我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件

第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用

集成電路是一個不可分割的整體，具有其自身的參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)。模擬集成電路種類較多，本章主要介紹集成運(yùn)算放大器，最后簡要介紹了音頻放大器、乘法器及三端穩(wěn)壓器。

第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用集成電路是一個不可分割的第6章第1課在本次課中，我們將介紹集成電路的概念、集成運(yùn)放的組成；反饋、開環(huán)、閉環(huán)的概念；集成運(yùn)算放大器的理想化條件、線性應(yīng)用時“虛短”、“虛斷”、“虛地”等重要概念。第6章第1課在本次課中，我們將介紹集成電路的概念、集成運(yùn)放的相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“集成運(yùn)算放大器的符號、參數(shù)、理想化條件；反饋的概念與集成運(yùn)放的兩種工作狀態(tài)及結(jié)論”等知識點，通過本課學(xué)習(xí)，應(yīng)理解理解集成電路是一個不可分割的整體，理解集成運(yùn)算放大器的理想化條件、開環(huán)、閉環(huán)兩種工作狀態(tài)及其重要結(jié)論；理解“虛短”、“虛斷”、“虛地”的含義

相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“集成運(yùn)算放大器的符號、參數(shù)、理一．什么是集成電路上一章介紹的用三極管、場效應(yīng)管等組成的放大電路稱為分立元件電子電路。如果在一塊微小的半導(dǎo)體基片上，將用晶體管（或場效應(yīng)管）組成的實現(xiàn)特定功能的電子電路制造出來，這樣的電子電路稱為集成電路（解釋）。

集成電路是一個不可分割的整體，體積小，重量輕，減少了電路的焊接點，具有更好的可靠性，帶來了從設(shè)計理論到方法的新的革命一．什么是集成電路上一章介紹的用三極管、場效應(yīng)管等組成的放大二．集成運(yùn)算放大器的組成集成運(yùn)算放大器是一種高增益的直接耦合放大器，簡稱集成運(yùn)放或運(yùn)放。集成運(yùn)放的組成方框圖如圖所示1）輸入級：獲取輸入信號（常用差動放大器實現(xiàn)）2）中間級：提供較高的電壓放大倍數(shù)（常用多級放大器實現(xiàn)）3）輸出級：提供一定的電壓變化和電流變化（互補(bǔ)輸出級）4）偏置電路：提供各級靜態(tài)工作電流（由恒流源電路組成）各級電路的原理及特點上一章做過介紹二．集成運(yùn)算放大器的組成集成運(yùn)算放大器是一種高增益的直接耦合三．集成運(yùn)放的符號、類型集成電路是一個不可分割的整體，可用電路符號及其參數(shù)描述(見下頁)其性能，電路符號如下：

由圖可看出，集成運(yùn)算放大器具有同相（“+”號端）、反相（“-”號端）兩個輸入端

（a）圖為理想運(yùn)放符號，（b）圖為實際運(yùn)放的簡化畫法三．集成運(yùn)放的符號、類型集成電路是一個不可分割的整體，可用我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件

當(dāng)同相端接地，反相端接輸入ui時，輸出uo與輸入ui反相，如圖8-1-3（a）

若反相端接地，同相端接輸入ui時，輸出uo與輸入ui同相，如圖8-1-3（b）

集成運(yùn)放類型較多，型號各異，可分為通用型和專用型兩大類

通用型運(yùn)放的各項指標(biāo)適中，基本上兼顧各方面應(yīng)用，如F007（如圖8-1-4）

專用型集成運(yùn)放主要有高輸入阻抗型、高速型、高壓型、大功率型、寬帶型、低功耗型等多種類型當(dāng)同相端接地，反相端接輸入ui時，輸出uo與輸入ui反相

四、反饋將輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部以某種方式回送到電路的輸入端，使輸入量（電壓或電流）發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為反饋具有反饋的放大電路包括基本放大電路及反饋網(wǎng)絡(luò)兩個部分，其組成框圖如圖8-1-4所示（下圖）由圖可以看出，具有反饋的放大電路中，信號具有兩條傳輸途徑。一條是正向傳輸途徑，信號經(jīng)放大電路從輸入端傳向輸出端。該放大電路稱為基本放大電路。另一條是反向傳輸路徑，輸出信號通過某通道經(jīng)放大電路從輸出端傳向輸入端。該通道稱為反饋網(wǎng)絡(luò)四、反饋判斷電路有無反饋，可以根據(jù)輸入端與輸出端是否存在反饋網(wǎng)絡(luò)來判斷。請判斷下面各圖的反饋情況左圖、右圖存在反饋網(wǎng)絡(luò)，有反饋。中間的圖不存在反饋網(wǎng)絡(luò)，無反饋判斷電路有無反饋，可以根據(jù)輸入端與輸出端是否存在反饋網(wǎng)絡(luò)來判

反饋有正反饋、負(fù)反饋之分。反饋的正負(fù)也稱為反饋的極性。若反饋信號在輸入端與輸入信號相加，使凈輸入信號增加，稱為正反饋；若反饋信號在輸入端與輸入信號相加，使凈輸入信號減小，稱為負(fù)反饋。請判斷上圖的反饋極性

圖中，當(dāng)輸入信號ui增大時，由同相輸入端的含義，放大器A1的輸出uO1也增大，uO1加在放大器A2的同相輸入端，將使輸出uO增大，輸入uO反饋到輸入端，反饋信號uf增大，使差模輸入ud減小，可見，級間反饋極性（反饋元件為R5）為負(fù)反饋

反饋有正反饋、負(fù)反饋之分。反饋的正負(fù)也稱為反饋的極性。

類似可判斷放大器A2的反饋極性（反饋元件為R4）也為負(fù)反饋。在實際應(yīng)用中，常使用反饋技術(shù)來穩(wěn)定放大電路的放大倍數(shù)

類似可判斷放大器A2的反饋極性（反饋元件為R4）也為負(fù)反五．理想運(yùn)放的兩種工作狀態(tài)

運(yùn)放的性能通過技術(shù)指標(biāo)來描述，將運(yùn)放性能技術(shù)指標(biāo)理想化即稱理想運(yùn)放。理想運(yùn)放的條件如右開環(huán)電壓放大倍數(shù)

Auo→∞差模輸入電阻rid→∞開環(huán)輸出電阻

ro→0、

共模抑制比KCMRR→∞實際運(yùn)放的上述技術(shù)指標(biāo)與理想運(yùn)算放大器接近一般將其視為理想運(yùn)放后進(jìn)行分析

集成運(yùn)放是一個不可分割的整體，具有開環(huán)、閉環(huán)兩種工作狀態(tài)

五．理想運(yùn)放的兩種工作狀態(tài)運(yùn)放的性能通過技術(shù)指標(biāo)來描述，

當(dāng)運(yùn)放開環(huán)工作時，無輸出到輸入的反饋

因為理想運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo→∞，所以，一個微弱的差模輸入信號將使輸出為極值，故將運(yùn)放開環(huán)工作稱為運(yùn)放工作在飽和區(qū)（也叫非線性區(qū)）。由此可得出運(yùn)放工作在非線性區(qū)的兩點結(jié)論輸出電壓uo只有兩種狀態(tài)：Uopp或-Uopp（Uopp為最大輸出電壓）

同相輸入端與反相輸入端的輸入電流都等于零（I+=I_≈0）

當(dāng)運(yùn)放開環(huán)工作時，無輸出到輸入的反饋左圖所示運(yùn)放電路中，有輸出到輸入的反饋，運(yùn)放閉環(huán)工作。若反饋類型為負(fù)反饋，那么輸出與輸入滿足線性關(guān)系，稱運(yùn)放工作在線性區(qū)。集成運(yùn)放兩個輸入端之間的電壓幾乎等于零，如同將該兩點短路一樣，稱為“虛短”（解釋）

同相輸入端與反相輸入端的電流幾乎都等于零，如同該兩點被斷開一樣，稱為“虛斷”若反向端有輸入，同相端接“地”（如圖8-2-1），反相輸入端的電位接近于“地”電位，稱為“虛地”

