第16章集成运放.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,下一页,返回,上一页,退出,章目录,u,t,O,如：由温度转化来的电信号：,直接耦合,阻容耦合,变压器耦合,常用耦合方式：,而直接耦合两个严重问题：,前后级静态工作点相互牵连；,零点漂移,：,动态,:,有效传送信号,减少压降损失,静态：利于各级有合适的,Q,点。,波形不失真,耦合要求：,讨论思考：,对于,“变化缓慢、非周期性”,的信号，前述电路能否正常放大？,唯有采用：直接耦合！,前述电路，无能为力！,另辟蹊径！,第,16,章 集成运算放大器,16.1,集成运算放大器概述,16.2,反馈的基本概念,16.3,负反馈对放大电路性能的改善,16.4,理想运算放大器,16.5,基本运算电路,16.6,电压比较器,16.7,RC,正弦波振荡电路,教 学 基 本 要 求,1.,了解集成运算放大器的基本组成和电压传输特性；,2.,理解,反馈,的概念，了解负反馈对放大电路性能的影响；,3.,理解,理想运算放大器并掌握其基本分析方法,；,4.,理解,基本运算电路的工作原理和分析方法,；,5.,理解基本电压比较器的组成和电压传输特性；,*,6.,了解迟滞电压比较器的组成和电压传输特性；,7.,理解自励振荡的条件，了解用集成运算放大器组成的,RC,振荡电路的工作原理。,返 回,模拟集成电路。,集成,运算,放大器,：,高放大倍数,多级、,直接耦合、,的集成放大电路。,放大,集成工艺,制作。,功能：,加法,减法,比例,微分,积分,信号处理,信号运算,比较,把电路的各元件及其联接，制于一块半导体芯片,并,封装。,集成电路：,体积小、重量轻、功耗低、可靠、价格低。,三个关键词,测量,变换,16.1,集成运算放大器简介,元器件参数一致性好；电路对称性好。,电阻制作受限，大电阻常用三极管恒流源代替，电位器需外接。,电容容量受限，电感不能集成，故大电容、电感和变压器均需外接。,简称“集成运放”、“运放”。,另外：,数字集成电路；,几种集成芯片外形：,集成运算放大器的组成框图：,差分,输入级,中间,放大级,输出级,输入端,输出端,其它引脚：接电源、电容、电位器等外围元件。,其中：输入级为“差分放大电路”：,直接耦合，又可克服直接耦合的两个问题。,则：前述,“变化缓慢、非周期性”,的信号，得以正常放大！,思考：,对于交流信号能否正常放大？,+,U,CC,u,o,+,-,U,EE,R,E,R,C1,T,1,R,B1,u,i,+,u,i,1,+,u,i2,+,R,1,R,2,15.7,差分放大电路,一、电路结构：,R,B2,E,R,C2,T,2,R,E,结构对称，,参数一致。,u,i,=u,i1,-u,i2,故称为：,克服直接耦合之两个严重问题：,C,1,C,2,静态工作点的牵连；,零点漂移。,因完全对称：,V,C1,=V,C2,温度变化引起的漂移：,V,C1,=V,C2,温升漂移后：,V,C1,=V,C2,u,0,=V,C1,-V,C2,=0,1.,静态分析：,二、原理分析：,u,i1,=-u,i2,思考,:,负电源如何形成？,1,2,“差分（动）放大电路”,简称,“差放”,对称性！,+,U,CC,u,od,+,-,U,EE,R,E,R,C1,T,1,R,B1,u,i,1,+,u,i2,+,R,1,R,2,2,、动态分析：,差模输入：,u,id,=u,i1,-u,i2,u,i1,=-u,i2,=2u,i1,=-2u,i2,因为对称：,A,1,=A,2,u,01,=-A,1,u,i1,u,02,=-A,2,u,i2,=-u,01,u,0d,=u,01,-u,02,=-2u,02,=2u,01,差模放大倍数：,一般，,有用信号,作,“差模输入”,。,u,0,1,+,u,0,2,+,电路变换：,即对差模信号有放大作用。,1,2,R,B2,E,R,C2,T,2,R,E,C,1,C,2,u,i2,+,u,i1,+,u,id,+,=,单级倍数！,u,i,c,+,+,U,CC,u,oc,+,-,U,EE,R,E,R,C1,T,1,R,B1,R,B2,E,R,C2,T,2,R,E,u,0,1,+,u,0,2,+,共模输入：,u,i1,=u,i2,=,u,ic,A,1,=A,2,u,01,=-A,1,u,i1,u,02,=-A,2,u,i2,=0,u,oc,=u,01,-u,02,因为对称：,共模放大倍数：,即对,共模信号,有抑制作用！