集成運(yùn)放電路基礎(chǔ)教案課件

集成運(yùn)放電路基礎(chǔ)集成運(yùn)放電路基礎(chǔ)1基本差分放大器

靜態(tài)時(shí)，由于電路結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，集電極電位相等，故輸出為零。當(dāng)溫度變化，或電源電壓波動(dòng)，將引起兩管集電極電流IC1、IC2同時(shí)增大或減小，這就是零飄現(xiàn)象，相當(dāng)于在兩管的輸入端同時(shí)加人一對(duì)大小相等、極性相同的信號(hào)ui1、ui2，稱為共模輸入信號(hào)。對(duì)于共模輸入信號(hào)，兩管的集電極電位總是相等的。若采用雙端輸出方式，輸出電壓為零，或者說，差動(dòng)放大電路的共模電壓放大倍數(shù)AC=0，即差動(dòng)放大電路可以有效地抑制零飄，換句話說，差動(dòng)放大電路，對(duì)共模信號(hào)沒有放大作用。第1頁/共64頁基本差分放大器靜態(tài)時(shí)，由于電路結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，集電極電2典型的差分放大器

由于RE的電流負(fù)反饋?zhàn)饔?，使每個(gè)管子的漂移又得到了一定程度的抑制，這樣，輸出端的漂移就進(jìn)一步減小了。顯然，RE愈大，電流負(fù)反饋?zhàn)饔糜鷱?qiáng)，因而抑制每個(gè)管子的漂移作用就愈顯著。這樣就進(jìn)一步增強(qiáng)了差動(dòng)電路抑制漂移和共模信號(hào)的能力。因此RE也稱為共模負(fù)反饋電阻。第2頁/共64頁典型的差分放大器由于RE的電流負(fù)反饋?zhàn)饔?，使每個(gè)管子3第3頁/共64頁第3頁/共64頁4第4頁/共64頁第4頁/共64頁5帶恒流源的差動(dòng)放大器

如圖3-3（a）所示，就是一個(gè)具有恒流源的差放電路，圖中：T3和R1、R2、RE3、T4、T5組成恒流源，電阻R1、R2、RE3用來調(diào)整和確定T3的靜態(tài)工作電流IC3，二極管D4、D5用作溫度補(bǔ)償。將電流源簡化，其電路如圖3-3（b）所示。(a)(b)圖3-3帶恒流源的差分放大電路第5頁/共64頁帶恒流源的差動(dòng)放大器如圖3-3（a）所示，就是一個(gè)具6第6頁/共64頁第6頁/共64頁7第7頁/共64頁第7頁/共64頁8差動(dòng)放大器的輸入、輸出方式單端輸入、單端輸出的差分放大電路

單端輸入、雙端輸出的差分放大電路雙端輸入、單端輸出差分放大電路第8頁/共64頁差動(dòng)放大器的輸入、輸出方式單端輸入、單端輸出的差分放大電路9

3.2集成運(yùn)算放大器簡介

集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)1、集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)第9頁/共64頁3.2集成運(yùn)算放大器簡介集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)102、集成運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)和管腳功能

集成運(yùn)放的圖形符號(hào)如圖3-10所示。圖中可見，集成運(yùn)放有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，輸入端輸入方式有三種從“-”端輸入(u-)稱反相輸入，輸出電壓與輸入電壓相位相反；從“+”端輸入(u+)稱同相輸入，輸出電壓與輸入電壓相位相同；從“-”、“+”兩個(gè)端輸入稱差分輸出（uId=u--u+），輸出電壓與差分輸入電壓相位相反。3-10集成運(yùn)放符號(hào)（a）國際標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)；（b）習(xí)慣通用符號(hào)。第10頁/共64頁2、集成運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)和管腳功能集成運(yùn)放的圖形11集成運(yùn)算放大器主要參數(shù)的意義第11頁/共64頁集成運(yùn)算放大器主要參數(shù)的意義第11頁/共64頁12第12頁/共64頁第12頁/共64頁13

