電子技術(shù)chapter3第3章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用(2015)上傳

1、將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端。將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端。可用來(lái)放大緩慢變化的信號(hào)或直流量變化的信號(hào)。可用來(lái)放大緩慢變化的信號(hào)或直流量變化的信號(hào)。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無(wú)規(guī)則地變化的現(xiàn)象。緩慢地、無(wú)規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。1. 前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響已知：已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k ，RC2=500 ， 1= 2=

2、50。溫度升高前，溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1 = 2.3 1.01 mA = 2.323 mAUC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 V = 4.6 VmA147. 0mA32. 236 . 412121 CRBIIICuZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZ已知：已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k ，RC2=500 ， 1= 2=50。溫度升高前，溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。uZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZmA147. 0mA32. 236 . 4121C2B III

3、RC1C1IC2= 2 IB2 = 50 0.147mA = 7.35mA 直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。 嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒(méi)有效信號(hào)電壓，無(wú)法分辨是有效嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒(méi)有效信號(hào)電壓，無(wú)法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。信號(hào)電壓還是漂移電壓。 一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。uAuuodId 只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號(hào)小許多時(shí)，只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號(hào)小許多時(shí)，放大后的有用信號(hào)才能被很好地區(qū)分出來(lái)。放大后的有用信號(hào)才能

4、被很好地區(qū)分出來(lái)。 由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。良好的低頻特性。f|Au |0.707| Auo |OfH| Auo | 抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問(wèn)題。的一個(gè)重要的問(wèn)題。 適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級(jí)適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級(jí)間都是直接耦合。間都是直接耦合。 電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差動(dòng)放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路

5、結(jié)構(gòu)。差動(dòng)放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩個(gè)輸出兩管兩管靜態(tài)工靜態(tài)工作點(diǎn)相同作點(diǎn)相同uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，ui1 = ui2 = 0當(dāng)溫度升高時(shí)當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC （兩管變化量相等）（兩管變化量相等）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+ui1ui2+T2+共模信號(hào)共模信號(hào) 需要抑制需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1

6、RB1RCui2RB2RB1+T2+差模信號(hào)差模信號(hào) 是有用信號(hào)是有用信號(hào)例例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 8 mV + 2 mV 這種輸入常作為比較放大來(lái)應(yīng)用，在自動(dòng)控制這種輸入常作為比較放大來(lái)應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見(jiàn)的。系統(tǒng)中是常見(jiàn)的。 +Uuoui1RCRPT1RbRCui2ReRb+TUEE+穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制每個(gè)管子的漂移。穩(wěn)定靜態(tài)工作

7、點(diǎn)，限制每個(gè)管子的漂移。UEE：用于補(bǔ)償：用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。RE 穩(wěn)定穩(wěn)定 Q點(diǎn)點(diǎn)UBE1UBE2IB1IB2自動(dòng)穩(wěn)定自動(dòng)穩(wěn)定自動(dòng)穩(wěn)定自動(dòng)穩(wěn)定溫度溫度TIE = 2ICUREIC1IC2IC2IC1RCRC-EET1RBT2RBREui1ui2 uO+UCCRPRE : 強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔脧?qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔靡步泄材７答侂娮枰步泄材７答侂娮璨挥绊懖钅Ｐ盘?hào)的放大不影響差模信號(hào)的放大EE: 抵償?shù)謨擱 RE E的壓降的壓降RP: 調(diào)零電位器調(diào)零電位器RCRC-EET1RBT2RBREui1ui2 uO+UCCRPRE 穩(wěn)定穩(wěn)定 Q點(diǎn)點(diǎn)uid = ui1 -

8、ui2 = 2ui1 即即:id1iu21u id2iu21u -UEERCT1RbRCT2RbReRR+-ui1ui2uidu0+UCC(1) 靜態(tài)分析靜態(tài)分析設(shè)設(shè) IB1=IB2=IB,IC1=IC2=IC則則: RBIB+UBE+2REIE=EERBIB+UBE 2REIEVE 0EECBREII2EE+UCCRCT1RBREICUCEIBUBE2IEECECCCCCCCERREUIRUU2則則: IC IE EERE2RR C1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBui1ui2差模輸入信號(hào)差模輸入信號(hào)ui1=-ui2設(shè)設(shè)ui10, , 則則ui20, VC10; IC20uo= VC1

