第1,2章集成運(yùn)放機(jī)器基本運(yùn)用

1、第1章 導(dǎo)言 1.電信號(hào)：模擬與數(shù)字2.電子信息系統(tǒng)概述 電子系統(tǒng)的組成電子信息系統(tǒng)的示意圖 電子信息系統(tǒng)組成的原則1.滿(mǎn)足功能和性能指標(biāo)的要求2.盡量簡(jiǎn)單3.電磁兼容性4.調(diào)試與生產(chǎn)工藝力求簡(jiǎn)單 常用模擬電路的功能放大 濾波 運(yùn)算 信號(hào)轉(zhuǎn)換 信號(hào)發(fā)生 直流電源一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù) 模擬電子電路是信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。該課程不僅具有自身的理論體系且是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。本課程的任務(wù)是解決電子技術(shù)入門(mén)的問(wèn)題，使學(xué)生掌握模擬電子電路的基本工作原理、分析方法和基本技能，為深入學(xué)習(xí)后續(xù)課程和從事有關(guān)電子技術(shù)方面的實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。 二、課程特點(diǎn) 1知識(shí)理論系統(tǒng)性較強(qiáng)。學(xué)習(xí)本課程需要有一

2、定的基礎(chǔ)理論、知識(shí)作鋪墊且又是學(xué)習(xí)有關(guān)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)。 2基礎(chǔ)理論比較成熟。雖然電子技術(shù)發(fā)展很快，新的器件、電路日新月異，但其基本理論已經(jīng)形成了相對(duì)穩(wěn)定的體系。有限的學(xué)校教學(xué)不可能包羅萬(wàn)象、面面俱到，要把學(xué)習(xí)重點(diǎn)放在學(xué)習(xí)、掌握基本概念、基本分析、設(shè)計(jì)方法上。 3實(shí)踐應(yīng)用綜合性較強(qiáng)。本課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，討論的許多電子電路都是實(shí)用電路，均可做成實(shí)際的裝置。本課程的先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理和電路。 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)要求是使學(xué)生獲得模擬電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能。因?yàn)槟M電子技術(shù)是一門(mén)發(fā)展迅速、不斷更新、應(yīng)用廣泛的學(xué)科，因而內(nèi)容龐雜繁多，具體表現(xiàn)在：器

3、件種類(lèi)多且新器件推出速度快、電路形式多且電路中交直流電量并存、新的概念多、分析方法多。所以學(xué)生在初學(xué)時(shí)，普遍感到很難適應(yīng)，往往心中無(wú)數(shù)。對(duì)此，如不相應(yīng)改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，就難以掌握要領(lǐng)。下面針對(duì)模擬電子技術(shù)的課程特點(diǎn)談?wù)剬W(xué)習(xí)方法： 一、學(xué)會(huì)定性分析，掌握基本概念。掌握基本概念是進(jìn)行分析計(jì)算和實(shí)驗(yàn)調(diào)整的前提，是學(xué)好本課程的關(guān)鍵。要學(xué)會(huì)定性分析，務(wù)必防止用所謂的嚴(yán)密數(shù)學(xué)推導(dǎo)掩蓋問(wèn)題的物理本質(zhì)。 二、學(xué)會(huì)歸納總結(jié)，找規(guī)律，抓相互聯(lián)系。模擬電子技術(shù)內(nèi)容龐雜繁多，要學(xué)會(huì)俯視的看問(wèn)題，保持清晰的思路，找出彼此間的內(nèi)在聯(lián)系。只有這樣，才能舉一反三，觸類(lèi)旁通，能在不同的條件下靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。 三、重視實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在

4、本課程中有著重要的作用，它可以幫助驗(yàn)證所學(xué)的理論，并且可以培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 四、按時(shí)、獨(dú)立地完成規(guī)定的作業(yè)。做習(xí)題是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)于鞏固概念、啟發(fā)思考、熟悉分析運(yùn)算過(guò)程、暴露學(xué)習(xí)中的問(wèn)題和不足是不可缺少的。 第2章 集成運(yùn)放及其基本應(yīng)用 放大的概念及其性能指標(biāo) 集成運(yùn)放 理想運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路 理想運(yùn)放組成的電壓比較器2.1 放大電路的基本概念 2.1.1 放大的概念 2.1.2 放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)2.1.1 放大的概念 1.1.放大電路主要用于放大微弱信號(hào)，輸放大電路主要用于放大微弱信號(hào)，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信