左圖所示運(yùn)放電路中，有輸出到輸入的反饋，運(yùn)放閉環(huán)工作。若反饋可通過幾個例題理解【例1】（書P245-例8.1.1）

請計算圖8-1-9示電路的電壓輸出表達(dá)式及輸入、輸出電阻輸出uo與輸入ui為線性比例關(guān)系，相位相同，故稱為同相比例運(yùn)算電路

可通過幾個例題理解輸出uo與輸入ui為線性比例關(guān)系，相位相同我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件第6章第2課

在本次課中，我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路、差動比例運(yùn)算電路介紹如何用集成運(yùn)放構(gòu)成放大電路及信號的加、減運(yùn)算。第6章第2課在本次課中，我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路、差動相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)

本課涉及“如何用集成運(yùn)放構(gòu)成放大電路及信號的加、減運(yùn)算”等知識點，通過本課學(xué)習(xí)，應(yīng)理解反相、同相、差動比例三種基本運(yùn)放電路及其應(yīng)用相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“如何用集成運(yùn)放構(gòu)成放同相比例運(yùn)算放大器同相比例運(yùn)算放大器一．反相比例運(yùn)算電路（解釋書P246-例8.2.1）放大功能是集成運(yùn)放的基本功能，利用集成運(yùn)放可方便構(gòu)成各種要求的放大器

同相（回顧）、反相比例運(yùn)算電路是集成運(yùn)放線性應(yīng)用的基礎(chǔ)電路。

電壓輸出表達(dá)式如左輸出uo與輸入ui為線性比例關(guān)系，相位相反，故稱為反相比例運(yùn)算電路

一．反相比例運(yùn)算電路（解釋書P246-例8.2.1）放大功能二．差動比例運(yùn)算電路（解釋書P247-例8.2.2）同相、反相比例運(yùn)算電路是集成運(yùn)放線性應(yīng)用的基礎(chǔ)電路將它們線性疊加，可構(gòu)成差動比例運(yùn)算電路。當(dāng)Rf=R3、R1=R2時，有

輸出uo與輸入的差（ui2-ui1）為線性比例關(guān)系，故稱為差動比例運(yùn)算電路

二．差動比例運(yùn)算電路（解釋書P247-例8.2.2）同相、反

同相、反相比例運(yùn)算電路、差動比例運(yùn)算電路是集成運(yùn)放線性應(yīng)用的三種基本電路，利用它們可構(gòu)成各種放大電路。可通過幾個應(yīng)用（接下來的幾頁）來理解同相、反相比例運(yùn)算電路、差動比例運(yùn)算電路是集成運(yùn)放線性應(yīng)書P248-例8.2.3書P248-例8.2.3我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件書P248-例8.2.4書P248-例8.2.4三．用集成運(yùn)放實現(xiàn)信號加減信號運(yùn)算是集成運(yùn)算放大器的另一基本功能。可方便地利用同相、反相、差動比例運(yùn)算電路實現(xiàn)信號的加、減運(yùn)算將ui1、ui2視為信號源，由疊加原理，輸出uo為ui1、ui2單獨作用產(chǎn)生響應(yīng)的代數(shù)和，有當(dāng)R11=R12=R1時，有用反相比例運(yùn)算電路實現(xiàn)加法的電路如左輸出電壓與輸入電壓之和成比例關(guān)系，故稱為加法運(yùn)算電路三．用集成運(yùn)放實現(xiàn)信號加減信號運(yùn)算是集成運(yùn)算放大器的另一基也可用同相比例運(yùn)算電路實現(xiàn)加法，電路如圖8-3-2。當(dāng)Rf=2R時，有（解釋書P251）

可見，圖8-3-2示同相比例運(yùn)算電路實現(xiàn)了加法功能。

差動比例運(yùn)算電路的輸出電壓與輸入電壓之差成比例關(guān)系，故又稱為減法運(yùn)算電路。

可通過一個例題（下一頁）進(jìn)一步理解也可用同相比例運(yùn)算電路實現(xiàn)加法，電路如圖8-3-2。當(dāng)Rf=書P251-例8.3.1書P251-例8.3.1第6章第3課

在本次課中，我們將介紹積分、微分電路及如何用集成運(yùn)放構(gòu)成濾波器

第6章第3課在本次課中，我們將介紹積分、微分電路及如何用相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)

本課涉及“積分、微分電路及如何用集成運(yùn)放構(gòu)成濾波器”等知識點，通過本課學(xué)習(xí)，應(yīng)了解集成運(yùn)放在信號處理、濾波、電壓比較等方面的應(yīng)用相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“積分、微分電路及如何一．積分運(yùn)算電路輸出電壓與輸入電壓成積分關(guān)系的電路稱為積分運(yùn)算電路。用集成運(yùn)放構(gòu)成的積分運(yùn)算電路如圖8-3-4由運(yùn)放的性質(zhì)及電容元件伏安關(guān)系的積分式，有

由上式知，上圖示電路實現(xiàn)了輸出uO對輸入信號ui的積分

一．積分運(yùn)算電路輸出電壓與輸入電壓成積分關(guān)系的電路稱為積分運(yùn)當(dāng)輸入信號ui為直流信號U時，輸出由左式，隨著時間的推移，輸出將線性增長。顯然，集成運(yùn)放的輸出不可能無限制的增長，當(dāng)積分時間足夠長時，集成運(yùn)放將進(jìn)入非線性區(qū)（如圖8-3-5），輸出與輸入不再保持積分關(guān)系

由第四章第五節(jié)知，在一階RC電路中，當(dāng)輸出信號取自電容時，在一定條件下，輸出信號與輸入信號滿足近似積分關(guān)系

在該電路中，當(dāng)輸入一定時，輸出隨電容元件的充電按指數(shù)規(guī)律變化，線性度較差

當(dāng)輸入信號ui為直流信號U時，輸出由左式，隨著時間的推移，由用集成運(yùn)放構(gòu)成的積分運(yùn)算電路，其充電電流基本恒定，具有較好的線性度，因此，在信號運(yùn)算、控制和測量系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用

由用集成運(yùn)放構(gòu)成的積分運(yùn)算電路，其充電電流基本恒定，具有較好二．微分運(yùn)算電路（解釋）微分運(yùn)算是積分運(yùn)算的逆運(yùn)算，只需將圖8-3-4中反相輸入端的電阻和反饋電容調(diào)換位置，就成為微分運(yùn)算電路

由上式，左圖示電路實現(xiàn)了輸出uO對輸入信號ui的微分

二．微分運(yùn)算電路（解釋）微分運(yùn)算是積分運(yùn)算的逆運(yùn)算，只需將圖我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件

可通過幾個例題進(jìn)一步理解,見接下來的幾頁。

可通過幾個例題進(jìn)一步理解,見接下來的幾頁。書P253-例8.3.2書P253-例8.3.2我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件三．補(bǔ)充講解頻率特性把電路響應(yīng)與頻率的關(guān)系稱為電路的頻率特性或頻率響應(yīng)

在電力系統(tǒng)中，電源頻率一般是固定的，這與前面幾節(jié)所討論的正弦交流電路是一致的。

在電子技術(shù)及控制系統(tǒng)中，常需研究電路在不同頻率信號激勵下響應(yīng)隨頻率變化的情況，研究響應(yīng)與與頻率的關(guān)系三．補(bǔ)充講解頻率特性把電路響應(yīng)與頻率的關(guān)系稱為電路的頻率特性1．RC

低通濾波器

電容元件的容抗、電感元件的感抗；當(dāng)激勵頻率改變時，其電抗值、感抗值將隨著改變。

RC、RL電路接不同頻率的輸入信號（激勵）時，將產(chǎn)生不同頻率的輸出信號(響應(yīng))