,一般，,干扰信号,（如“零漂”）作,共模输入,。,共模抑制比：,（,理想状态,）,（越大越好！）,u,i2,+,u,i1,+,C,1,C,2,全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。,差模放大倍数,共模放大倍数,K,CMR,越大，说明差放电路分辨差模信号的能力越强，,而抑制共模信号的能力越强。,共模抑制比,共模抑制比,比较输入,u,i1,、,u,i2,大小和极性为任意。,例1,:,u,i1,=10 mV,u,i2,=6 mV,u,i2,=8 mV 2 mV,例2,:,ui1,=20 mV,u,i2,=16 mV,可分解成,:,u,i1,=18 mV +2 mV,u,i2,=18 mV 2 mV,可分解成,:,u,i1,=8 mV +2 mV,共模信号,差模信号,此输入常作比较放大应用，,常见于,自动控制系统。,运放只放大差模信号。,三、输入,输出方式：,+,U,CC,u,o,+,-,U,EE,R,E,R,C1,T,1,R,B1,u,i2,+,u,i1,+,C,1,C,2,1.,双端输入,双端输出；,2.,双端输入,单端输出；,3.,单端输入,双端输出；,4.,单端输入,单端输出：,u,0,1,+,u,0,2,+,同相输入端,反相输入端,两个名词：,R,B2E,R,C2,T,2,R,E,若,V,B1,极性,为,“,+,”,I,B1,I,C1,V,C1,I,E1,V,E,V,C1,极性,为,“,-,”,V,C2,极性,为,“,+,”,U,BE2,I,B2,I,C2,V,C2,1,2,16.1.34,运算放大器组成：,差分,输入级,中间,放大级,输出级,一、框图：,输入端,输出端,输入级,中间级,输出级,输入级：,带电流源的差放。,R,id,高，,能抑制零漂等干扰信号。,中间级：,电压放大倍数高。,输出级,：,r,o,低，,带载能力强。一般由互补对称或射极输出器构成。,+,U,CC,U,EE,u,o,T,1,T,2,T,3,T,4,T,5,u,i2u,i1,同相输入端,反相输入端,对于运放：,图形符号：,u,o,u,d,+,输入方式,:,反相输入,同相输入,差分输入,A,uo,+,+,u,o,=,A,o,u,d,=,A,o,(,u,i2,-,u,i1,),同相输入端,反相输入端,u,i2,u,i1,F007,8,1,7,2,3,4,5,6,100 dB,2,3,8 7,5 4,6,u,u,+,u,o,+,U,CC,U,EE,F007,外部接线图,F007,圆壳式管脚图,双列直插式管脚图,7 6 5,F007,1 2 3 4,u,-,u,+,-,U,CC,+,U,CC,输出,15V,I,34,30P,f,R,8,15V,U,i1,I,ET,1,T,3,T,7,T,5,R,1,R,2,R,3,T,4,T,6,T,2,I,8,2,I,B9,T,8,I,C9,T,9,I,B13,I,B12,2,I,B13,T,13,I,R,R,5,R,6,T,15,R,7,D,2,D,1,T,16,T,17,T,18,T,19,T,14,R,9,T,10,T,11,R,4,I,10,U,i2,F007,的内部电路图,16.1.3,主要参数,（自修）,1.,最大输出电压,U,OPP,能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。,2.,开环差模电压增益,A,u,o,运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。,A,u,o,愈高，电路越稳定，运算精度也越高。,6.,共模输入电压范围,U,ICM,运放所能承受的共模输入电压最大值。超出则共模抑制性能下降，甚至器件损坏。