(1)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)趨于無窮；

(2)輸入電阻趨于無窮；

(3)輸出電阻趨于零；

(4)共模抑制比趨于無窮；

(5)有無限寬的頻帶；

(6)當(dāng)輸入端u

-=u

+時(shí)，uo=0。目前，集成運(yùn)放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)均在104以上，輸入電阻達(dá)到兆歐數(shù)量級(jí)，輸出電阻在幾百歐以下。因此，作近似分析時(shí)，常常對(duì)集成運(yùn)放作理想化處理。理想集成運(yùn)算放大器的分析方法第13頁/共64頁(1)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)趨于無窮；理14集成運(yùn)放輸出電壓與差分輸入電壓之間的關(guān)系，可用圖8.19所示的電壓傳輸特性來描述。圖8.19運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性第14頁/共64頁集成運(yùn)放輸出電壓與差分輸入電壓之間的關(guān)系，可用圖8.115第15頁/共64頁第15頁/共64頁16第16頁/共64頁第16頁/共64頁173.3基本運(yùn)算電路1.反相比例運(yùn)算電路第17頁/共64頁3.3基本運(yùn)算電路1.反相比例運(yùn)算電路第17頁/共64頁182.同相比例運(yùn)算電路(a)同相比例運(yùn)算電路

(b)電壓跟隨器

第18頁/共64頁2.同相比例運(yùn)算電路(a)同相比例運(yùn)算電路(b)電壓跟隨器193.加法運(yùn)算電路第19頁/共64頁3.加法運(yùn)算電路第19頁/共64頁204.減法運(yùn)算電路第20頁/共64頁4.減法運(yùn)算電路第20頁/共64頁21第21頁/共64頁第21頁/共64頁22第22頁/共64頁第22頁/共64頁23積分與微分電路

積分運(yùn)算指集成運(yùn)放的輸出電壓與輸入電壓的積分成比例的運(yùn)算。積分運(yùn)算電路如圖3-21所示。圖中，用CF代替RF構(gòu)成反饋電路。1.積分電路

圖3-21積分運(yùn)算電路第23頁/共64頁積分與微分電路積分運(yùn)算指集成運(yùn)放的輸出電壓與輸入電壓的積242.微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算是積分運(yùn)算的逆運(yùn)算。積分電路中，電阻R1與電容CF的位置對(duì)調(diào)一下，即得微分電路，電路如圖3-22所示。圖3-22微分運(yùn)算電路第24頁/共64頁2.微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算是積分運(yùn)算的逆運(yùn)算。積分電路中，電阻25

(1)電壓比較器電壓比較電路如圖3-24所示。圖3-24電壓比較器3.4信號(hào)處理電路

信號(hào)幅度比較電路大致可分為三種：電壓比較電路、滯回比較電路和窗口比較電路。第25頁/共64頁(1)電壓比較器3.4信號(hào)處理電路信號(hào)26

圖3-25過零比較器（a）電路圖；（b）電壓傳輸特性。第26頁/共64頁圖3-25過零比較器第26頁/共64頁27圖3-26有限幅的過零比較器（a）電路圖；（b）電壓傳輸特性。第27頁/共64頁圖3-26有限幅的過零比較器第27頁/共64頁28[例3.6]設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的電壓比較器，要求如下：

UREF=2V；輸出低電平約為-6V，輸出高電平約為0.7V；當(dāng)輸入電壓大于2V時(shí)，輸出為低電平。解：因輸入電壓大于2V時(shí)，輸出為低電平。故輸入信號(hào)應(yīng)加在反相輸入端，同相輸入端加2V的參考電壓。又因輸出低電平約為-6V，輸出高電平約為0.7V，故可采用具有限幅作用的硅穩(wěn)壓管接在輸出端，它的穩(wěn)定電壓為6V。當(dāng)輸出高電平時(shí)，穩(wěn)壓管作普通二極管使用，其導(dǎo)通電壓約為0.7V，故輸出電壓為0.7V；當(dāng)輸出低電平時(shí)，穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓為6V，故輸出電壓為-6V。綜上所述，滿足設(shè)計(jì)要求的電路如圖8.38所示。第28頁/共64頁[例3.6]設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的電壓比較器，要29