。

將這種電路接在輸入和輸出之間，可讓某一頻帶內(nèi)的信號容易通過。而不需要的其它頻率的信號不容易通過，這種電路稱為濾波器。1．RC低通濾波器電容元件的容抗、電感元件的感抗；當(dāng)

常采用傳遞函數(shù)（或轉(zhuǎn)移函數(shù)）來分析電路的頻率特性。

電路的輸出電壓與輸入電壓的比值稱為電路的傳遞函數(shù)，用T（jω）表示，它是一個復(fù)數(shù)由相量圖可寫出RC低通濾波器的傳遞函數(shù)（解釋）

幅頻特性函數(shù)

相頻特性函數(shù)

常采用傳遞函數(shù)（或轉(zhuǎn)移函數(shù)）來分析電路的頻率特性。電由幅頻特性函數(shù)、相頻特性函數(shù)可做出電路的幅頻特性曲線和相頻特性曲線如左圖（解釋）

幅頻特性函數(shù)

相頻特性函數(shù)

幅頻特性表明，對同樣大小的輸入電壓來說，頻率越高，輸出電壓就越小。在直流時，輸出電壓最大，恰等于輸入電壓。因此，低頻正弦信號要比高頻正弦信號更容易通過這一電路，這一電路稱為RC低通濾波器。由幅頻特性函數(shù)、相頻特性函數(shù)可做出電路的幅頻特性曲線和相頻特從相頻特性來看，這一電路稱為滯后網(wǎng)絡(luò)。相頻特性函數(shù)

ω0稱為半功率點角頻率，也稱為截止角頻率（解釋,見下頁），

有

ω=ω0從相頻特性來看，這一電路稱為滯后網(wǎng)絡(luò)。相頻特性函數(shù)

ω我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件四．用集成運(yùn)放構(gòu)成濾波器所謂濾波器，就是一種選頻電路。它能選出有用的信號，而抑制無用的信號，使一定頻率范圍內(nèi)的信號能順利通過，衰減很小，而在頻率范圍以外的信號不易通過，衰減很大

濾波器在本書第二章第8節(jié)已做過介紹。由該部分內(nèi)容知，可用一階RC電路實現(xiàn)高通或低通濾波，但由于一階RC電路的固有頻率受外部電路的改變而波動，穩(wěn)定性較差，應(yīng)用受到很大限制。

用集成運(yùn)放構(gòu)成濾波器的方法如上圖

用集成運(yùn)放構(gòu)成的濾波器由同相比例運(yùn)算電路和RC網(wǎng)絡(luò)組成的無源濾波器兩部分組成，稱為有源濾波器四．用集成運(yùn)放構(gòu)成濾波器所謂濾波器，就是一種選頻電路。它能，由式8-1-1（同相比例運(yùn)算放大器），有

可見，用集成運(yùn)放構(gòu)成的濾波器具有和其內(nèi)部包含的無源濾波器基本相同的頻率特性及和集成運(yùn)放基本相同的負(fù)載特性假定無源濾波器的輸出為

，由式8-1-1（同相比例運(yùn)算放大器），有可見，用集二階低通有源濾波器二階低通有源濾波器

可通過幾個例題進(jìn)一步理解

可通過幾個例題進(jìn)一步理解我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件五．電壓比較器理想運(yùn)放開環(huán)工作時，其輸出電壓uo只有兩種狀態(tài)：Uopp或-Uopp（Uopp為最大輸出電壓），由此可構(gòu)成電壓比較器

左圖示電路中，UR為參考電壓，ui為輸入電壓根據(jù)理想運(yùn)放工作在開環(huán)時的特點當(dāng)ui<UR時，uo=+Uopp；當(dāng)ui>UR時，uo=-Uopp。可得輸出波形如上五．電壓比較器理想運(yùn)放開環(huán)工作時，其輸出電壓uo只有兩種狀態(tài)

可見，電壓比較器輸入的是模擬量，輸出為數(shù)字量當(dāng)UR=0時，電壓比較器為輸入電壓和零電平的比較器，稱為過零比較器（解釋）電路、電壓傳輸特性如上圖可通過一個例題（下一頁）進(jìn)一步理解可見，電壓比較器輸入的是模擬量，輸出為數(shù)字量可通過一個例我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件

單門限比較器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但抗干擾能力差，采用滯回比較器（也叫施密特觸發(fā)器）可較好解決這一問題

滯回比較器電路如左上圖，可求出電壓傳輸特性如右上圖（解釋，見下頁）

單門限比較器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但抗干擾能力差，采用滯回比較器我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件基本電壓比較器基本電壓比較器施密特電壓比較器（正反饋）施密特電壓比較器（正反饋）第6章第4課在本次課中，我們將介紹反饋的分類、負(fù)反饋在運(yùn)放電路中的作用及四種組態(tài)；振蕩等。

第6章第4課在本次課中，我們將介紹反饋的分類、負(fù)反饋在運(yùn)放電相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“運(yùn)放電路中的負(fù)反饋、振蕩”等知識點，通過本課學(xué)習(xí)，應(yīng)了解集成運(yùn)放在振蕩方面的應(yīng)用及利用反饋理論分析運(yùn)放電路的方法；相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“運(yùn)放電路中的負(fù)反饋、振蕩”等知一．負(fù)反饋的四種組態(tài)負(fù)反饋是穩(wěn)定放大電路放大倍數(shù)及輸出的有效手段

按照反饋信號的取樣對象，負(fù)反饋可分為電壓反饋和電流反饋。

電壓反饋可穩(wěn)定輸出電壓，電流反饋可穩(wěn)定輸出電流理解負(fù)反饋對于更好地理解應(yīng)用運(yùn)放電路有十分重要的意義若輸出電壓為零，反饋信號也為零，此反饋為電壓反饋；若反饋信號不為零，則為電流反饋因此，左圖為電壓反饋；右圖為電流反饋，一．負(fù)反饋的四種組態(tài)負(fù)反饋是穩(wěn)定放大電路放大倍數(shù)及輸出的有根據(jù)反饋信號在輸入端的聯(lián)接方式，

如果在輸入端反饋信號以電壓形式疊加，稱為串聯(lián)反饋；若以電流形式疊加，稱為并聯(lián)反饋

判斷方法如下：凈輸入電壓減小是串聯(lián)反饋；凈輸入電流減小為并聯(lián)反饋負(fù)反饋又可分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋

因此，左圖為串聯(lián)反饋；右圖為并聯(lián)反饋可將負(fù)反饋分為四種組態(tài)電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋根據(jù)反饋信號在輸入端的聯(lián)接方式，如果在輸入端反饋信號以電二．從反饋的角度計算運(yùn)放電路負(fù)反饋是穩(wěn)定放大電路放大倍數(shù)及輸出的有效手段

上圖示反饋電路模型中，A是基本放大電路的放大倍數(shù)，F(xiàn)為反饋系數(shù)可從反饋的角度計算工作在線性區(qū)的運(yùn)放電路

當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)斷開，具有反饋的放大電路處于開環(huán)工作狀態(tài)時，反饋信號Xf=0

，有因此，A又稱為開環(huán)放大倍數(shù)當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)接通時，具有反饋的放大電路處于閉環(huán)工作狀態(tài)，相應(yīng)的輸出、輸入比稱為閉環(huán)放大倍數(shù)，記為Af，有當(dāng)AF》1（具有反饋網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)放電路一般均滿足AF》1）時，有可求出不同組態(tài)的廣義放大倍數(shù)Af。通過Af可求出閉環(huán)電壓放大倍數(shù)AUf及其它物理量

二．從反饋的角度計算運(yùn)放電路負(fù)反饋是穩(wěn)定放大電路放大倍數(shù)及1、電壓串聯(lián)負(fù)反饋

如左圖示電路反饋信號取自輸出電壓uO，經(jīng)Rf接到運(yùn)放反相輸入端后經(jīng)R1接地。設(shè)ui為正，則輸出電壓uO為正，反饋信號uf實際方向如圖所示，它與輸入信號ui在輸入端疊加，使凈輸入電壓ud減小，故為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。由式8-4-1、8-4-3(P259)，有