9、VC2設(shè)設(shè) VC!=-1V, VC2=1V則則 uo=-2Vu0(2) 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 uo1 uo2(1) 雙端輸入雙端輸入雙端輸出雙端輸出RCT1RBib+-ui1+-uo1icbeBCbeBbCb1i1o1drRR)rR(iRiuuA 1dbeBC2i2o2dArRRuuA 雙端輸出電壓為雙端輸出電壓為uo=uo1-uo2=Ad1ui1-Ad2ui2=Ad1(ui1-ui2)=Ad1uid 1) 差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)udA ERCT1RCT2ui1u0 uo1 uo2ui2雙端輸入雙端輸入雙端輸出雙端輸出 差動(dòng)電路的差模電壓放大倍數(shù)為差動(dòng)電路的差模電壓放大倍數(shù)為beBc1didou

10、drRRAuuA 加負(fù)載時(shí)加負(fù)載時(shí)LCLR21RR beBLudrRRA RCT1RBib+-ui1+-uo1icrod = 2 RC rid rid rod)Rr(2rBbeid 輸入電阻：輸入電阻：輸出電阻：輸出電阻：2) 差模差模輸入電阻輸入電阻rid和和差模差模輸出電阻輸出電阻rodRR C1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBRR C1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBui1ui2u0 差動(dòng)放大電路在不同輸入、差動(dòng)放大電路在不同輸入、 輸出方式下的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)輸出方式下的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)單端輸入單端輸入雙端輸出雙端輸出單端輸入單端輸入單端輸出單端輸出雙端輸入雙端輸入雙端輸出雙端輸出

11、雙端輸入雙端輸入單端輸出單端輸出ui2uid+UCC-EEuoRCT1RBRCT2RBRERR uo1 uo2+-ui1)(A21A21u2uuu)(Aud1d1i1oid1oud雙雙單單 (2) 雙端輸入雙端輸入單端輸出單端輸出反相端輸出反相端輸出反相端輸出反相端輸出同相端輸出同相端輸出ui2uid+UCC-EEuoRCT1RBRCT2RBRERR uo1 uo2+-ui1)(A21A21u2uuu)(Aud1d2i2oid2oud雙雙單單 同相端輸出同相端輸出同相端輸出同相端輸出反相端輸出反相端輸出(2) 雙端輸入雙端輸入單端輸出單端輸出ri=2(RB+rbe)ro=RC同相端輸出同相端輸

12、出反相端輸出反相端輸出ui2uid+UCC-EEuoRCT1RBRCT2RBRERR uo1 uo2+-ui1(2) 雙端輸入雙端輸入單端輸出單端輸出當(dāng)當(dāng)T1管輸入信號(hào)電壓管輸入信號(hào)電壓u ui i且極性如圖所示且極性如圖所示, ,T T1 1的集電流增大的集電流增大, ,其增大量為其增大量為 I IC C( (正值正值),),流過(guò)流過(guò)R RE E的電流也增大的電流也增大, ,因而發(fā)射極電位升高因而發(fā)射極電位升高, ,使使T T2 2基基射極電壓減小射極電壓減小 U UBE2BE2, ,T T2 2的集電極電流也就減小的集電極電流也就減小, ,其減小量為其減小量為 I IC2C2( (負(fù)值負(fù)值