5、號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。 2. 2.輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由直流電源直流電源提供的，只是經(jīng)過(guò)三極管的控制，使之提供的，只是經(jīng)過(guò)三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成成信號(hào)信號(hào)能量，提供給負(fù)載。能量，提供給負(fù)載。放大電路的結(jié)構(gòu)示意框圖見(jiàn)圖放大電路的結(jié)構(gòu)示意框圖見(jiàn)圖02.0102.01。圖02.01 放大概念示意圖放大的本質(zhì)放大的本質(zhì)：能量的控制與轉(zhuǎn)換能量的控制與轉(zhuǎn)換2.1.2 2.1.2 放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)放大電路的主要技術(shù)指標(biāo) (1)放大倍數(shù) (2)輸入電阻Ri (3)輸出電阻Ro (4)通頻帶(1) (1) 放大倍數(shù)放大倍數(shù) 輸出信號(hào)的電壓和電流幅度得到了放

6、大，所以輸出功率也會(huì)有所放大。對(duì)放大電路而言有電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù),通常它們都是按正弦量定義的。放大倍數(shù)定義式中各有關(guān)量如圖02.02所示。圖02.02 放大倍數(shù)的定義功率放大倍數(shù)功率放大倍數(shù)定義為定義為 (02.03)iiooio/IVIVPPAp電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)定義為定義為 (02.01)io/VVAv電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)定義為定義為 (02.02)io/IIAi(2) (2) 輸入電阻輸入電阻 Ri 輸入電阻:從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻,表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)，Ri大放大電路從信號(hào)源吸取的電流小，放大電路所得的輸入電壓則接近于信號(hào)源電

7、壓。Ri的定義見(jiàn)圖02.03和式(02.04)(02.04)iiiIVR圖 02.03 輸入電阻的定義(3) (3) 輸出電阻輸出電阻Ro 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載的能力，的能力，Ro大表明放大電路帶負(fù)載的大表明放大電路帶負(fù)載的能力差，反之則強(qiáng)。能力差，反之則強(qiáng)。Ro的定義見(jiàn)圖的定義見(jiàn)圖02.0402.04和式和式(02.05)(02.05)。 (02.05) 0,.o.ooSL=VRIVR強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)：符號(hào)的不同寫(xiě)法的說(shuō)明，見(jiàn)教材 圖圖( (a) )是從輸出端加假想電源是從輸出端加假想電源V o求求Ro， 圖圖(b)是通過(guò)放大電路的負(fù)載特性曲線(xiàn)求是通過(guò)放大電路的負(fù)

8、載特性曲線(xiàn)求Ro。(a) 從假想的 求Ro (b)從負(fù)載特性曲線(xiàn)求Ro圖 02.04 輸出電阻的定義 oV)05.02()b(04.02oooL根據(jù)式。開(kāi)路時(shí)的輸出為，、，測(cè)得時(shí)，在帶根據(jù)圖VIVR.OLOLOVRRRVLOOORVVR).1(4) (4) 通頻帶通頻帶00HL7.02)()(AAfAfA(02.07)相應(yīng)的頻率相應(yīng)的頻率fL稱(chēng)為下限頻率，稱(chēng)為下限頻率，fH稱(chēng)為上限頻率稱(chēng)為上限頻率。圖 02.05 通頻帶的定義 放大電路的增益放大電路的增益A(f) 是頻率的函數(shù)。在低是頻率的函數(shù)。在低頻段和高頻段放大倍數(shù)都要下降。當(dāng)頻段和高頻段放大倍數(shù)都要下降。當(dāng)A(f)下降下降到中頻電壓放大

9、倍數(shù)到中頻電壓放大倍數(shù)A0的的 1/ 時(shí)時(shí)，即，即2(5)最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓:輸入電壓再增大就會(huì)使輸出波形輸入電壓再增大就會(huì)使輸出波形產(chǎn)生非線(xiàn)性失真時(shí)的輸出電壓產(chǎn)生非線(xiàn)性失真時(shí)的輸出電壓.(6)最大輸出功率與效率最大輸出功率與效率:輸出信號(hào)不失真情況下輸出信號(hào)不失真情況下,負(fù)載負(fù)載上能夠獲得的最大功率上能夠獲得的最大功率Pom,它與直流電源消耗的功它與直流電源消耗的功率率Pv的比值反映直流電源能量的利用率，即效率的比值反映直流電源能量的利用率，即效率2.2.1 差分放大電路的輸入和輸出方式 差分放大電路一般有兩個(gè)輸入端：差分放大電路一般有兩個(gè)輸入端： 同相輸入端，同相輸入端，