上述結(jié)果與【例8.1.1,P245】的計算結(jié)果一致。1、電壓串聯(lián)負(fù)反饋如左圖示電路反饋信號取自輸出電壓uO，2、電壓并聯(lián)負(fù)反饋

如左圖示電路其反饋信號取自輸出電壓uO，經(jīng)Rf接到運(yùn)放反相輸入端。設(shè)ui為正，則輸出電壓uO為負(fù)。此時，反相輸入端電位（近似等于零）高于輸出端電位，反饋電流if、輸入電流i1實際方向如圖所示，if與電流i1在輸入端疊加，使凈輸入電流id減小，故為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。由式8-4-1、8-4-3，有上述結(jié)果與【例8.2.1】的計算結(jié)果一致帶負(fù)載的性能好，不影響輸出電壓。2、電壓并聯(lián)負(fù)反饋如左圖示電路其反饋信號取自輸出電壓uO3、電流串聯(lián)負(fù)反饋

如左圖示電路反饋信號取自輸出電流iO，經(jīng)RL接到運(yùn)放反相輸入端。設(shè)ui為正，則輸出電流iO為正，反饋信號uf實際方向如圖所示，它與輸入信號ui在輸入端疊加，使凈輸入電壓ud減小，故為電流串聯(lián)負(fù)反饋。由式8-4-1、8-4-3，有

從電路結(jié)構(gòu)上，如上示電路為同相比例運(yùn)算電路，可知上述結(jié)果與前面分析一致。輸出電流不受負(fù)載電阻的影響，串聯(lián)負(fù)反饋可穩(wěn)定輸出電流3、電流串聯(lián)負(fù)反饋如左圖示電路反饋信號取自輸出電流iO，可見，如前頁圖示電路的輸出電流與負(fù)載電阻RL的大小基本沒有關(guān)系，電流負(fù)反饋可穩(wěn)定輸出電流。因此，如前頁圖示電路也稱為同相輸入恒流源電路，或稱為電壓-電流變換電路。改變電阻R的值可改變輸出電流。所以：可見，如前頁圖示電路的輸出電流與負(fù)載電阻RL的大小基本沒有關(guān)4、電流并聯(lián)負(fù)反饋

如左圖示電路其反饋信號取自輸出電流iO，經(jīng)RL、Rf接到運(yùn)放反相輸入端。設(shè)ui為正，則輸出電壓uO為負(fù)，反饋電流if、輸入電流i1實際方向如圖所示，if與電流i1在輸入端疊加，使凈輸入電流id減小，故為電流并聯(lián)負(fù)反饋。求解電路，有圖示電路也稱為反相輸入恒流源電路。4、電流并聯(lián)負(fù)反饋如左圖示電路其反饋信號取自輸出電流iO可通過幾個例題進(jìn)一步理解可通過幾個例題進(jìn)一步理解書P261-例8.4.2書P261-例8.4.2三．什么是振蕩（解釋）

負(fù)反饋可穩(wěn)定放大電路，正反饋將使放大電路迅速進(jìn)入非線性，適當(dāng)選擇電路，使在放大器的輸入端不外接信號的情況下，其輸出端仍有一定頻率和幅度的信號輸出，這種現(xiàn)象稱為放大器的自激振蕩。

顯然，自激振蕩將使放大器不能正常工作，應(yīng)盡量避免。但可利用自激振蕩產(chǎn)生一定頻率和幅度的交流信號，稱為振蕩電路。三．什么是振蕩（解釋）負(fù)反饋可穩(wěn)定放大電路，正反饋將使放“有因才有果”，任何電路的輸出總是由輸入信號引起的。振蕩器無需外接輸入便可產(chǎn)生輸出是因為它的輸入信號來自其輸出端的反饋Au

是放大電路，F(xiàn)是反饋電路。

當(dāng)開關(guān)合在端點1上時，電路與輸入信號ui

（正弦信號源）接通，輸出電壓為uo

，反饋電壓為uf

。

若設(shè)法使反饋電壓uf=ui，則反饋電壓uf

恰好作為放大電路的輸入維持電路的穩(wěn)定輸出可見，振蕩器的輸入信號來自其自身輸出端的反饋

“有因才有果”，任何電路的輸出總是由輸入信號引起的。振蕩器可導(dǎo)出產(chǎn)生自激振蕩的條件由上式可得出下面的兩個條件相位條件：反饋電壓uf和輸入電壓ui要同相，即必須是正反饋

幅度條件：要有足夠的反饋量，使︱AuF︱=1

可導(dǎo)出產(chǎn)生自激振蕩的條件由上式可得出下面的兩個條件當(dāng)然，振蕩建立也需要輸入激勵，但振蕩電路無外接輸入源，因此，只有依靠其自身

當(dāng)振蕩電路與電源接通時，在電路中激起一個微小的擾動信號，這就是起始信號。經(jīng)過一段時間，振蕩電路建立穩(wěn)定的振蕩輸出。

由于初始上電的擾動信號是一個隨機(jī)信號，包括各種頻率成分，為得到穩(wěn)定的正弦波，振蕩電路應(yīng)包括選頻電路（電路的電壓放大倍數(shù)與反饋系數(shù)的乘積為1。對不同頻率的信號分量，選頻電路的存在使能滿足自激振蕩的只有某一個特定頻率的信號）。

振蕩電路主要包括放大電路、反饋電路、選頻電路三個部分

當(dāng)然，振蕩建立也需要輸入激勵，但振蕩電路無外接輸入源，因此，四．RC振蕩電路（解釋）RC振蕩電路如左圖示，該電路也稱為文氏橋振蕩電路。它是由RC串并聯(lián)電路組成的選頻、正反饋網(wǎng)絡(luò)和同相比例運(yùn)算電路組成

可到公開教學(xué)網(wǎng)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)(/second/CH3/jshi351.asp)四．RC振蕩電路（解釋）RC振蕩電路如左圖示，該電路也稱為文我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件第6章第5課

在本次課中，我們將介紹使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個問題、其它模擬集成電路芯片等。第6章第5課在本次課中，我們將介紹使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)

本課涉及“使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個問題、其它模擬集成電路芯片”等知識點，通過本課學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的問題；理解直流電源的組成，初步掌握三端穩(wěn)壓器芯片功能及其簡單應(yīng)用方法。相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意

一、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個問題

1、消振由于運(yùn)算放大器內(nèi)部晶體管的極間電容和其它寄生參數(shù)的影響，很容易產(chǎn)生自激振蕩，破壞正常工作。為此，在使用時要注意消振。通常是外接RC消振電路或消振電容，用它來破壞產(chǎn)生自激振蕩的條件。是否已消振，可將輸入端接“地”，用示波器觀察輸出端有無自激振蕩。目前由于集成工藝水平的提高，運(yùn)算放大器內(nèi)部已有消振元件，毋須外部消振

一、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個問題

2、調(diào)零由于運(yùn)算放大器的內(nèi)部參數(shù)不可能完全對稱，以致當(dāng)輸入信號為零時，仍有輸出信號。為此，在使用時要外接調(diào)零電路。如圖8-1-3所示的F007運(yùn)算放大器，它的調(diào)零電路由-15V，1kΩ和10kΩ的調(diào)零電位器組成。調(diào)零方法如下：將電路接成閉環(huán)，將兩個輸入端接“地”，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使輸出電壓為零。也可在有輸入時調(diào)零，即按已知輸入信號電壓計算出輸出電壓，而后將實際值調(diào)整到計算值

2、調(diào)零

3、保護(hù)運(yùn)算放大器輸入級采用差動放大電路，當(dāng)輸入端所加的差?；蚬材ｋ妷哼^高時會損壞輸入級的晶體管?？刹捎萌鐖D8-7-1所示的方法保護(hù)運(yùn)放輸入級如圖8-7-1所示為反相比例運(yùn)算電路，在輸入端接入反相并聯(lián)的兩個二極管。正常工作時，因“虛短”，二極管不導(dǎo)通，對電路基本沒有影響。對非正常時的突然干擾，可將輸入電壓限制在二極管的正向壓降以下從而保護(hù)輸入級。為了防止輸出電壓過大，可利用穩(wěn)壓管來保護(hù)，如圖8-7-2所示。為了防止正、負(fù)電源接反，可用二極管來保護(hù)，如圖8-7-3所示