圖3-27[例3.6]的電路圖第29頁/共64頁第29頁/共64頁30

2.滯回比較器滯回特性的比較器(又稱施密特觸發(fā)器)，如圖3-29所示。

3-29滯回比較器

第30頁/共64頁2.滯回比較器第30頁/共64頁31第31頁/共64頁第31頁/共64頁32

[例3.7]電路如圖3-30（a）所示，試求上、下限閾值電壓，并畫出電壓傳輸特性。（a）電路圖（b）電壓傳輸特性圖3-30[例3.7]的圖第32頁/共64頁[例3.7]電路如圖3-30（a）所示，試求上、下限閾33第33頁/共64頁第33頁/共64頁343.窗口比較器

圖3-31窗口比較器(a)電路圖；(b)電壓傳輸特性。

設(shè)UL<UH，當(dāng)UI<UL時(shí)，D2導(dǎo)通、D1截止，輸出電壓uo為高電平Uom；當(dāng)Ui>UH時(shí)，D1導(dǎo)通、D2截止，輸出電壓uo仍為高電平Uom。只有當(dāng)UL<UI<UH時(shí)，D1、D2均截止，輸出電壓uo為低電平0。第34頁/共64頁3.窗口比較器圖3-31窗口比較器設(shè)UL<UH，35有源濾波器

濾波器是一種能夠讓指定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過，而將此頻率范圍以外的信號(hào)衰減的電路。濾波器可以由無源的R、L、C等元件組成，也可以由有源的運(yùn)放加R、C等元件組成，前者稱為無源濾波器，后者稱為有源濾波器。1.基本概念

通常把能夠通過的信號(hào)頻率范圍定義為通帶，而把受衰減的信號(hào)頻率范圍稱為阻帶。按照通帶和阻帶相互不同的位置，濾波器可分為低通濾波器（LPF）、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)、帶阻濾波器(BEF)幾種類型，它們的理想幅頻特性如圖3-32所示。第35頁/共64頁有源濾波器濾波器是一種能夠讓指定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過36圖3-32各種濾波器的理想幅頻特性

(a)低通；(b)高通；(c)帶通；(d)帶阻。第36頁/共64頁圖3-32各種濾波器的理想幅頻特性第36頁/共64頁372.一階低通濾波器一階低通有源濾波器有如圖3.33所示的兩種基本電路形式。圖3.33一階低通濾波器第37頁/共64頁2.一階低通濾波器第37頁/共64頁38低通截止頻率。第38頁/共64頁低通截止頻率。第38頁/共64頁39圖3.34一階有源低通濾波器幅頻特性曲線第39頁/共64頁圖3.34一階有源低通濾波器幅頻特性曲線第39頁/共6440圖3.35二階有源低通濾波器第40頁/共64頁圖3.35二階有源低通濾波器第40頁/共64頁41圖3.35二階有源低通濾波器第41頁/共64頁圖3.35二階有源低通濾波器第41頁/共64頁423.一階高通濾波器(HPF)圖3.36高通濾波器第42頁/共64頁3.一階高通濾波器(HPF)圖3.36高通濾波器第4243高通截止頻率當(dāng)時(shí)特性曲線按+20dB十倍頻上升，可以對(duì)小于

的信號(hào)進(jìn)行抑制。同理，如果采用如圖3.36(b)所示的二階高通濾波器，其阻帶衰減程度會(huì)更劇烈，濾波效果會(huì)更好。第43頁/共64頁高通截止頻率當(dāng)時(shí)特性曲線按+244圖3.37一階高通濾波電路的幅頻特性曲線第44頁/共64頁圖3.37一階高通濾波電路的幅頻特性曲線第44頁/共64454.帶通濾波電路和帶阻濾波電路(1)帶通濾波電路。圖3.38帶通濾波電路的構(gòu)成方法第45頁/共64頁4.帶通濾波電路和帶阻濾波電路(1)帶通濾波電路。圖3.46圖3.39壓控電壓源二階帶通濾波電路第46頁/共64頁圖3.39壓控電壓源二階帶通濾波電路第46頁/共64頁47在同一條特性曲線-3dB處的通頻帶范圍為通頻帶寬度，理論可以證明