13、) )。 I IC1C1和和 I IC2C2的相對(duì)大小的相對(duì)大小, ,取決于取決于R RE E的大小的大小, ,R RE E大大,T,T1 1的輸入信號(hào)耦合的輸入信號(hào)耦合( (傳送傳送) )到到T T2 2管的作用也強(qiáng)。管的作用也強(qiáng)。RCRC-EEuiT1RBT2RBREui1ui2 uod1 uod2+UCC(3) 單端輸入單端輸入雙端輸出雙端輸出 VE=RE( IC1+ IC2)是一有限值是一有限值當(dāng)當(dāng)RE足夠大時(shí)足夠大時(shí), IC1+ IC2 0對(duì)信號(hào)講對(duì)信號(hào)講,R,RE E電路可電路可認(rèn)為是認(rèn)為是開(kāi)路開(kāi)路的的, ,如圖所示。如圖所示。在單端輸入的差動(dòng)放大電路中在單端輸入的差動(dòng)放大電路中,

14、 ,只要共模反饋電阻只要共模反饋電阻RE足夠大足夠大時(shí)時(shí), ,兩管所取得的信號(hào)就可以認(rèn)為是一對(duì)兩管所取得的信號(hào)就可以認(rèn)為是一對(duì)差模差模信號(hào)信號(hào)。 從這一點(diǎn)來(lái)看從這一點(diǎn)來(lái)看, 單端輸入和雙端輸入是一樣的單端輸入和雙端輸入是一樣的。RCRCUEEuiT1RBT2RBREui1ui2 uod1 uod2+UCC(4) 單端輸入單端輸入單端輸出單端輸出bebLCdrR)RR(21A ri=2(Rb+rbe)ro=RCRCRC-EEuiT1RBT2RBREui1ui2 uod1 uod2+UCC與雙入單出的一樣與雙入單出的一樣加負(fù)載時(shí)加負(fù)載時(shí)（Common Mode Rejection Ratio)Cd

15、CMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分貝AAK (CMRR)RR C1B1C2EB2RCT1RbRCT2Rbui1ui2共模輸入信號(hào)共模輸入信號(hào)u0ui1=ui2 u uo o = VC1VC2=0,=0, A AuCuC=0=0 VC1= VC2共模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)icocucuuA 共模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù) 共模信號(hào)共模信號(hào) common-mode signal共模輸入共模輸入 common-mode input 若電路完全對(duì)稱，理想情況下共模放大倍數(shù)若電路完全對(duì)稱，理想情況下共模放大倍數(shù) Ac = 0 輸出電壓輸出電壓 若電路不完全對(duì)稱，則若電路不完全對(duì)稱，則 Ac 0，實(shí)

16、際輸出電壓實(shí)際輸出電壓 即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響 。 集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多集成運(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。一種模擬集成電路。Auo 高高: 80dB140dBrid 高高: 105 1011 ro 低低: 幾十幾十 幾百幾百 KCMR高高: 70dB130dBuo+Auou+u。 。+UCCUEE +UCCUEEuu+輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí) 輸出級(jí)輸出級(jí)同相同相輸入端輸入端輸出端輸出端反相反相輸入端輸入端 輸入級(jí)：輸入級(jí)：輸入電阻高，能減小

17、零點(diǎn)漂移和抑制干擾輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號(hào)，都采用帶恒流源的差放信號(hào)，都采用帶恒流源的差放 。 中間級(jí)：中間級(jí)：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。 輸出級(jí)：輸出級(jí)：與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能與負(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)稱電路或射極輸出器構(gòu)成。力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對(duì)稱電路或射極輸出器構(gòu)成。3.2.2 集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)1. 最大輸出電壓最大輸出電壓 UOPP 能使輸出和輸入保持不失真關(guān)系的最大輸出電壓。能使輸出和輸入保持不失真關(guān)系的最大輸

18、出電壓。2. 開(kāi)環(huán)差模電壓增益開(kāi)環(huán)差模電壓增益 Auo 運(yùn)放沒(méi)有接反饋電路時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)。運(yùn)放沒(méi)有接反饋電路時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)。 Auo愈高，所構(gòu)成的運(yùn)算電路越穩(wěn)定，運(yùn)算精度也越高。愈高，所構(gòu)成的運(yùn)算電路越穩(wěn)定，運(yùn)算精度也越高。6. 共模輸入電壓范圍共模輸入電壓范圍 UICM 運(yùn)放所能承受的共模輸入電壓最大值。超出此值，運(yùn)放所能承受的共模輸入電壓最大值。超出此值，運(yùn)放的共模抑制性能下降，甚至造成器件損壞。運(yùn)放的共模抑制性能下降，甚至造成器件損壞。3. 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓 UIO4. 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流 IIO5. 輸入偏置電流輸入偏置電流 IIB1. 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算