3、保護(hù)

由于運(yùn)算放大器的輸出電流一般不大，如果負(fù)載需要的電流較大時，可在輸出端加接一級互補(bǔ)對稱電路，如圖8-7-4所示。

電流放大；帶負(fù)載能力強(qiáng)；輸出電壓幅度較大

由于運(yùn)算放大器的輸出電流一般不大，如果負(fù)載需要的電流較大

二、音頻放大器音頻放大器是放大、輸出音頻信號的專用集成電路，外加少量元件可驅(qū)動音箱、喇叭、揚(yáng)聲器等聲音設(shè)備。因為音頻放大器直接驅(qū)動負(fù)載，應(yīng)給負(fù)載提供足夠的功率，為功率放大電路用LM386構(gòu)成的音頻放大電路如圖8-8-1。圖中，R2C4構(gòu)成電源濾波器，濾除直流電源的波動；R3C3是相位補(bǔ)償電路，用于消除自激振蕩，改善高頻時負(fù)載特性。

二、音頻放大器

三、模擬乘法器實現(xiàn)對兩個信號乘法運(yùn)算的電路稱為乘法電路。集成模擬乘法器應(yīng)用十分廣泛，常用的模擬乘法器符號如圖8-8-2。它們的輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系為式中，k為比例系數(shù)，其值可能為正，也可能為負(fù)。當(dāng)k>0時，稱為同相乘法器；k<0時，稱為反相乘法器。模擬乘法器與運(yùn)算放大器結(jié)合，可完成如除法、平方、開平方等數(shù)學(xué)運(yùn)算，還可構(gòu)成調(diào)制、解調(diào)和鎖相環(huán)等電路?！纠?.8.1】請分析圖8-8-3示電路的功能合適選擇電路參數(shù)，圖8-8-3示電路可實現(xiàn)除法運(yùn)算

三、模擬乘法器

四、三端穩(wěn)壓器三端穩(wěn)壓器便是專門用于實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電路的模擬集成電路芯片?？蓮囊韵聨讉€方面理解三端穩(wěn)壓器及其應(yīng)用。

直流穩(wěn)壓電源的組成框圖及各單元電路的輸出電壓波形如上圖8-8-4所示

四、三端穩(wěn)壓器

直流穩(wěn)壓電源的組成框圖及各單元電路的

直流電源性能的差異，很大程度上決定于穩(wěn)壓電路，目前廣泛采用三端集成穩(wěn)壓器實現(xiàn)穩(wěn)壓電路。三端集成穩(wěn)壓器有固定輸出和可調(diào)輸出兩種不同的類型。三端固定式集成穩(wěn)壓器最常用的產(chǎn)品為W7800系列和W7900系列

圖8-8-10為CW7800和CW7900兩種系列穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路

直流電源性能的差異，很大程度上決定于穩(wěn)壓電路，目前廣泛采

本章復(fù)習(xí)

（/second/CH3/zjie/n2fuxi.htm）

本章結(jié)束

本章復(fù)習(xí)（http://dgdz.ccee.cqu.e第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用

集成電路是一個不可分割的整體，具有其自身的參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)。模擬集成電路種類較多，本章主要介紹集成運(yùn)算放大器，最后簡要介紹了音頻放大器、乘法器及三端穩(wěn)壓器。

第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用集成電路是一個不可分割的第6章第1課在本次課中，我們將介紹集成電路的概念、集成運(yùn)放的組成；反饋、開環(huán)、閉環(huán)的概念；集成運(yùn)算放大器的理想化條件、線性應(yīng)用時“虛短”、“虛斷”、“虛地”等重要概念。第6章第1課在本次課中，我們將介紹集成電路的概念、集成運(yùn)放的相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“集成運(yùn)算放大器的符號、參數(shù)、理想化條件；反饋的概念與集成運(yùn)放的兩種工作狀態(tài)及結(jié)論”等知識點，通過本課學(xué)習(xí)，應(yīng)理解理解集成電路是一個不可分割的整體，理解集成運(yùn)算放大器的理想化條件、開環(huán)、閉環(huán)兩種工作狀態(tài)及其重要結(jié)論；理解“虛短”、“虛斷”、“虛地”的含義

相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“集成運(yùn)算放大器的符號、參數(shù)、理一．什么是集成電路上一章介紹的用三極管、場效應(yīng)管等組成的放大電路稱為分立元件電子電路。如果在一塊微小的半導(dǎo)體基片上，將用晶體管（或場效應(yīng)管）組成的實現(xiàn)特定功能的電子電路制造出來，這樣的電子電路稱為集成電路（解釋）。

集成電路是一個不可分割的整體，體積小，重量輕，減少了電路的焊接點，具有更好的可靠性，帶來了從設(shè)計理論到方法的新的革命一．什么是集成電路上一章介紹的用三極管、場效應(yīng)管等組成的放大二．集成運(yùn)算放大器的組成集成運(yùn)算放大器是一種高增益的直接耦合放大器，簡稱集成運(yùn)放或運(yùn)放。集成運(yùn)放的組成方框圖如圖所示1）輸入級：獲取輸入信號（常用差動放大器實現(xiàn)）2）中間級：提供較高的電壓放大倍數(shù)（常用多級放大器實現(xiàn)）3）輸出級：提供一定的電壓變化和電流變化（互補(bǔ)輸出級）4）偏置電路：提供各級靜態(tài)工作電流（由恒流源電路組成）各級電路的原理及特點上一章做過介紹二．集成運(yùn)算放大器的組成集成運(yùn)算放大器是一種高增益的直接耦合三．集成運(yùn)放的符號、類型集成電路是一個不可分割的整體，可用電路符號及其參數(shù)描述(見下頁)其性能，電路符號如下：

由圖可看出，集成運(yùn)算放大器具有同相（“+”號端）、反相（“-”號端）兩個輸入端

（a）圖為理想運(yùn)放符號，（b）圖為實際運(yùn)放的簡化畫法三．集成運(yùn)放的符號、類型集成電路是一個不可分割的整體，可用我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件

當(dāng)同相端接地，反相端接輸入ui時，輸出uo與輸入ui反相，如圖8-1-3（a）

若反相端接地，同相端接輸入ui時，輸出uo與輸入ui同相，如圖8-1-3（b）

集成運(yùn)放類型較多，型號各異，可分為通用型和專用型兩大類

通用型運(yùn)放的各項指標(biāo)適中，基本上兼顧各方面應(yīng)用，如F007（如圖8-1-4）

專用型集成運(yùn)放主要有高輸入阻抗型、高速型、高壓型、大功率型、寬帶型、低功耗型等多種類型當(dāng)同相端接地，反相端接輸入ui時，輸出uo與輸入ui反相

四、反饋將輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部以某種方式回送到電路的輸入端，使輸入量（電壓或電流）發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為反饋具有反饋的放大電路包括基本放大電路及反饋網(wǎng)絡(luò)兩個部分，其組成框圖如圖8-1-4所示（下圖）由圖可以看出，具有反饋的放大電路中，信號具有兩條傳輸途徑。一條是正向傳輸途徑，信號經(jīng)放大電路從輸入端傳向輸出端。該放大電路稱為基本放大電路。另一條是反向傳輸路徑，輸出信號通過某通道經(jīng)放大電路從輸出端傳向輸入端。該通道稱為反饋網(wǎng)絡(luò)四、反饋判斷電路有無反饋，可以根據(jù)輸入端與輸出端是否存在反饋網(wǎng)絡(luò)來判斷。請判斷下面各圖的反饋情況左圖、右圖存在反饋網(wǎng)絡(luò)，有反饋。中間的圖不存在反饋網(wǎng)絡(luò)，無反饋判斷電路有無反饋，可以根據(jù)輸入端與輸出端是否存在反饋網(wǎng)絡(luò)來判

