導(dǎo)通，短路線OuI0u 0V VDVD導(dǎo)通

28、，導(dǎo)通，VTVT夾斷，積分功能夾斷，積分功能Ou11( 5)dttRC 5(1)Vt VDVD控制控制VTVT的工作的工作狀態(tài)，狀態(tài)，VTVT控制電控制電路的工作狀態(tài)路的工作狀態(tài)輸出波形輸出波形七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（2 2）微分器）微分器將積分器電路中電容和電阻的將積分器電路中電容和電阻的位置調(diào)換，就構(gòu)成微分器。位置調(diào)換，就構(gòu)成微分器。 OuIdduRCt 輸出電壓與輸入電壓的微分成正比。輸出電壓與輸入電壓的微分成正比。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用6. 6. 電壓比較器電壓比較器作用：判斷輸入信號電壓之間的相對大小。作用：判斷輸入

29、信號電壓之間的相對大小。輸出只有兩種穩(wěn)定工作狀態(tài)：輸出只有兩種穩(wěn)定工作狀態(tài)： 高電平輸出高電平輸出 ；低電平輸出低電平輸出 。OmaxUOminU（1 1）單限比較器）單限比較器IRuUOOmaxuUIRuUOOminuU參考電平參考電平七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用分析：分析：0OminVUV61 UV32 U21VDVD 、21AA 、5OmaxVU只要只要 中任有一個(gè)為高中任有一個(gè)為高電平，輸出電平，輸出 即為高電平；即為高電平； O1O2uu、只有只有 均為低電平，輸均為低電平，輸出出 才為低電平。才為低電平。 OuO1O2uu、Ou兩個(gè)單限比較器構(gòu)成的或門電

30、路兩個(gè)單限比較器構(gòu)成的或門電路七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用例例7-10 已知已知 的輸出的輸出 ， ， ， ， 為理想二極管。試分析電路的工作原理為理想二極管。試分析電路的工作原理。解：解：IuO1uO2uOuV32 U0OminVU36IVVu0OminVU0OminVU0OminVU0OminVU結(jié)論：結(jié)論：只有當(dāng)只有當(dāng) 取值介于取值介于36V間時(shí)，電間時(shí)，電路輸出為低電平，路輸出為低電平， ；IuO0Vu 否則，電路輸出為高電平，否則，電路輸出為高電平，O5Vu 5OmaxVUV61 U5OmaxVU5OmaxVU5OmaxVU七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、

31、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（2 2）遲滯比較器）遲滯比較器帶有正反饋的比較器，又稱施密特觸發(fā)器。帶有正反饋的比較器，又稱施密特觸發(fā)器。工作原理工作原理當(dāng)當(dāng) 從很負(fù)逐漸增大時(shí)，從很負(fù)逐漸增大時(shí)，Iu假設(shè)初始狀態(tài)假設(shè)初始狀態(tài)由于由于 很負(fù)，使得很負(fù)，使得 ，運(yùn)放，運(yùn)放輸出為正向最大值，即輸出為正向最大值，即Iu uuOOmaxuU此時(shí)此時(shí) 是參考電平和輸出電壓共同作用的疊加，是參考電平和輸出電壓共同作用的疊加，u 2Omax12RURR 1R12RuURR IHU 上門限電壓上門限電壓正反饋支路正反饋支路七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（2 2）遲滯比較器）遲滯比較器當(dāng)當(dāng) 從

32、很負(fù)逐漸增大到從很負(fù)逐漸增大到 時(shí)，時(shí)，IHUIu由于強(qiáng)正反饋，輸出將跳變到負(fù)向最由于強(qiáng)正反饋，輸出將跳變到負(fù)向最大值，即大值，即 OOminuU此時(shí)此時(shí)u 2Omin12RURR ILU 1R12RURR 下門限電壓下門限電壓減小減小 ，Iu輸出電壓仍維持在輸出電壓仍維持在 。直到直到 時(shí)，時(shí)， 才又跳變到正向最大值，即才又跳變到正向最大值，即OminUIILuUOOmaxuU 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（2 2）遲滯比較器）遲滯比較器 傳輸特性傳輸特性輸入由小變大時(shí)的傳輸特性輸入由小變大時(shí)的傳輸特性輸入由大變小時(shí)的傳輸特性輸入由大變小時(shí)的傳輸特性完整的傳輸特性