19、放大器Auo ， rid ，ro 0 ， KCMR 2. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uo= f (ui)線性區(qū)：線性區(qū)：uo = Auo( (u+ u)非線性區(qū)：非線性區(qū)：u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = +Uo(sat) u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = + Uo(sat) u+1，稱為，稱為深度負(fù)反饋深度負(fù)反饋，此時(shí)：，此時(shí)：FA1f 例例：|A|=300，|F|=0.01。7501. 030013001 f AFAA則則：%6d AA若：若：%.%.51)6(01030011 AAAFAAd11d ff 則則：Auiufuduo大大略小略小略大略大略小略小略大略大 uoAF小小接近正弦波接近正弦

20、波正弦波正弦波uiBWFABW)1(of 無(wú)負(fù)反饋無(wú)負(fù)反饋f|Au|中頻放大倍數(shù)中頻放大倍數(shù) |A0| =10，反饋系數(shù)，反饋系數(shù) |F| = 0.019900101000110001 00f.FAAA 則則：在原上限、下限頻率處在原上限、下限頻率處68770701707000LHf.FA.A.A 、70709630990687fLHf.AA 、uiubeib+在同樣的在同樣的 ib下下，ui= ube + uf ube，所以所以 rif 提高。提高。i0if)1(rFAr biiiur 無(wú)負(fù)反饋時(shí)：無(wú)負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：biifiur uf+bbeiu FArr0ifi1 if

21、bbeiiur 無(wú)負(fù)反饋時(shí)：無(wú)負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：ibeifiur iiibube+o0of)1(rFAr FArr0oof1 電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。 電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用，電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用，即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。 集成運(yùn)算放大器與外部電阻、電容、半導(dǎo)體集成運(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)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、

22、積分、對(duì)數(shù)、反行比例、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。對(duì)數(shù)、乘法和除法等運(yùn)算。 運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，通常要引入深運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，通常要引入深度負(fù)反饋。所以，它的輸出電壓和輸入電壓的度負(fù)反饋。所以，它的輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系基本決定于反饋電路和輸入電路的結(jié)構(gòu)和關(guān)系基本決定于反饋電路和輸入電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而與運(yùn)算放大器本身的參數(shù)關(guān)系不大。參數(shù)，而與運(yùn)算放大器本身的參數(shù)關(guān)系不大。改變輸入電路和反饋電路的結(jié)構(gòu)形式，就可以改變輸入電路和反饋電路的結(jié)構(gòu)形式，就可以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)算。實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)算。1i1Ruui FofRuui （1）電路組成）電路組成 以后如不加

23、說(shuō)明，輸入、以后如不加說(shuō)明，輸入、輸出的另一端均為地輸出的另一端均為地( )。（2）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)因因虛短虛短, 所以所以u(píng)=u+= 0，稱反相輸入端稱反相輸入端“虛虛地地” 反相輸入的重要反相輸入的重要特點(diǎn)特點(diǎn)因因虛斷，虛斷，i+= i = 0 ， i1FouRRu ifi1ii+1FiofRRuuAu uoRFuiR2R1+ 所以所以 i1 if 因要求靜態(tài)時(shí)因要求靜態(tài)時(shí)u+、 u 對(duì)對(duì)地電阻相同，地電阻相同， 所以所以平衡電阻平衡電阻 R2 = R1 / RF動(dòng)畫動(dòng)畫i1FouRRu 1FiofRRuuAu uoRFuiR2R1+ 反饋電路直接從輸反饋電路直接從輸出端引出出端