反饋有正反饋、負(fù)反饋之分。反饋的正負(fù)也稱為反饋的極性。若反饋信號在輸入端與輸入信號相加，使凈輸入信號增加，稱為正反饋；若反饋信號在輸入端與輸入信號相加，使凈輸入信號減小，稱為負(fù)反饋。請判斷上圖的反饋極性

圖中，當(dāng)輸入信號ui增大時，由同相輸入端的含義，放大器A1的輸出uO1也增大，uO1加在放大器A2的同相輸入端，將使輸出uO增大，輸入uO反饋到輸入端，反饋信號uf增大，使差模輸入ud減小，可見，級間反饋極性（反饋元件為R5）為負(fù)反饋

反饋有正反饋、負(fù)反饋之分。反饋的正負(fù)也稱為反饋的極性。

類似可判斷放大器A2的反饋極性（反饋元件為R4）也為負(fù)反饋。在實際應(yīng)用中，常使用反饋技術(shù)來穩(wěn)定放大電路的放大倍數(shù)

類似可判斷放大器A2的反饋極性（反饋元件為R4）也為負(fù)反五．理想運(yùn)放的兩種工作狀態(tài)

運(yùn)放的性能通過技術(shù)指標(biāo)來描述，將運(yùn)放性能技術(shù)指標(biāo)理想化即稱理想運(yùn)放。理想運(yùn)放的條件如右開環(huán)電壓放大倍數(shù)

Auo→∞差模輸入電阻rid→∞開環(huán)輸出電阻

ro→0、

共模抑制比KCMRR→∞實際運(yùn)放的上述技術(shù)指標(biāo)與理想運(yùn)算放大器接近一般將其視為理想運(yùn)放后進(jìn)行分析

集成運(yùn)放是一個不可分割的整體，具有開環(huán)、閉環(huán)兩種工作狀態(tài)

五．理想運(yùn)放的兩種工作狀態(tài)運(yùn)放的性能通過技術(shù)指標(biāo)來描述，

當(dāng)運(yùn)放開環(huán)工作時，無輸出到輸入的反饋

因為理想運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo→∞，所以，一個微弱的差模輸入信號將使輸出為極值，故將運(yùn)放開環(huán)工作稱為運(yùn)放工作在飽和區(qū)（也叫非線性區(qū)）。由此可得出運(yùn)放工作在非線性區(qū)的兩點結(jié)論輸出電壓uo只有兩種狀態(tài)：Uopp或-Uopp（Uopp為最大輸出電壓）

同相輸入端與反相輸入端的輸入電流都等于零（I+=I_≈0）

當(dāng)運(yùn)放開環(huán)工作時，無輸出到輸入的反饋左圖所示運(yùn)放電路中，有輸出到輸入的反饋，運(yùn)放閉環(huán)工作。若反饋類型為負(fù)反饋，那么輸出與輸入滿足線性關(guān)系，稱運(yùn)放工作在線性區(qū)。集成運(yùn)放兩個輸入端之間的電壓幾乎等于零，如同將該兩點短路一樣，稱為“虛短”（解釋）

同相輸入端與反相輸入端的電流幾乎都等于零，如同該兩點被斷開一樣，稱為“虛斷”若反向端有輸入，同相端接“地”（如圖8-2-1），反相輸入端的電位接近于“地”電位，稱為“虛地”

左圖所示運(yùn)放電路中，有輸出到輸入的反饋，運(yùn)放閉環(huán)工作。若反饋可通過幾個例題理解【例1】（書P245-例8.1.1）

請計算圖8-1-9示電路的電壓輸出表達(dá)式及輸入、輸出電阻輸出uo與輸入ui為線性比例關(guān)系，相位相同，故稱為同相比例運(yùn)算電路

可通過幾個例題理解輸出uo與輸入ui為線性比例關(guān)系，相位相同我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件第6章第2課

在本次課中，我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路、差動比例運(yùn)算電路介紹如何用集成運(yùn)放構(gòu)成放大電路及信號的加、減運(yùn)算。第6章第2課在本次課中，我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路、差動相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)

本課涉及“如何用集成運(yùn)放構(gòu)成放大電路及信號的加、減運(yùn)算”等知識點，通過本課學(xué)習(xí)，應(yīng)理解反相、同相、差動比例三種基本運(yùn)放電路及其應(yīng)用相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“如何用集成運(yùn)放構(gòu)成放同相比例運(yùn)算放大器同相比例運(yùn)算放大器一．反相比例運(yùn)算電路（解釋書P246-例8.2.1）放大功能是集成運(yùn)放的基本功能，利用集成運(yùn)放可方便構(gòu)成各種要求的放大器

同相（回顧）、反相比例運(yùn)算電路是集成運(yùn)放線性應(yīng)用的基礎(chǔ)電路。

電壓輸出表達(dá)式如左輸出uo與輸入ui為線性比例關(guān)系，相位相反，故稱為反相比例運(yùn)算電路

一．反相比例運(yùn)算電路（解釋書P246-例8.2.1）放大功能二．差動比例運(yùn)算電路（解釋書P247-例8.2.2）同相、反相比例運(yùn)算電路是集成運(yùn)放線性應(yīng)用的基礎(chǔ)電路將它們線性疊加，可構(gòu)成差動比例運(yùn)算電路。當(dāng)Rf=R3、R1=R2時，有

輸出uo與輸入的差（ui2-ui1）為線性比例關(guān)系，故稱為差動比例運(yùn)算電路

二．差動比例運(yùn)算電路（解釋書P247-例8.2.2）同相、反

同相、反相比例運(yùn)算電路、差動比例運(yùn)算電路是集成運(yùn)放線性應(yīng)用的三種基本電路，利用它們可構(gòu)成各種放大電路?？赏ㄟ^幾個應(yīng)用（接下來的幾頁）來理解同相、反相比例運(yùn)算電路、差動比例運(yùn)算電路是集成運(yùn)放線性應(yīng)書P248-例8.2.3書P248-例8.2.3我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件書P248-例8.2.4書P248-例8.2.4三．用集成運(yùn)放實現(xiàn)信號加減信號運(yùn)算是集成運(yùn)算放大器的另一基本功能?？煞奖愕乩猛?、反相、差動比例運(yùn)算電路實現(xiàn)信號的加、減運(yùn)算將ui1、ui2視為信號源，由疊加原理，輸出uo為ui1、ui2單獨作用產(chǎn)生響應(yīng)的代數(shù)和，有當(dāng)R11=R12=R1時，有用反相比例運(yùn)算電路實現(xiàn)加法的電路如左輸出電壓與輸入電壓之和成比例關(guān)系，故稱為加法運(yùn)算電路三．用集成運(yùn)放實現(xiàn)信號加減信號運(yùn)算是集成運(yùn)算放大器的另一基也可用同相比例運(yùn)算電路實現(xiàn)加法，電路如圖8-3-2。當(dāng)Rf=2R時，有（解釋書P251）

可見，圖8-3-2示同相比例運(yùn)算電路實現(xiàn)了加法功能。

差動比例運(yùn)算電路的輸出電壓與輸入電壓之差成比例關(guān)系，故又稱為減法運(yùn)算電路。

可通過一個例題（下一頁）進(jìn)一步理解也可用同相比例運(yùn)算電路實現(xiàn)加法，電路如圖8-3-2。當(dāng)Rf=書P251-例8.3.1書P251-例8.3.1第6章第3課

在本次課中，我們將介紹積分、微分電路及如何用集成運(yùn)放構(gòu)成濾波器

第6章第3課在本次課中，我們將介紹積分、微分電路及如何用相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)