10、 反相輸入端。反相輸入端。 2.2 2.2 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 根據(jù)規(guī)定的正方向，在一個(gè)輸入端加上一定極性的信號(hào)，如果所得到的輸出信號(hào)極性與其相同，則該輸入端稱(chēng)為同相輸入端。 反之，如果所得到的輸出信號(hào)的極性與其相反，則該輸入端稱(chēng)為反相輸入端。 信號(hào)的輸入方式：若信號(hào)同時(shí)加到同相輸入信號(hào)的輸入方式：若信號(hào)同時(shí)加到同相輸入端和反相輸入端，稱(chēng)為端和反相輸入端，稱(chēng)為雙端輸入；雙端輸入； 若信號(hào)僅從若信號(hào)僅從一個(gè)輸入端對(duì)地加入，稱(chēng)為一個(gè)輸入端對(duì)地加入，稱(chēng)為單端輸入。單端輸入。圖2共模信號(hào)和差模信號(hào)示意圖差模信號(hào)和共模信號(hào) 差分放大電路僅對(duì)差模信號(hào)具有放大能力，差分放大電路僅對(duì)差模信號(hào)具有

11、放大能力，對(duì)共模信號(hào)不予放大。對(duì)共模信號(hào)不予放大。 溫度對(duì)三極管電流的影響相當(dāng)于加入了共模溫度對(duì)三極管電流的影響相當(dāng)于加入了共模信號(hào)。差分放大電路是模擬集成運(yùn)算放大器輸入信號(hào)。差分放大電路是模擬集成運(yùn)算放大器輸入級(jí)所采用的電路形式。級(jí)所采用的電路形式。 差模信號(hào)差模信號(hào) 共模信號(hào)共模信號(hào) 是指在兩個(gè)是指在兩個(gè)輸入端加上幅度輸入端加上幅度相等，極性相反相等，極性相反的信號(hào)。的信號(hào)。 是指在兩個(gè)是指在兩個(gè)輸入端加上幅度輸入端加上幅度相等，極性相同相等，極性相同的信號(hào)。的信號(hào)。差分放大電路的差模工作狀態(tài)分為四種: 1. 雙端輸入、雙端輸出（雙-雙） 2. 雙端輸入、單端輸出（雙-單） 3. 單端輸入

12、、雙端輸出（單-雙） 4. 單端輸入、單端輸出（單-單）(1) 共模放大倍數(shù)Avc(2)共模抑制比 共模抑制比KCMR是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。cdCMRvvAAKdBlg20cdCMRvvAAK主要性能指標(biāo)差模放大倍數(shù)Avd2.2.2運(yùn)算放大器的符號(hào)和型號(hào)(1)(1)集成放大器的符號(hào)集成放大器的符號(hào) 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)如圖所示。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)如圖所示。 (a) (b)圖模擬集成放大器的符號(hào)圖模擬集成放大器的符號(hào) (a) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)符號(hào) (b)原符號(hào)原符號(hào) （2 2）運(yùn)算放大器的引線(xiàn)）運(yùn)算放大器的引線(xiàn) 運(yùn)算放大器的符號(hào)中有運(yùn)算放大器的符號(hào)中有三個(gè)引線(xiàn)端三個(gè)引線(xiàn)端 ，兩個(gè)輸入兩個(gè)輸入

13、端端，一個(gè)輸出端一個(gè)輸出端。一個(gè)稱(chēng)為。一個(gè)稱(chēng)為同相輸入端同相輸入端 ，即該端輸，即該端輸入信號(hào)變化的極性與輸出端相同，用符號(hào)入信號(hào)變化的極性與輸出端相同，用符號(hào) + 或或 IN+表示；另一個(gè)稱(chēng)為表示；另一個(gè)稱(chēng)為 反相輸入端反相輸入端 ，即該端輸入，即該端輸入信號(hào)變化的極性與輸出端相異，用符號(hào)信號(hào)變化的極性與輸出端相異，用符號(hào) “-” -” 或或 “IN-” -” 表示。表示。輸出端輸出端一般畫(huà)在輸入端的另一側(cè)，一般畫(huà)在輸入端的另一側(cè)，在符號(hào)邊框內(nèi)標(biāo)有在符號(hào)邊框內(nèi)標(biāo)有+號(hào)。實(shí)際的運(yùn)算放大器通常號(hào)。實(shí)際的運(yùn)算放大器通常必須有正、負(fù)電源端，有的品種還有補(bǔ)償端和調(diào)零必須有正、負(fù)電源端，有的品種還有補(bǔ)償