24、引出電壓反饋電壓反饋輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在同一輸入端同一輸入端并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋反饋信號(hào)使凈輸入反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小信號(hào)減小負(fù)反饋負(fù)反饋例：例：電路如下圖所示，已知電路如下圖所示，已知 R1= 10 k ，RF = 50 k 。求：求：1. Auf 、R2 ； 2. 若若 R1不變，要求不變，要求Auf為為 10，則，則RF 、 R2 應(yīng)為應(yīng)為 多少？多少？解：解：1. Auf = RF R1 = 50 10 = 5R2 = R1 RF =10 50 (10+50) = 8.3 k 2. 因因 Auf = RF / R1 = RF 10 = 10 故得故得 RF = A

25、uf R1 = (10) 10 =100 k R2 = 10 100 (10 +100) = 9. 1 k uoRFuiR2R1+ oF11uRRRu 因因虛斷，虛斷，所以所以u(píng)+ = ui i1Fo)1(uRRu （1）電路組成）電路組成（2）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)1Fiof1RRuuAu uoRFuiR2R1+ 因因虛短，虛短，所以所以 u = ui ，反相輸入端不反相輸入端不“虛地虛地” 因要求靜態(tài)時(shí)因要求靜態(tài)時(shí)u+、u 對(duì)地對(duì)地電阻相同，電阻相同， 所以所以平衡電阻平衡電阻R2=R1/RFu+u輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加兩個(gè)輸入端加兩個(gè)輸入端串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋反饋

26、電路直接從輸反饋電路直接從輸出端引出出端引出電壓反饋電壓反饋1Fiof1RRuuAu i1Fo)1(uRRu 反饋信號(hào)使凈輸入反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小信號(hào)減小負(fù)反饋負(fù)反饋uoRFuiR2R1+ 動(dòng)畫動(dòng)畫 當(dāng)當(dāng) R1= 且且 RF = 0 時(shí)，時(shí)，uo = ui ， Auf = 1， 稱電壓跟隨器。稱電壓跟隨器。uoRFuiR2R1+ 由運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟由運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟 隨器隨器輸入電阻高、輸出輸入電阻高、輸出 電阻低，電阻低，其跟隨性能比其跟隨性能比 射極輸出器更好。射極輸出器更好。uoui+ uo+ 15k RL15k +15V 7.5k 例：例：11LRuii 1xGRUI 1iRu 因

27、因虛短虛短, u= u+= 0Fo2i2i1i1i RuRuRu 故得故得)(2i2iF1i1iFouRRuRRu 平衡電阻：平衡電阻： R2= Ri1 / Ri2 / RFii2ii1ifFo2i2i1i1iRuuRuuRuu ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R2+因因虛斷虛斷，i = 0 所以所以 ii1+ ii2 = if 動(dòng)畫動(dòng)畫1i2i1i2iuRRRu 同理，同理，ui2單獨(dú)作用時(shí)單獨(dú)作用時(shí) 1F o)1( uRRu? u2i2i1i1i1F o)1(uRRRRRu 1i2i1i2i1F)1 (uRRRRR )(1(2i2i1i1i1i2i1i2i1FouRRRuRRRRRu

28、ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R1+動(dòng)畫動(dòng)畫方法方法2：2i2i1i1i1i2i1i2iuRRRuRRRu uRRu)1(1Fou+)(1(2i2i1i1i1i2i1i2i1FouRRRuRRRRRu 思考思考u+=?ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R1+)(2i2iF1i1iFouRRuRRu )(1 (2i2i1 i1 i1 i2i1 i2i1FouRRRuRRRRRu ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R1+ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R2+由虛斷可得：由虛斷可得：2i3 23uRRRu 由虛短可得：由虛短可得： uuui2uoRFui1R3R2+ R1+ 如果取如果

29、取 R1 = R2 ，R3 = RF )(1i2i1FouuRRu 則：則： 如如 R1 = R2 = R3 = RF 1i2iouuu 則：則：R2 / R3 = R1 / RF輸出與兩個(gè)輸入信號(hào)的差值成正比。輸出與兩個(gè)輸入信號(hào)的差值成正比。常用做測(cè)量常用做測(cè)量放大電路放大電路1i1F2i3231FouRRuRRR)RR1(u 1F11io1i RRRuuu 1R1i uuu 動(dòng)畫動(dòng)畫 uRRu)1(1F o2i3 231F)1(uRRRRR 1i1F2i3 231F)1(uRRuRRRRR u+1i1F ouRRu oo ouuu ui2uoRFui1R3R2+ R1+ 由虛短及虛斷性質(zhì)可