可見，值越大，頻帶越窄，選頻特性越好。第47頁/共64頁在同一條特性曲線-3dB處的通頻帶范圍為通頻帶寬度，理論可以48(2)帶阻濾波電路。圖3.40帶阻濾波電路的構(gòu)成方法

帶阻濾波電路又名陷波器。它由低通濾波電路和高通濾波電路并聯(lián)而成，兩者對(duì)某一頻段均不覆蓋，形成帶阻頻段。第48頁/共64頁(2)帶阻濾波電路。圖3.40帶阻濾波電路的構(gòu)成方法49圖3.41壓控電壓源二階帶阻濾波電路第49頁/共64頁圖3.41壓控電壓源二階帶阻濾波電路第49頁/共64頁50根據(jù)理論推導(dǎo)，該電路的電壓放大倍數(shù)為阻帶的中心頻率為(3.38)(3.40)式中：

(3.39)第50頁/共64頁根據(jù)理論推導(dǎo)，該電路的電壓放大倍數(shù)為阻帶的中心頻率為(351阻帶的中心頻率為阻帶的寬度第51頁/共64頁阻帶的中心頻率為阻帶的寬度第51頁/共64頁52不同的值的幅頻特性如圖3.41(b)所示。由圖可見，值越大，阻帶越窄，選頻特性越好。帶阻濾波電路在檢測(cè)儀表和電子系統(tǒng)中應(yīng)用較多，常用于抑制50Hz交流電源引起的干擾信號(hào)。這時(shí)帶阻中心頻率選為50Hz，使對(duì)應(yīng)于該中心頻率的電壓放大倍數(shù)為零。第52頁/共64頁不同的值的幅頻特性如圖3.41(b)所示。由圖可見，值越大，53信號(hào)轉(zhuǎn)換電路1.電壓電流轉(zhuǎn)換電路（1）接地負(fù)載電壓—電流變換器第53頁/共64頁信號(hào)轉(zhuǎn)換電路1.電壓電流轉(zhuǎn)換電路（1）接地負(fù)載電壓—電流變換54（2）懸浮負(fù)載電壓—電流變換器

圖3-43懸浮負(fù)載的電壓—電流變換器（a）反相電壓—電流變換器；（b）同相電壓—電流變換器

第54頁/共64頁（2）懸浮負(fù)載電壓—電流變換器圖3-43懸浮負(fù)載的電壓—電55第55頁/共64頁第55頁/共64頁562.精密二極管半波整流器3-45典型的高精度半波整流電路(a)電路圖；(b)電壓傳輸特性；(c)波形圖。第56頁/共64頁2.精密二極管半波整流器3-45典型的高精度半波整流電路第557第57頁/共64頁第57頁/共64頁58精密儀用放大電路1.精密差分測(cè)量放大器電壓放大倍數(shù)為第58頁/共64頁精密儀用放大電路1.精密差分測(cè)量放大器電壓放大倍數(shù)為第58592.集成精密測(cè)量放大器（1）INA101M型測(cè)量放大器圖3-47INA101M測(cè)量放大器(a)內(nèi)部電路；(b)基本應(yīng)用電路。第59頁/共64頁2.集成精密測(cè)量放大器（1）INA101M型測(cè)量放大器圖3-60（2）應(yīng)用舉例——心電信號(hào)放大電路