14、端和調(diào)零端。端。集成運(yùn)放的電壓傳輸特性集成運(yùn)放的電壓傳輸特性u(píng)iuo_+AoCoOMEuUmaxuo-UOM+UOM線(xiàn)性放大區(qū)線(xiàn)性放大區(qū)NPuu 同相輸同相輸入端入端反相輸反相輸入端入端線(xiàn)性放大區(qū)線(xiàn)性放大區(qū):)(NPodouuAuodA( 指無(wú)反饋時(shí)的差模放大倍數(shù)指無(wú)反饋時(shí)的差模放大倍數(shù),亦稱(chēng)差模開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)亦稱(chēng)差模開(kāi)環(huán)放大倍數(shù))VodA數(shù)量級(jí)數(shù)量級(jí):510*N輸入輸入：級(jí) 滿(mǎn)足下列參數(shù)指標(biāo)的運(yùn)算放大器可以視為理想運(yùn)算放大器。 1.差模電壓放大倍數(shù)Avd=，實(shí)際上Avd80dB即可。 2.2.3 理想運(yùn)算放大器的條件 2.差模輸入電阻Rid=，實(shí)際上Rid比輸入端外電路的 電阻大23個(gè)量級(jí)即可

15、。 3.輸出電阻Ro=0，實(shí)際上Ro比輸入端外電路的電阻小12個(gè)量級(jí)即可。 4.帶寬足夠?qū)挕?5.共模抑制比足夠大。 實(shí)際上在做一般原理性分析時(shí)，產(chǎn)品運(yùn)算放大器都可以視為理想的。只要實(shí)際的運(yùn)用條件不使運(yùn)算放大器的某個(gè)技術(shù)指標(biāo)明顯下降即可。 理想運(yùn)算放大器具有“虛短”和“虛斷”的特性，這兩個(gè)特性對(duì)分析線(xiàn)性運(yùn)用的運(yùn)放電路十分有用。為了保證線(xiàn)性運(yùn)用，運(yùn)放必須在閉環(huán)(負(fù)反饋）下工作。 2.2.4 理想運(yùn)算放大器的特性 (1)虛短 由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80 dB以上。而運(yùn)放的輸出電壓是有限的，一般在10 V14 V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足1 mV，兩

16、輸入端近似等電位，相當(dāng)于 “短路”。開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。 “虛短”是指在分析運(yùn)算放大器處于線(xiàn)性狀態(tài)時(shí)，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱(chēng)為虛假短路，簡(jiǎn)稱(chēng)虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。 (2)虛斷 由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大，一般通用型運(yùn)算放大器的輸入電阻都在1 M以上。因此流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足1 A，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故通常可把運(yùn)放的兩輸入端視為開(kāi)路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開(kāi)路。 “虛斷”是指在分析運(yùn)放處于線(xiàn)性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開(kāi)路，這一特性稱(chēng)為虛假開(kāi)路，簡(jiǎn)稱(chēng)虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。2。3 理想運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路

17、 回顧理想運(yùn)放的性能指標(biāo) 運(yùn)算電路是集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用電路，它是集成運(yùn)放的線(xiàn)性應(yīng)用。討論的是模擬信號(hào)的加法、減法積分和微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)（指數(shù)）、以及乘法和除法運(yùn)算。 為了分析方便，把運(yùn)放均視為理想器件：（1）開(kāi)環(huán)電壓增益 Au =（2）Ri= ，R=0，（3）開(kāi)環(huán)帶寬 BW= （4）當(dāng)UP=UN 時(shí)，Uo=0。沒(méi)有溫漂 1.理想運(yùn)放在線(xiàn)性工作區(qū)對(duì)于工作在線(xiàn)性區(qū)的理想運(yùn)放應(yīng)滿(mǎn)足： “虛短”：即U+=U- ； “虛斷”：即I+=I-=0 本章討論的即是上述“四字法則”靈活、大膽的應(yīng)用。2.集成運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū)的電路特征 特征是:電路引入了負(fù)反饋集成運(yùn)放引入負(fù)反饋三.理想運(yùn)放的非線(xiàn)性工作區(qū)