本課涉及“積分、微分電路及如何用集成運(yùn)放構(gòu)成濾波器”等知識點，通過本課學(xué)習(xí)，應(yīng)了解集成運(yùn)放在信號處理、濾波、電壓比較等方面的應(yīng)用相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“積分、微分電路及如何一．積分運(yùn)算電路輸出電壓與輸入電壓成積分關(guān)系的電路稱為積分運(yùn)算電路。用集成運(yùn)放構(gòu)成的積分運(yùn)算電路如圖8-3-4由運(yùn)放的性質(zhì)及電容元件伏安關(guān)系的積分式，有

由上式知，上圖示電路實現(xiàn)了輸出uO對輸入信號ui的積分

一．積分運(yùn)算電路輸出電壓與輸入電壓成積分關(guān)系的電路稱為積分運(yùn)當(dāng)輸入信號ui為直流信號U時，輸出由左式，隨著時間的推移，輸出將線性增長。顯然，集成運(yùn)放的輸出不可能無限制的增長，當(dāng)積分時間足夠長時，集成運(yùn)放將進(jìn)入非線性區(qū)（如圖8-3-5），輸出與輸入不再保持積分關(guān)系

由第四章第五節(jié)知，在一階RC電路中，當(dāng)輸出信號取自電容時，在一定條件下，輸出信號與輸入信號滿足近似積分關(guān)系

在該電路中，當(dāng)輸入一定時，輸出隨電容元件的充電按指數(shù)規(guī)律變化，線性度較差

當(dāng)輸入信號ui為直流信號U時，輸出由左式，隨著時間的推移，由用集成運(yùn)放構(gòu)成的積分運(yùn)算電路，其充電電流基本恒定，具有較好的線性度，因此，在信號運(yùn)算、控制和測量系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用

由用集成運(yùn)放構(gòu)成的積分運(yùn)算電路，其充電電流基本恒定，具有較好二．微分運(yùn)算電路（解釋）微分運(yùn)算是積分運(yùn)算的逆運(yùn)算，只需將圖8-3-4中反相輸入端的電阻和反饋電容調(diào)換位置，就成為微分運(yùn)算電路

由上式，左圖示電路實現(xiàn)了輸出uO對輸入信號ui的微分

二．微分運(yùn)算電路（解釋）微分運(yùn)算是積分運(yùn)算的逆運(yùn)算，只需將圖我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件

可通過幾個例題進(jìn)一步理解,見接下來的幾頁。

可通過幾個例題進(jìn)一步理解,見接下來的幾頁。書P253-例8.3.2書P253-例8.3.2我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件三．補(bǔ)充講解頻率特性把電路響應(yīng)與頻率的關(guān)系稱為電路的頻率特性或頻率響應(yīng)

在電力系統(tǒng)中，電源頻率一般是固定的，這與前面幾節(jié)所討論的正弦交流電路是一致的。

在電子技術(shù)及控制系統(tǒng)中，常需研究電路在不同頻率信號激勵下響應(yīng)隨頻率變化的情況，研究響應(yīng)與與頻率的關(guān)系三．補(bǔ)充講解頻率特性把電路響應(yīng)與頻率的關(guān)系稱為電路的頻率特性1．RC

低通濾波器

電容元件的容抗、電感元件的感抗；當(dāng)激勵頻率改變時，其電抗值、感抗值將隨著改變。

RC、RL電路接不同頻率的輸入信號（激勵）時，將產(chǎn)生不同頻率的輸出信號(響應(yīng))

。

將這種電路接在輸入和輸出之間，可讓某一頻帶內(nèi)的信號容易通過。而不需要的其它頻率的信號不容易通過，這種電路稱為濾波器。1．RC低通濾波器電容元件的容抗、電感元件的感抗；當(dāng)

常采用傳遞函數(shù)（或轉(zhuǎn)移函數(shù)）來分析電路的頻率特性。

電路的輸出電壓與輸入電壓的比值稱為電路的傳遞函數(shù)，用T（jω）表示，它是一個復(fù)數(shù)由相量圖可寫出RC低通濾波器的傳遞函數(shù)（解釋）

幅頻特性函數(shù)

相頻特性函數(shù)

常采用傳遞函數(shù)（或轉(zhuǎn)移函數(shù)）來分析電路的頻率特性。電由幅頻特性函數(shù)、相頻特性函數(shù)可做出電路的幅頻特性曲線和相頻特性曲線如左圖（解釋）

幅頻特性函數(shù)

相頻特性函數(shù)

幅頻特性表明，對同樣大小的輸入電壓來說，頻率越高，輸出電壓就越小。在直流時，輸出電壓最大，恰等于輸入電壓。因此，低頻正弦信號要比高頻正弦信號更容易通過這一電路，這一電路稱為RC低通濾波器。由幅頻特性函數(shù)、相頻特性函數(shù)可做出電路的幅頻特性曲線和相頻特從相頻特性來看，這一電路稱為滯后網(wǎng)絡(luò)。相頻特性函數(shù)

ω0稱為半功率點角頻率，也稱為截止角頻率（解釋,見下頁），

有

ω=ω0從相頻特性來看，這一電路稱為滯后網(wǎng)絡(luò)。相頻特性函數(shù)

ω我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件四．用集成運(yùn)放構(gòu)成濾波器所謂濾波器，就是一種選頻電路。它能選出有用的信號，而抑制無用的信號，使一定頻率范圍內(nèi)的信號能順利通過，衰減很小，而在頻率范圍以外的信號不易通過，衰減很大

濾波器在本書第二章第8節(jié)已做過介紹。由該部分內(nèi)容知，可用一階RC電路實現(xiàn)高通或低通濾波，但由于一階RC電路的固有頻率受外部電路的改變而波動，穩(wěn)定性較差，應(yīng)用受到很大限制。

用集成運(yùn)放構(gòu)成濾波器的方法如上圖

用集成運(yùn)放構(gòu)成的濾波器由同相比例運(yùn)算電路和RC網(wǎng)絡(luò)組成的無源濾波器兩部分組成，稱為有源濾波器四．用集成運(yùn)放構(gòu)成濾波器所謂濾波器，就是一種選頻電路。它能，由式8-1-1（同相比例運(yùn)算放大器），有

可見，用集成運(yùn)放構(gòu)成的濾波器具有和其內(nèi)部包含的無源濾波器基本相同的頻率特性及和集成運(yùn)放基本相同的負(fù)載特性假定無源濾波器的輸出為

，由式8-1-1（同相比例運(yùn)算放大器），有可見，用集二階低通有源濾波器二階低通有源濾波器

可通過幾個例題進(jìn)一步理解

可通過幾個例題進(jìn)一步理解我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件五．電壓比較器理想運(yùn)放開環(huán)工作時，其輸出電壓uo只有兩種狀態(tài)：Uopp或-Uopp（Uopp為最大輸出電壓），由此可構(gòu)成電壓比較器

左圖示電路中，UR為參考電壓，ui為輸入電壓根據(jù)理想運(yùn)放工作在開環(huán)時的特點當(dāng)ui<UR時，uo=+Uopp；當(dāng)ui>UR時，uo=-Uopp?？傻幂敵霾ㄐ稳缟衔澹妷罕容^器理想運(yùn)放開環(huán)工作時，其輸出電壓uo只有兩種狀態(tài)

可見，電壓比較器輸入的是模擬量，輸出為數(shù)字量當(dāng)UR=0時，電壓比較器為輸入電壓和零電平的比較器，稱為過零比較器（解釋）電路、電壓傳輸特性如上圖可通過一個例題（下一頁）進(jìn)一步理解可見，電壓比較器輸入的是模擬量，輸出為數(shù)字量可通過一個例我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件

單門限比較器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但抗干擾能力差，采用滯回比較器（也叫施密特觸發(fā)器）可較好解決這一問題

滯回比較器電路如左上圖，可求出電壓傳輸特性如右上圖（解釋，見下頁）

單門限比較器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但抗干擾能力差，采用滯回比較器我們將結(jié)合同相比例運(yùn)算電路課件基本電壓比較器基本電壓比較器施密特電壓比較器（正反饋）施密特電壓比較器（正反饋）第6章第4課在本次課中，我們將介紹反饋的分類、負(fù)反饋在運(yùn)放電路中的作用及四種組態(tài)；振蕩等。