圖所示3-48為實(shí)用的心電信號(hào)放大電路。心電信號(hào)由安置在手腕和腳腕的電極取得，該電極稱為導(dǎo)聯(lián)。在電極和人體間涂上導(dǎo)電液，以減小接觸電阻。其中R1、C1和R2、C2用以預(yù)防電極懸空而引入干擾信號(hào)。第二級(jí)為同相比例放大，與C6一起組成低通濾波電路，這二級(jí)總的電壓放大倍數(shù)可達(dá)一萬倍，最后一級(jí)采用帶阻濾波器，構(gòu)成50Hz陷波器,減小工頻干擾。第60頁/共64頁（2）應(yīng)用舉例——心電信號(hào)放大電路圖所示3-48為實(shí)用的61圖3-48心電信號(hào)放大電路第61頁/共64頁圖3-48心電信號(hào)放大電路第61頁/共64頁623.5集成運(yùn)放使用中的問題1.選用集成運(yùn)放型號(hào)2.在使用集成運(yùn)放時(shí)應(yīng)熟悉管腳的功能3.集成運(yùn)放的消振與調(diào)零4.集成運(yùn)放的保護(hù)措施5.集成運(yùn)放電路外接電阻值的選取6.調(diào)試過程中應(yīng)注意的問題第62頁/共64頁3.5集成運(yùn)放使用中的問題1.選用集成運(yùn)放型號(hào)2.在使用631．反饋是將輸出信號(hào)的一部分或全部以通過反饋網(wǎng)絡(luò)送到輸入端。負(fù)反饋放大電路有四種不同類型。由瞬時(shí)極性判斷反饋的性質(zhì)，由輸出端判別電壓或電流反饋，由輸入端判別串聯(lián)或并聯(lián)反饋。

2．差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路形式，其特點(diǎn)是電路對(duì)稱。

3．集成運(yùn)放是一種高增益直接耦合放大器，掌握集成運(yùn)放理想化條件是分析集成運(yùn)放在線性和非線性應(yīng)用時(shí)的基本概念和重要原則。理想運(yùn)放線性應(yīng)用時(shí)，若反相輸入則有u-=u+=0、i-=i+；若同相輸入或差分輸入則有u-=u+、i-=i+

。理想運(yùn)放組成正弦波振蕩器時(shí)，關(guān)鍵是要滿足振幅條件和相位條件。本章小結(jié)第63頁/共64頁1．反饋是將輸出信號(hào)的一部分或全部以通過反饋網(wǎng)絡(luò)送64感謝您的觀看。第64頁/共64頁感謝您的觀看。第64頁/共64頁65集成運(yùn)放電路基礎(chǔ)集成運(yùn)放電路基礎(chǔ)66基本差分放大器

靜態(tài)時(shí)，由于電路結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，集電極電位相等，故輸出為零。當(dāng)溫度變化，或電源電壓波動(dòng)，將引起兩管集電極電流IC1、IC2同時(shí)增大或減小，這就是零飄現(xiàn)象，相當(dāng)于在兩管的輸入端同時(shí)加人一對(duì)大小相等、極性相同的信號(hào)ui1、ui2，稱為共模輸入信號(hào)。對(duì)于共模輸入信號(hào)，兩管的集電極電位總是相等的。若采用雙端輸出方式，輸出電壓為零，或者說，差動(dòng)放大電路的共模電壓放大倍數(shù)AC=0，即差動(dòng)放大電路可以有效地抑制零飄，換句話說，差動(dòng)放大電路，對(duì)共模信號(hào)沒有放大作用。第1頁/共64頁基本差分放大器靜態(tài)時(shí)，由于電路結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，集電極電67典型的差分放大器

由于RE的電流負(fù)反饋?zhàn)饔?，使每個(gè)管子的漂移又得到了一定程度的抑制，這樣，輸出端的漂移就進(jìn)一步減小了。顯然，RE愈大，電流負(fù)反饋?zhàn)饔糜鷱?qiáng)，因而抑制每個(gè)管子的漂移作用就愈顯著。這樣就進(jìn)一步增強(qiáng)了差動(dòng)電路抑制漂移和共模信號(hào)的能力。因此RE也稱為共模負(fù)反饋電阻。第2頁/共64頁典型的差分放大器由于RE的電流負(fù)反饋?zhàn)饔茫姑總€(gè)管子68第3頁/共64頁第3頁/共64頁69第4頁/共64頁第4頁/共64頁70帶恒流源的差動(dòng)放大器