18、在電路中,若集成運(yùn)放不是處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)(即沒(méi)有引入反饋),就是只引入了正反饋,則表明集成運(yùn)放工作在非線(xiàn)性區(qū).集成運(yùn)放工作在非線(xiàn)性 區(qū)時(shí)的電壓傳輸特性基本運(yùn)算電路 2.3.1 比例運(yùn)算電路 2.3.2 加減運(yùn)算電路 2.3.3 積分運(yùn)算和微分運(yùn)算電路 2.3.4 對(duì)數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路 2.3.5 利用對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)的乘法運(yùn)算和除法運(yùn)算電路 2.3.6 集成運(yùn)放性能指標(biāo)對(duì)運(yùn)算誤差的影響2.3.1 比例運(yùn)算電路 一. 反相比例運(yùn)算電路 1.基本電路:圖2.3.1 反相比例運(yùn)算電路根據(jù)”虛短”、”虛斷“特性IfOuRRufONNIRuuRuuRFii二. 同相比例運(yùn)算電路 電路:圖2.3.

19、2 同相比例運(yùn)算電路根據(jù)”虛短”、”虛斷“特性INPuuufNONRuuRu0IfPfNfOuRRuRRuRRu)1 ()1 ()1 ( 三.電壓跟隨器 電路:圖2.3.3 電壓跟隨器 電路:0NPuuIIRuii12M點(diǎn)電位IMuRRRiu12222142,RRRR已知求數(shù)據(jù)出電壓與輸入電壓的比例系數(shù)2142,RRRRIIMouRRuRRRRuRRu)1 ()1 ()1 (43431243多級(jí)運(yùn)算電路中，因各級(jí)電路的輸出電阻均為零，具有恒壓特性，所以后級(jí)雖然是前級(jí)電路的負(fù)載，但不影響前級(jí)電路的運(yùn)算關(guān)系，因此對(duì)每級(jí)電路的分析和單級(jí)電路完全相同IouRRu)1 (121145OOuRRu2.3.

20、2 加減運(yùn)算電路一、 反相輸入求和電路二、 同相輸入求和電路三、 雙端輸入求和電路一、一、 反相輸入求和電路反相輸入求和電路 在在 反相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)反相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)輸入支路，就構(gòu)成了反相輸入求和電路，見(jiàn)圖。輸入支路，就構(gòu)成了反相輸入求和電路，見(jiàn)圖。此時(shí)兩個(gè)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生的電流都流向此時(shí)兩個(gè)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生的電流都流向Rf 。所以輸出是兩輸入信號(hào)的比例和。所以輸出是兩輸入信號(hào)的比例和。)()()(i22fi11ff2i21i1f2ii1ovRRvRRRRvRvRiiv相之和。時(shí)，輸出等于兩輸入反當(dāng)f21RRR反相求和運(yùn)算電路)()(i2i1i22fi11fo

21、vvvRRvRRv反相求和運(yùn)算電路利用疊加原理求解運(yùn)算關(guān)系二、二、 同相輸入求和電路同相輸入求和電路 在同相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上，增加在同相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)輸入支路，就構(gòu)成了同相輸入求和電一個(gè)輸入支路，就構(gòu)成了同相輸入求和電路，如圖所示。路，如圖所示。同相求和運(yùn)算電路 因運(yùn)放具有因運(yùn)放具有虛斷的特性，虛斷的特性，對(duì)運(yùn)放同相輸對(duì)運(yùn)放同相輸入端的電位可入端的電位可用疊加原理求用疊加原理求得得:RRRRRRvRRRRRRRvRRRRRRRRRRvRRRRRvRRvf12i212221i1211f12i2121i12o) /() /() /() /() /() /() /() /(RvR