33、完整的傳輸特性七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（2 2）遲滯比較器）遲滯比較器12IHROmax1212RRUUURRRR 12ILROmin1212RRUUURRRR 遲滯比較器存在兩個(gè)比較門限，遲滯比較器存在兩個(gè)比較門限， 兩者之差為兩者之差為 上門限電壓上門限電壓下門限電壓下門限電壓Iu IHILUU 2OmaxOmin12()RUURR 門限寬度門限寬度遲滯比較器又稱為雙限比較器遲滯比較器又稱為雙限比較器七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用7. 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路（1 1）正弦波文氏橋振蕩器）正弦波文氏橋振蕩器橋形橋形RC網(wǎng)絡(luò)接在輸出端

34、與同相輸網(wǎng)絡(luò)接在輸出端與同相輸入端之間，則起振條件是相移等入端之間，則起振條件是相移等于零。于零。零相移橋式振蕩器零相移橋式振蕩器 1Z2Z111jRC 221/()jRC uBfoUU 212ZZZ 22211222/(1j)1/ j/(1j)RR CRCRR C 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（1 1）正弦波文氏橋振蕩器）正弦波文氏橋振蕩器21221122111jRRR (C / C )( RR C/C )uB要求要求 和和 之間相移在某個(gè)頻率上為零，則虛部為零，之間相移在某個(gè)頻率上為零，則虛部為零， fU oU 0122011R R CC 0 212101CCR

35、R 12RR C R 12CC 012fRC振蕩頻率振蕩頻率31 uB滿足幅度平衡條件的運(yùn)滿足幅度平衡條件的運(yùn)放的閉環(huán)增益應(yīng)等于放的閉環(huán)增益應(yīng)等于3 3。 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（1 1）正弦波文氏橋振蕩器）正弦波文氏橋振蕩器012fRC振蕩頻率振蕩頻率31 uBRC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性曲線串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性曲線 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（2 2）方波發(fā)生器）方波發(fā)生器脈沖和數(shù)字系統(tǒng)的信號源。脈沖和數(shù)字系統(tǒng)的信號源。運(yùn)放以運(yùn)放以比較器比較器方式工作。方式工作。利用電容兩端電壓利用電容兩端電壓 和和 相比較，來決定輸出相

36、比較，來決定輸出 是高電平是高電平還是低電平。還是低電平。Cu)(u uOu如果如果 為高電平，則對電容為高電平，則對電容C C 充電，使充電，使 增加；增加；OuCu如果如果 為低電平，則電容為低電平，則電容C C 放電，使放電，使 減小。減小。OuCu電容兩端電壓的變化又使輸出不斷翻轉(zhuǎn)，得到方波。電容兩端電壓的變化又使輸出不斷翻轉(zhuǎn)，得到方波。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（2 2）方波發(fā)生器）方波發(fā)生器( )Cut瞬態(tài)電路三要素公式瞬態(tài)電路三要素公式()Cu (0 )( )etCCuu ()Cu ZDUU (0 )Cu LU 1ZD12()RUURR 1()CuT

37、HU LU 1ZD12()RUURR RC 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（2 2）方波發(fā)生器）方波發(fā)生器1T1(0 )( )ln( )( )CCCCuuu Tu 122ln(1)RRCR2T1T T12TT 12T 1222ln(1)RRCR 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用對稱的方波和三角波發(fā)生器電路。對稱的方波和三角波發(fā)生器電路。21314P1PRRfTR R C RA A1 1為遲滯比較器，為遲滯比較器，A A2 2為反相為反相積分器，共同組成正反饋電積分器，共同組成正反饋電路，形成自激振蕩，由路，形成自激振蕩，由A A1 1輸輸出方波

38、，出方波，A A2 2輸出三角波。輸出三角波。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用8. 8. 模擬電感電路模擬電感電路3I i23UUR 2I 1U 22iI RU i22i3UURUR iI 1I i11UUR 2i13LjRUR RR C iZiiUI 132jLR R RCR ij L iL13L2R R RCR 此電路實(shí)質(zhì)上是一模擬電感電路此電路實(shí)質(zhì)上是一模擬電感電路七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用i2i1LUUURj C 9. 9. 恒流源電路恒流源電路求證：當(dāng)滿足求證：當(dāng)滿足 時(shí)，時(shí)， 與負(fù)載電阻與負(fù)載電阻 無關(guān)。無關(guān)。 1324/RRR