第6章第4課在本次課中，我們將介紹反饋的分類、負(fù)反饋在運(yùn)放電相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“運(yùn)放電路中的負(fù)反饋、振蕩”等知識點，通過本課學(xué)習(xí)，應(yīng)了解集成運(yùn)放在振蕩方面的應(yīng)用及利用反饋理論分析運(yùn)放電路的方法；相關(guān)知識點與學(xué)習(xí)目標(biāo)本課涉及“運(yùn)放電路中的負(fù)反饋、振蕩”等知一．負(fù)反饋的四種組態(tài)負(fù)反饋是穩(wěn)定放大電路放大倍數(shù)及輸出的有效手段

按照反饋信號的取樣對象，負(fù)反饋可分為電壓反饋和電流反饋。

電壓反饋可穩(wěn)定輸出電壓，電流反饋可穩(wěn)定輸出電流理解負(fù)反饋對于更好地理解應(yīng)用運(yùn)放電路有十分重要的意義若輸出電壓為零，反饋信號也為零，此反饋為電壓反饋；若反饋信號不為零，則為電流反饋因此，左圖為電壓反饋；右圖為電流反饋，一．負(fù)反饋的四種組態(tài)負(fù)反饋是穩(wěn)定放大電路放大倍數(shù)及輸出的有根據(jù)反饋信號在輸入端的聯(lián)接方式，

如果在輸入端反饋信號以電壓形式疊加，稱為串聯(lián)反饋；若以電流形式疊加，稱為并聯(lián)反饋

判斷方法如下：凈輸入電壓減小是串聯(lián)反饋；凈輸入電流減小為并聯(lián)反饋負(fù)反饋又可分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋

因此，左圖為串聯(lián)反饋；右圖為并聯(lián)反饋可將負(fù)反饋分為四種組態(tài)電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋根據(jù)反饋信號在輸入端的聯(lián)接方式，如果在輸入端反饋信號以電二．從反饋的角度計算運(yùn)放電路負(fù)反饋是穩(wěn)定放大電路放大倍數(shù)及輸出的有效手段

上圖示反饋電路模型中，A是基本放大電路的放大倍數(shù)，F(xiàn)為反饋系數(shù)可從反饋的角度計算工作在線性區(qū)的運(yùn)放電路

當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)斷開，具有反饋的放大電路處于開環(huán)工作狀態(tài)時，反饋信號Xf=0

，有因此，A又稱為開環(huán)放大倍數(shù)當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)接通時，具有反饋的放大電路處于閉環(huán)工作狀態(tài)，相應(yīng)的輸出、輸入比稱為閉環(huán)放大倍數(shù)，記為Af，有當(dāng)AF》1（具有反饋網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)放電路一般均滿足AF》1）時，有可求出不同組態(tài)的廣義放大倍數(shù)Af。通過Af可求出閉環(huán)電壓放大倍數(shù)AUf及其它物理量

二．從反饋的角度計算運(yùn)放電路負(fù)反饋是穩(wěn)定放大電路放大倍數(shù)及1、電壓串聯(lián)負(fù)反饋

如左圖示電路反饋信號取自輸出電壓uO，經(jīng)Rf接到運(yùn)放反相輸入端后經(jīng)R1接地。設(shè)ui為正，則輸出電壓uO為正，反饋信號uf實際方向如圖所示，它與輸入信號ui在輸入端疊加，使凈輸入電壓ud減小，故為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。由式8-4-1、8-4-3(P259)，有

上述結(jié)果與【例8.1.1,P245】的計算結(jié)果一致。1、電壓串聯(lián)負(fù)反饋如左圖示電路反饋信號取自輸出電壓uO，2、電壓并聯(lián)負(fù)反饋

如左圖示電路其反饋信號取自輸出電壓uO，經(jīng)Rf接到運(yùn)放反相輸入端。設(shè)ui為正，則輸出電壓uO為負(fù)。此時，反相輸入端電位（近似等于零）高于輸出端電位，反饋電流if、輸入電流i1實際方向如圖所示，if與電流i1在輸入端疊加，使凈輸入電流id減小，故為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。由式8-4-1、8-4-3，有上述結(jié)果與【例8.2.1】的計算結(jié)果一致帶負(fù)載的性能好，不影響輸出電壓。2、電壓并聯(lián)負(fù)反饋如左圖示電路其反饋信號取自輸出電壓uO3、電流串聯(lián)負(fù)反饋

如左圖示電路反饋信號取自輸出電流iO，經(jīng)RL接到運(yùn)放反相輸入端。設(shè)ui為正，則輸出電流iO為正，反饋信號uf實際方向如圖所示，它與輸入信號ui在輸入端疊加，使凈輸入電壓ud減小，故為電流串聯(lián)負(fù)反饋。由式8-4-1、8-4-3，有

從電路結(jié)構(gòu)上，如上示電路為同相比例運(yùn)算電路，可知上述結(jié)果與前面分析一致。輸出電流不受負(fù)載電阻的影響，串聯(lián)負(fù)反饋可穩(wěn)定輸出電流3、電流串聯(lián)負(fù)反饋如左圖示電路反饋信號取自輸出電流iO，可見，如前頁圖示電路的輸出電流與負(fù)載電阻RL的大小基本沒有關(guān)系，電流負(fù)反饋可穩(wěn)定輸出電流。因此，如前頁圖示電路也稱為同相輸入恒流源電路，或稱為電壓-電流變換電路。改變電阻R的值可改變輸出電流。所以：可見，如前頁圖示電路的輸出電流與負(fù)載電阻RL的大小基本沒有關(guān)4、電流并聯(lián)負(fù)反饋

如左圖示電路其反饋信號取自輸出電流iO，經(jīng)RL、Rf接到運(yùn)放反相輸入端。設(shè)ui為正，則輸出電壓uO為負(fù)，反饋電流if、輸入電流i1實際方向如圖所示，if與電流i1在輸入端疊加，使凈輸入電流id減小，故為電流并聯(lián)負(fù)反饋。求解電路，有圖示電路也稱為反相輸入恒流源電路。4、電流并聯(lián)負(fù)反饋如左圖示電路其反饋信號取自輸出電流iO可通過幾個例題進(jìn)一步理解可通過幾個例題進(jìn)一步理解書P261-例8.4.2書P261-例8.4.2三．什么是振蕩（解釋）

負(fù)反饋可穩(wěn)定放大電路，正反饋將使放大電路迅速進(jìn)入非線性，適當(dāng)選擇電路，使在放大器的輸入端不外接信號的情況下，其輸出端仍有一定頻率和幅度的信號輸出，這種現(xiàn)象稱為放大器的自激振蕩。

顯然，自激振蕩將使放大器不能正常工作，應(yīng)盡量避免。但可利用自激振蕩產(chǎn)生一定頻率和幅度的交流信號，稱為振蕩電路。三．什么是振蕩（解釋）負(fù)反饋可穩(wěn)定放大電路，正反饋將使放“有因才有果”，任何電路的輸出總是由輸入信號引起的。振蕩器無需外接輸入便可產(chǎn)生輸出是因為它的輸入信號來自其輸出端的反饋Au

是放大電路，F(xiàn)是反饋電路。

當(dāng)開關(guān)合在端點1上時，電路與輸入信號ui

（正弦信號源）接通，輸出電壓為uo

，反饋電壓為uf

。

若設(shè)法使反饋電壓uf=ui，則反饋電壓uf

恰好作為放大電路的輸入維持電路的穩(wěn)定輸出可見，振蕩器的輸入信號來自其自身輸出端的反饋

“有因才有果”，任何電路的輸出總是由輸入信號引起的。振蕩器可導(dǎo)出產(chǎn)生自激振蕩的條件由上式可得出下面的兩個條件相位條件：反饋電壓uf