如圖3-3（a）所示，就是一個(gè)具有恒流源的差放電路，圖中：T3和R1、R2、RE3、T4、T5組成恒流源，電阻R1、R2、RE3用來調(diào)整和確定T3的靜態(tài)工作電流IC3，二極管D4、D5用作溫度補(bǔ)償。將電流源簡化，其電路如圖3-3（b）所示。(a)(b)圖3-3帶恒流源的差分放大電路第5頁/共64頁帶恒流源的差動(dòng)放大器如圖3-3（a）所示，就是一個(gè)具71第6頁/共64頁第6頁/共64頁72第7頁/共64頁第7頁/共64頁73差動(dòng)放大器的輸入、輸出方式單端輸入、單端輸出的差分放大電路

單端輸入、雙端輸出的差分放大電路雙端輸入、單端輸出差分放大電路第8頁/共64頁差動(dòng)放大器的輸入、輸出方式單端輸入、單端輸出的差分放大電路74

3.2集成運(yùn)算放大器簡介

集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)1、集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)第9頁/共64頁3.2集成運(yùn)算放大器簡介集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)752、集成運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)和管腳功能

集成運(yùn)放的圖形符號(hào)如圖3-10所示。圖中可見，集成運(yùn)放有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，輸入端輸入方式有三種從“-”端輸入(u-)稱反相輸入，輸出電壓與輸入電壓相位相反；從“+”端輸入(u+)稱同相輸入，輸出電壓與輸入電壓相位相同；從“-”、“+”兩個(gè)端輸入稱差分輸出（uId=u--u+），輸出電壓與差分輸入電壓相位相反。3-10集成運(yùn)放符號(hào)（a）國際標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)；（b）習(xí)慣通用符號(hào)。第10頁/共64頁2、集成運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)和管腳功能集成運(yùn)放的圖形76集成運(yùn)算放大器主要參數(shù)的意義第11頁/共64頁集成運(yùn)算放大器主要參數(shù)的意義第11頁/共64頁77第12頁/共64頁第12頁/共64頁78

(1)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)趨于無窮；

(2)輸入電阻趨于無窮；

(3)輸出電阻趨于零；

(4)共模抑制比趨于無窮；

(5)有無限寬的頻帶；

(6)當(dāng)輸入端u

-=u

+時(shí)，uo=0。目前，集成運(yùn)放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)均在104以上，輸入電阻達(dá)到兆歐數(shù)量級(jí)，輸出電阻在幾百歐以下。因此，作近似分析時(shí)，常常對(duì)集成運(yùn)放作理想化處理。理想集成運(yùn)算放大器的分析方法第13頁/共64頁(1)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)趨于無窮；理79集成運(yùn)放輸出電壓與差分輸入電壓之間的關(guān)系，可用圖8.19所示的電壓傳輸特性來描述。圖8.19運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性第14頁/共64頁集成運(yùn)放輸出電壓與差分輸入電壓之間的關(guān)系，可用圖8.180第15頁/共64頁第15頁/共64頁81第16頁/共64頁第16頁/共64頁823.3基本運(yùn)算電路1.反相比例運(yùn)算電路第17頁/共64頁3.3基本運(yùn)算電路1.反相比例運(yùn)算電路第17頁/共64頁832.同相比例運(yùn)算電路(a)同相比例運(yùn)算電路

(b)電壓跟隨器

第18頁/共64頁2.同相比例運(yùn)算電路(a)同相比例運(yùn)算電路(b)電壓跟隨器843.加法運(yùn)算電路第19頁/共64頁3.加法運(yùn)算電路第19頁/共64頁854.減法運(yùn)算電路第20頁/共64頁4.減法運(yùn)算電路第20頁/共64頁86第21頁/共64頁第21頁/共64頁87第22頁/共64頁第22頁/共64頁88積分與微分電路

積分運(yùn)算指集成運(yùn)放的輸出電壓與輸入電壓的積分成比例的運(yùn)算。積分運(yùn)算電路如圖3-21所示。圖中，用CF代替RF構(gòu)成反饋電路。1.積分電路