39、R LiLR證明：證明：u 2LO2L4/ / /RRuRRR u 3I13RuRR 1O113RuRR u 14R Ru 23R R u LI2RuR LuR LiI2uR 恒流源恒流源七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用雙電源供電雙電源供電單電源供電單電源供電實(shí)質(zhì)區(qū)別：電位基準(zhǔn)不同實(shí)質(zhì)區(qū)別：電位基準(zhǔn)不同電位基準(zhǔn)發(fā)生了變化，集成運(yùn)放的允許工作條件也將跟電位基準(zhǔn)發(fā)生了變化，集成運(yùn)放的允許工作條件也將跟著變化。著變化。 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用10.10. 單電源供電運(yùn)放電路單電源供電運(yùn)放電路例例7-117-11 下圖所示的是單電源供電的交流放

40、大器。試分下圖所示的是單電源供電的交流放大器。試分 析其工作原理，并求出析其工作原理，并求出 。OIuu七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用直流通路直流通路電路中的直流電壓為電路中的直流電壓為 ，為保證共模輸入電，為保證共模輸入電壓和輸出電壓落在正常范圍內(nèi)，壓和輸出電壓落在正常范圍內(nèi)， 引入了深度負(fù)反饋，以引入了深度負(fù)反饋，以穩(wěn)定直流輸出電壓。穩(wěn)定直流輸出電壓。 2CC12()RURR 3R解：解：交流通路交流通路O3I41uRuR 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用7.5 7.5 有源濾波器有源

41、濾波器一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上增加一些在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上增加一些R R、C C 等無源元件而構(gòu)成。等無源元件而構(gòu)成。通常分為：低通濾波器（通常分為：低通濾波器（LPFLPF）、高通濾波器（）、高通濾波器（HPFHPF）、帶通濾）、帶通濾波器（波器（BPFBPF）、帶阻濾波器（）、帶阻濾波器（BEFBEF）和全通濾波器（）和全通濾波器（APFAPF） 5 5種濾波器幅頻特性曲線種濾波器幅頻特性曲線 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（1 1）低通濾波器）低通濾波器功能：使低于某一頻率功能：使低于某一頻率( (如如f

42、f0 0) )的信號能通過，而高于的信號能通過，而高于f f0 0 信號不能通過。信號不能通過。 一階有源低通濾波器（反相型）一階有源低通濾波器（反相型） fZ21/jRC 221Rj R C (j )uA oiUU f1ZR 21211 jRRRC 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用（1 1）低通濾波器）低通濾波器of2i1121j1juUZRA ()URRR C 0f01jA 0f01jAff 0f21ARR 021 ()R C 021 (2)fR C 歸一化的幅頻特性歸一化的幅頻特性 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用目的：提高增益和帶負(fù)載能力

43、目的：提高增益和帶負(fù)載能力方法：方法：可將可將RCRC無源網(wǎng)絡(luò)接到運(yùn)放的同相輸入端無源網(wǎng)絡(luò)接到運(yùn)放的同相輸入端 o0f2i1001j(1)1j1juUARA ()UR 缺點(diǎn)：濾波效果不夠好。理想的缺點(diǎn)：濾波效果不夠好。理想的 低通濾波器低通濾波器, ,其幅頻特性應(yīng)其幅頻特性應(yīng) 該呈矩形。該呈矩形。七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用上圖所示低通濾波器的幅頻上圖所示低通濾波器的幅頻特性，在特性，在 時(shí)有時(shí)有3dB3dB衰衰減；而當(dāng)減；而當(dāng) 時(shí)，以時(shí)，以-20dB/-20dB/十倍頻程的速率下十倍頻程的速率下降，衰減不夠快。降，衰減不夠快。 0ff 0ff 七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用二階有源低通濾波器電路二階有源低通濾波器電路AiUUR AUUR U 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)A A：Ao1 jUUC AUUR 0 o0fUA 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)B B：1 j