22、vRRRRRRRRvRRvRRv2i21i1fnpfffi22pi11po)()(由此可得出/ / fn21pRRRRRRR式中 vvRRRvRRRRRvRRv) /() /() /() /(12i2121i12vRRRvof而 , i2i1of21npvvvRRRRR時(shí)當(dāng)，同相求和運(yùn)算電路三、三、 加減運(yùn)算電路加減運(yùn)算電路 雙端輸入也稱(chēng)差動(dòng)輸入，雙端輸入求雙端輸入也稱(chēng)差動(dòng)輸入，雙端輸入求和運(yùn)算電路如圖所示。其輸出電壓表達(dá)式和運(yùn)算電路如圖所示。其輸出電壓表達(dá)式的推導(dǎo)方法與同相輸入運(yùn)算電路相似的推導(dǎo)方法與同相輸入運(yùn)算電路相似。雙端輸入求和運(yùn)算電路 當(dāng)vi1=vi2 =0時(shí)，用疊加原理分別求出vi

23、3=0和vi4 =0時(shí)的輸出電壓vop。當(dāng)vi3 = vi4 =0時(shí)，分別求出vi1=0，和vi2 =0時(shí)的von。先求 )/1 () /() /()/1 () /() /(21f34i4321f43i34opRRRRRRvRRRRRRRRvRRv )/1 () /() /()/1 () /() /(21f34i434421f43i3433opRRRRRRvRRRRRRRRRRvRRRRv )/1 ()/1 (21fi44p21fi33pRRRvRRRRRvRR )(/)/(i44pi33pff21f21vRRvRRRRRRRRR )(4i43i3nfpRvRvRRRop v式中Rp=R3/R

24、4/R , Rn=R1/R2/Rf 再求on vi22fi11fonvRRvRRv)()( 2i21i1f4i43i3nfponopoRvRvRRvRvRRRvvvnpf4321 RRRRRRRRR時(shí)，當(dāng))( i2i1i4i3fovvvvRRv于是于是若電路只有兩個(gè)輸入,且參數(shù)對(duì)稱(chēng), 如圖所示:差分比例運(yùn)算電路)(124IIfOuuRRu2.3.3 積分和微分運(yùn)算電路積分和微分運(yùn)算電路一一. . 積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路二二. . 微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路，于是根據(jù)虛地有Rvii tvRCtiCvvd1d1iCCO當(dāng)輸入信號(hào)是階躍直流電壓VI時(shí)，即tRCVtvRCvvIiCOd1積分運(yùn)算放大電

25、路一、積分運(yùn)算電路一、積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路在不同輸入情況下的波形(a)輸入為階躍信號(hào)(b)輸入為方波輸入為正弦波二、微分運(yùn)算電路二、微分運(yùn)算電路1.1.基本微分電路基本微分電路微分運(yùn)算電路如圖所示。微分運(yùn)算電路如圖所示。微分電路tvRCtvRCRiRivdd dd ICCRO顯然1. 1. 運(yùn)放工作在非線(xiàn)性狀態(tài)的判定：電路開(kāi)環(huán)運(yùn)放工作在非線(xiàn)性狀態(tài)的判定：電路開(kāi)環(huán)或引入正反饋?；蛞胝答仭Ｈ羧鬠+U- 則則UO=+UOM；若若U+U- 則則UO=-UOM。虛斷（運(yùn)放輸入端電流虛斷（運(yùn)放輸入端電流=0） 注意：此時(shí)不能用注意：此時(shí)不能用虛短虛短！概概 述述電壓比較器電壓比較器2. 2. 運(yùn)放

26、工作在非線(xiàn)性狀態(tài)的分析運(yùn)放工作在非線(xiàn)性狀態(tài)的分析方法：方法：Exit概概 述述 3.3.電壓比較器的種類(lèi)電壓比較器的種類(lèi)b. 遲滯比較器遲滯比較器: 兩個(gè)閾值電壓兩個(gè)閾值電壓UT1 UT2.輸入電壓向單一方向輸入電壓向單一方向變化時(shí)變化時(shí),輸出電壓躍變一次輸出電壓躍變一次.a. 單限比較器單限比較器: 一個(gè)閾值電壓一個(gè)閾值電壓UT.c. 窗口比較器窗口比較器: 兩個(gè)閾值電壓兩個(gè)閾值電壓UT1 UT2.輸入電壓向單一方向輸入電壓向單一方向變化時(shí)變化時(shí),輸出電壓躍變兩次輸出電壓躍變兩次.電壓比較器電壓比較器圖圖1圖圖2圖圖3Exituoui0+UOM-UOM+uoui+uouiuoui0+UOM-