30、得由虛短及虛斷性質(zhì)可得 i1 = iftuCRuCddF1i tuCddoF tuCRud1iF1o tuCiCddFF 1i1Rui if =?ifi1uoCFuiR2R1+ uC+ oiF1od10tutuCRuCtt d1 ooiF10tutuCRtt 動(dòng)畫動(dòng)畫 tUCRud1iF1otCRUF1i uitOF1iOM0CRUUt 積分飽和積分飽和線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間Uo(sat)uotO+ Uo(sat)ui = Ui 0 ui = Ui 0時(shí)，時(shí)，| T(j )| 衰減很快衰減很快 顯然，電路能使低于顯然，電路能使低于 0的的信號(hào)順利通過(guò)，衰減很小，信號(hào)順

31、利通過(guò)，衰減很小，而使高于而使高于 0的信號(hào)不易通過(guò)，的信號(hào)不易通過(guò)，衰減很大，衰減很大，稱一稱一 階有源低通階有源低通濾波器。濾波器。 為了改善濾波效果，為了改善濾波效果，使使 0 時(shí)信號(hào)衰減得時(shí)信號(hào)衰減得更快些，常將兩節(jié)更快些，常將兩節(jié)RC濾濾波環(huán)節(jié)串接起來(lái)，波環(huán)節(jié)串接起來(lái)，組成組成二階有源低通濾波器。二階有源低通濾波器。uoRFCR+ R1+ui+RC一階一階二階二階 幅頻特性幅頻特性f021uA 0| Auf0 | T(j ) | O 01F1Fioj11j111 RRRCRRUUi1jUCRRU URRU)(11Fo頻率頻率角角稱為截止稱為截止RC1: 式中0 uiuoRFCR+ R

32、1+設(shè)輸入為正弦波信號(hào)，則有設(shè)輸入為正弦波信號(hào)，則有故：故： 可見(jiàn)，電路使頻率大于可見(jiàn)，電路使頻率大于 0 的信號(hào)通過(guò)的信號(hào)通過(guò) ，而小于，而小于 0 的信號(hào)被阻止，稱為的信號(hào)被阻止，稱為有源高通濾波器有源高通濾波器。 ,0時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) ,時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) 20f0)(1)(j uATf0)(juAT 0)(j T 01Fioj11)(j)(j)(j RRUUT 0f0j1 uA其模為其模為,0時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) 2)(jf0uAT 幅頻特性幅頻特性f021uA 0| Auf0 | T(j ) | O模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān)模擬輸入信號(hào)模擬輸入信號(hào)電路電路 SuC+ui+uo+ 采樣保持電路采樣保持電路，多用于模，多用于模

33、 - 數(shù)轉(zhuǎn)換電路（數(shù)轉(zhuǎn)換電路（A/D）之之前前。由于。由于A/D 轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在進(jìn)行轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換前必須對(duì)模擬量進(jìn)行瞬間采樣，并把采樣值保轉(zhuǎn)換前必須對(duì)模擬量進(jìn)行瞬間采樣，并把采樣值保存一段時(shí)間，以滿足存一段時(shí)間，以滿足A/D 轉(zhuǎn)換電路的需要。轉(zhuǎn)換電路的需要。采樣存儲(chǔ)采樣存儲(chǔ)電容電容控制信號(hào)控制信號(hào)電壓跟隨器電壓跟隨器 uG為高電平，為高電平， S 閉合閉合(場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通)， ui對(duì)存儲(chǔ)電容對(duì)存儲(chǔ)電容C充電，充電， uo= uC = ui 。 uG為為 0， S 斷開(kāi)斷開(kāi)(場(chǎng)效應(yīng)管截止場(chǎng)效應(yīng)管截止)，輸出，輸出 保持該階段開(kāi)始瞬間的值不變。保持