圖3-21積分運(yùn)算電路第23頁/共64頁積分與微分電路積分運(yùn)算指集成運(yùn)放的輸出電壓與輸入電壓的積892.微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算是積分運(yùn)算的逆運(yùn)算。積分電路中，電阻R1與電容CF的位置對(duì)調(diào)一下，即得微分電路，電路如圖3-22所示。圖3-22微分運(yùn)算電路第24頁/共64頁2.微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算是積分運(yùn)算的逆運(yùn)算。積分電路中，電阻90

(1)電壓比較器電壓比較電路如圖3-24所示。圖3-24電壓比較器3.4信號(hào)處理電路

信號(hào)幅度比較電路大致可分為三種：電壓比較電路、滯回比較電路和窗口比較電路。第25頁/共64頁(1)電壓比較器3.4信號(hào)處理電路信號(hào)91

圖3-25過零比較器（a）電路圖；（b）電壓傳輸特性。第26頁/共64頁圖3-25過零比較器第26頁/共64頁92圖3-26有限幅的過零比較器（a）電路圖；（b）電壓傳輸特性。第27頁/共64頁圖3-26有限幅的過零比較器第27頁/共64頁93[例3.6]設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的電壓比較器，要求如下：

UREF=2V；輸出低電平約為-6V，輸出高電平約為0.7V；當(dāng)輸入電壓大于2V時(shí)，輸出為低電平。解：因輸入電壓大于2V時(shí)，輸出為低電平。故輸入信號(hào)應(yīng)加在反相輸入端，同相輸入端加2V的參考電壓。又因輸出低電平約為-6V，輸出高電平約為0.7V，故可采用具有限幅作用的硅穩(wěn)壓管接在輸出端，它的穩(wěn)定電壓為6V。當(dāng)輸出高電平時(shí)，穩(wěn)壓管作普通二極管使用，其導(dǎo)通電壓約為0.7V，故輸出電壓為0.7V；當(dāng)輸出低電平時(shí)，穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓為6V，故輸出電壓為-6V。綜上所述，滿足設(shè)計(jì)要求的電路如圖8.38所示。第28頁/共64頁[例3.6]設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的電壓比較器，要94

圖3-27[例3.6]的電路圖第29頁/共64頁第29頁/共64頁95

2.滯回比較器滯回特性的比較器(又稱施密特觸發(fā)器)，如圖3-29所示。

3-29滯回比較器

第30頁/共64頁2.滯回比較器第30頁/共64頁96第31頁/共64頁第31頁/共64頁97

[例3.7]電路如圖3-30（a）所示，試求上、下限閾值電壓，并畫出電壓傳輸特性。（a）電路圖（b）電壓傳輸特性圖3-30[例3.7]的圖第32頁/共64頁[例3.7]電路如圖3-30（a）所示，試求上、下限閾98第33頁/共64頁第33頁/共64頁993.窗口比較器

圖3-31窗口比較器(a)電路圖；(b)電壓傳輸特性。

設(shè)UL<UH，當(dāng)UI<UL時(shí)，D2導(dǎo)通、D1截止，輸出電壓uo為高電平Uom；當(dāng)Ui>UH時(shí)，D1導(dǎo)通、D2截止，輸出電壓uo仍為高電平Uom。只有當(dāng)UL<UI<UH時(shí)，D1、D2均截止，輸出電壓uo為低電平0。第34頁/共64頁3.窗口比較器圖3-31窗口比較器設(shè)UL<UH，100有源濾波器

濾波器是一種能夠讓指定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過，而將此頻率范圍以外的信號(hào)衰減的電路。濾波器可以由無源的R、L、C等元件組成，也可以由有源的運(yùn)放加R、C等元件組成，前者稱為無源濾波器，后者稱為有源濾波器。1.基本概念

通常把能夠通過的信號(hào)頻率范圍定義為通帶，而把受衰減的信號(hào)頻率范圍稱為阻帶。按照通帶和阻帶相互不同的位置，濾波器可分為低通濾波器（LPF）、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)、帶阻濾波器(BEF)幾種類型，它們的理想幅頻特性如圖3-32所示。第35頁/共64頁有源濾波器濾波器是一種能夠讓指定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過101圖3-32各種濾波器的理想幅頻特性