27、UOM單門(mén)限電壓比較器單門(mén)限電壓比較器1.1.過(guò)零比較器過(guò)零比較器: :（門(mén)限電平（門(mén)限電平=0=0）電壓比較器電壓比較器Exit+uouituituo+Uom-Uom例題：例題：利用電壓比較器利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲ā⒄也ㄗ優(yōu)榉讲?。單門(mén)限電壓比較器單門(mén)限電壓比較器1.1.過(guò)零比較器過(guò)零比較器: :（門(mén)限電平（門(mén)限電平=0=0）電壓比較器電壓比較器Exit+uouiUREFuoui0+Uom-UomUREFUREF為參考電壓為參考電壓當(dāng)當(dāng) ui UREF時(shí)時(shí) ： uo = +Uom當(dāng)當(dāng) ui UREF時(shí)時(shí) ： uo = -Uom 運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)2. 單門(mén)限比較器單門(mén)

28、限比較器（與參考電壓比較）（與參考電壓比較）單門(mén)限電壓比較器單門(mén)限電壓比較器電壓比較器電壓比較器Exituoui0+Uom-UomUREF當(dāng)當(dāng)ui UREF時(shí)時(shí) ： uo = -Uom 若若ui從反相端輸入從反相端輸入2. 單門(mén)限比較器單門(mén)限比較器（與參考電壓比較）（與參考電壓比較）單門(mén)限電壓比較器單門(mén)限電壓比較器電壓比較器電壓比較器運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)+uouiUREFExit+uiuoui0+UZ-UZ用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓uo UZuoui0+UOM-UOM+uoui忽略了忽略了UD3. 限幅電路限幅電路使輸出電壓穩(wěn)定使輸出電壓穩(wěn)定單門(mén)限電壓比較器單門(mén)限電壓

29、比較器電壓比較器電壓比較器Exit+uiuo UZR R_穩(wěn)幅電路的另一種形式：穩(wěn)幅電路的另一種形式：將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路上將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路上uoui0+UZ-UZR =R3. 限幅電路限幅電路使輸出電壓穩(wěn)定使輸出電壓穩(wěn)定單門(mén)限電壓比較器單門(mén)限電壓比較器電壓比較器電壓比較器ExitREFNURRRuRRRu2121211REFTPNURRUuu12 0，則閾值電壓，則閾值電壓令令單門(mén)限電壓比較器單門(mén)限電壓比較器電壓比較器電壓比較器4. 一般單限比較器一般單限比較器Exit當(dāng)當(dāng)ui UT時(shí)時(shí), uN UT時(shí)時(shí), uN up, u/0=-UOM, u0=U0L=-UZ; 若若URE

30、F0, 則電壓傳輸則電壓傳輸特性如圖特性如圖(b)4. 一般單限比較器一般單限比較器單門(mén)限電壓比較器單門(mén)限電壓比較器電壓比較器電壓比較器Exit 1).由集成運(yùn)放輸出端所接限幅電路確定電壓比較由集成運(yùn)放輸出端所接限幅電路確定電壓比較 器的輸出器的輸出U0L或或U0H. 2).寫(xiě)出寫(xiě)出uN和和uP的表達(dá)式的表達(dá)式,令令uP = uN ,解得的輸入電解得的輸入電 壓即為閾值電壓壓即為閾值電壓UT. 3).由由u0在在ui過(guò)過(guò)UT時(shí)的躍變方向決定時(shí)的躍變方向決定ui作用于集成作用于集成 運(yùn)放的哪個(gè)輸入端運(yùn)放的哪個(gè)輸入端, 當(dāng)當(dāng)ui 從從反相反相端輸入時(shí)端輸入時(shí), ui UT , u0= U0L;當(dāng)當(dāng)ui 從從同相同相端輸入時(shí)端輸入時(shí), ui UT , u0= U0H;電壓比較器電壓比較器分析電壓傳輸特性方法分析電壓傳輸特性方法: :Exit特點(diǎn)特點(diǎn):電路中使用正反饋。電路中使用正反饋。1）有正反饋，輸出飽和。）有正反饋，輸出飽和。0211000uRRRUuMMUU則+uoRR2R1uiU+電壓比較器電壓比較器遲滯比較器遲滯比較器Exit2）當(dāng)）當(dāng)uo正飽和時(shí)正飽和時(shí)(uo =+UOM) ：+OM211+UURRRUT T 3）當(dāng)）當(dāng)uo負(fù)飽和時(shí)負(fù)飽和時(shí)(uo =-UOM) ：-OM211+U