34、該階段開(kāi)始瞬間的值不變。uitouGto采樣速度愈高，愈接近模擬信號(hào)的變化情況。采樣速度愈高，愈接近模擬信號(hào)的變化情況。 SuC+ui+uo+ 電壓比較器用來(lái)比較輸入信號(hào)與參考電壓的大電壓比較器用來(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)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)的判斷輸入信號(hào)的 大小和極性。大小和極性。 數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)等數(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)合技術(shù)領(lǐng)域，以及波形產(chǎn)生及變換等

35、場(chǎng)合 。 uo u+ u Uo(sat)+Uo(sat)飽和區(qū)飽和區(qū)O電壓傳輸特性電壓傳輸特性閾值電壓閾值電壓(門限電平門限電平)：輸出躍變所對(duì)應(yīng)的輸入電壓。：輸出躍變所對(duì)應(yīng)的輸入電壓。 uiuoOURURuouiR2+ R1+可見(jiàn)，在可見(jiàn)，在 ui =UR 處輸出電壓處輸出電壓 uo 發(fā)生躍變。發(fā)生躍變。參考電壓參考電壓動(dòng)畫動(dòng)畫uitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2 當(dāng)當(dāng) ui 單方向變化時(shí)，單方向變化時(shí)， uo 只變化一次。只變化一次。URuouiR2+ R1+電壓傳輸特性電壓傳輸特性u(píng)iuoOURui UR，uo=+ Uo (sat)ui UR，uo= Uo

36、(sat)URuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+ uiuoOUR電壓傳輸特性電壓傳輸特性u(píng)iuoOURURuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+Ot +Uo(sat) Uo(sat)uouitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2UZ UZuoRDZURuouiR2+ R1+電壓傳輸特性電壓傳輸特性 Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOURURuouiR2+ R1+tuituo+Uo(sat)Uo(sat)RF UUoF 2 2uRRRu 當(dāng)當(dāng) uo = + Uo(sat)， 則則 )(o(sat)F 2 2URRRUu 當(dāng)當(dāng) uo = Uo

37、(sat)， 則則iuu )(o(sat)F 2 2 URRRUu 門限電壓受輸門限電壓受輸出電壓的控制出電壓的控制R2uoui+ R1+ uiuoO Uo(sat)+Uo(sat) U電壓傳輸特性電壓傳輸特性 UuitOuoOt+Uo(sat)Uo(sat) U U兩次跳變之間具有遲兩次跳變之間具有遲滯特性滯特性滯回比較器滯回比較器RFR2uoui+ R1+)(o(sat)F 2 2RF 2FRURRRURRRu 可見(jiàn)：可見(jiàn)：傳輸特性不再對(duì)稱于縱軸，傳輸特性不再對(duì)稱于縱軸， UU +URRFR2uoui+ R1+ U Uo(sat)F 2 2 2URRRUUU V2V6201010 U V

38、2V6201010 U V33. 1V62010105201020V33. 5V62010105201020 UU o(sat)2 1 2RURRRU o(sat)F 2 2RURRRU 動(dòng)畫動(dòng)畫 RCtCCCCeuuutu 0RU RU o(sat)F 2 2R2o(sat)o(sat)F 2 2 R0URRRUtuUuURRRUuCCC o(sat)F 2 2R3o(sat)o(sat)F 2 2R0URRRUtuUuURRRUuCCC F 22121ln2RRRCTTT F 221ln211RRRCTf = RC A1：滯回比較器：滯回比較器 因因 u- = 0 ，所以當(dāng)，所以當(dāng) u+ = 0時(shí)時(shí)，A1狀態(tài)狀態(tài)改變改變0o2111o2121 uRRRuRRRu當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，即當(dāng)即當(dāng) Z121o12oURRuRRu Cuo1R3DZR2+ R6uoR5R4+ A2A1R1動(dòng)畫動(dòng)畫TT1T2T