(a)低通；(b)高通；(c)帶通；(d)帶阻。第36頁/共64頁圖3-32各種濾波器的理想幅頻特性第36頁/共64頁1022.一階低通濾波器一階低通有源濾波器有如圖3.33所示的兩種基本電路形式。圖3.33一階低通濾波器第37頁/共64頁2.一階低通濾波器第37頁/共64頁103低通截止頻率。第38頁/共64頁低通截止頻率。第38頁/共64頁104圖3.34一階有源低通濾波器幅頻特性曲線第39頁/共64頁圖3.34一階有源低通濾波器幅頻特性曲線第39頁/共64105圖3.35二階有源低通濾波器第40頁/共64頁圖3.35二階有源低通濾波器第40頁/共64頁106圖3.35二階有源低通濾波器第41頁/共64頁圖3.35二階有源低通濾波器第41頁/共64頁1073.一階高通濾波器(HPF)圖3.36高通濾波器第42頁/共64頁3.一階高通濾波器(HPF)圖3.36高通濾波器第42108高通截止頻率當(dāng)時(shí)特性曲線按+20dB十倍頻上升，可以對(duì)小于

的信號(hào)進(jìn)行抑制。同理，如果采用如圖3.36(b)所示的二階高通濾波器，其阻帶衰減程度會(huì)更劇烈，濾波效果會(huì)更好。第43頁/共64頁高通截止頻率當(dāng)時(shí)特性曲線按+2109圖3.37一階高通濾波電路的幅頻特性曲線第44頁/共64頁圖3.37一階高通濾波電路的幅頻特性曲線第44頁/共641104.帶通濾波電路和帶阻濾波電路(1)帶通濾波電路。圖3.38帶通濾波電路的構(gòu)成方法第45頁/共64頁4.帶通濾波電路和帶阻濾波電路(1)帶通濾波電路。圖3.111圖3.39壓控電壓源二階帶通濾波電路第46頁/共64頁圖3.39壓控電壓源二階帶通濾波電路第46頁/共64頁112在同一條特性曲線-3dB處的通頻帶范圍為通頻帶寬度，理論可以證明

可見，值越大，頻帶越窄，選頻特性越好。第47頁/共64頁在同一條特性曲線-3dB處的通頻帶范圍為通頻帶寬度，理論可以113(2)帶阻濾波電路。圖3.40帶阻濾波電路的構(gòu)成方法

帶阻濾波電路又名陷波器。它由低通濾波電路和高通濾波電路并聯(lián)而成，兩者對(duì)某一頻段均不覆蓋，形成帶阻頻段。第48頁/共64頁(2)帶阻濾波電路。圖3.40帶阻濾波電路的構(gòu)成方法114圖3.41壓控電壓源二階帶阻濾波電路第49頁/共64頁圖3.41壓控電壓源二階帶阻濾波電路第49頁/共64頁115根據(jù)理論推導(dǎo)，該電路的電壓放大倍數(shù)為阻帶的中心頻率為(3.38)(3.40)式中：

(3.39)第50頁/共64頁根據(jù)理論推導(dǎo)，該電路的電壓放大倍數(shù)為阻帶的中心頻率為(3116阻帶的中心頻率為阻帶的寬度第51頁/共64頁阻帶的中心頻率為阻帶的寬度第51頁/共64頁117不同的值的幅頻特性如圖3.41(b)所示。由圖可見，值越大，阻帶越窄，選頻特性越好。帶阻濾波電路在檢測(cè)儀表和電子系統(tǒng)中應(yīng)用較多，常用于抑制50Hz交流電源引起的干擾信號(hào)。這時(shí)帶阻中心頻率選為50Hz，使對(duì)應(yīng)于該中心頻率的電壓放大倍數(shù)為零。第52頁/共64頁不同的值的幅頻特性如圖3.41(b)所示。由圖可見，值越大，118信