,愈小愈好,3.,输入失调电压,U,I,O,4.,输入失调电流,I,I,O,5.,输入偏置电流,I,IB,16.1.4,理想运算放大器,(3),共模抑制比,（高）,：,K,CMRR,一,.,理想运放,（理想化）,的主要条件：,(1),开环,放大倍数,（高）,：,A,uo,(2),开环,输入电阻,（高）,：,r,id,(4),开环,输出电阻,（低）,：,r,o,0,“,三高,一低,”,二、电压传输特性,:,u,d,0,u,o,+,a,a,线性放大区,正饱和区,负饱和区,+,U,OM,U,OM,一般正、负电源大小相等：即,U,CC,u,o,A,o,+,+,u,i2,u,i1,u,o,=,A,o,u,d,=A,o,(u,i2,-,u,i1,),u,d,+,u,d,=u,i2,-,u,i1,设,u,d,=,a,时（,a,0,）：,u,o,=,A,o,u,d,=U,OM,=U,O,（,sat),u,o,=,A,o,u,d,当,-,au,d,+a,时：,当,u,d,+a,时,：,=+U,CC,正向饱和,u,0,=+U,OM,=,U,O(sat,),线性放大,当,u,d,-a,时,：,=-U,CC,反向饱和,u,0,=-U,OM,=U,O,（,sat),输出达最大值,（不超过电源电压即：,U,OM,=U,O,（,sat),U,CC,）。,u,0,=,f(u,d,),即信号大，超出一定范围而导致饱和。,（电路开环）,讨论思考,：为何,?,O,u,o,u,d,+,U,OM,U,OM,理想运放的电压传输特性,u,o,u,u,+,u,d,+,+,+,理想运放的图形符号,u,o,u,d,+,A,o,+,+,理想运放的电压传输特性：,A,u,o,A,o,u,d,=,=0,推论一,:,反、同相端的电位相等。,u,+,=,u,r,i,r,o,0,u,oL,=,u,o,即：反、同相端,相当于,“短路”，,即：反、同相端,相当于,“断路”，,近似于“恒压源”输出。,三、三个“推论”：,u,o,u,d,+,u,u,+,也即虚假短路，,简称,“虚短”,。,也即虚假断路，,简称,“,虚断,”,。,推论二,:,反、同相端的电流相等，且等于,0,。,u,o,u,d,+,i,+,i,r,i,输出电压与加否负载无关，,推论三：带,负载的输出电压,u,0L,等于空载电压,u,0,。,运,放,R,L,i,+,=,i,-,=0,U,eS,+,+,+,+,理想运放：,R,L,u,o,+,-,有源二端网络,u,o,+,-,u,oL,=,u,o,U,eS,“三个代表”,重要思想！,反馈电路,u,o,u,d,+,+,+,引入深度负反馈（,|,AF,|1,）时：,则：,闭环放大倍数,A,f,只与反馈电路参数有关,;,而与开环放大倍数,A,无关。,A,越大，线性范围越小，须加负反馈才能工作于线性区。,饱和区不存在,“,虚短,”,现象；,i,+,=i,0,仍存在,“虚断”现象。,注 意：,u,o,+,+,16.2,运算放大器在信号运算方面的应用,一,.,比例运算电路,R,1,u,i,R,F,R,2,u,R2,=0,i,1,i,f,i,1,=,i,f,1.,反相比例运算电路,步骤：,u,u,+,i,+,i,推论二：,推论一：,i,-,=0,标注、标识：,i,+,=0,=0,u,+,=,u,代入（,1,）式：,u,i,R,1,=,u,o,R,F,（闭环电压放大倍数，只与外围参数相关）,运放分析,“三步走若,R,F,=,R,1,：,u,o,=,u,i,-,反相器,-,-“,虚地”,试求,u,0,、,A,uf,：,则,u,+,=0,“三步走”,乃顺利分析运放的“康庄之路”！,平衡电阻,静态时,:,u,o,+,+,R,1,u,i,R,F,R,2,u,u,+,平衡电阻,:,R,2,=,R,1,/,R,F,为抑制直接耦合之两个问题，电路需尽量对称。,举一反三：,（,不再赘述）,讨论思考：,R,2,与,R,1,、,R,F,什么连接关系？,2.,同相比例运算电路,u,o,+,+,R,1,R,2,u,i,R,F,u,o,=,R,F,R,1,),u,i,(1+,u,o,=,u,i,需条件,？,平衡电阻,:R,2,=,R,1,/,R,F,u,o,+,+,u,i,电压跟随器,步骤：,推论二：,推论一：,i,-,=0,标注、标识：,i,+,=0,u,+,=,u,运放分析,“三步走”,i,f,=,i,1,u,R2,=,0,，,=,u,i,代入（,1,）式：,i,1,i,f,讨论思考：,R,1,且需平衡。,u,u,+,i,+,i,则,u,+,=,u,i,思考讨论：,输出、输入信号有否区别？,二,.,加法运算电路,u,o,+,+,R,12,R,2,u,i1,u,i2,R,11,步骤：,推论二：,推论一：,i,-,=0,标注、标识：,i,+,=0,u,+,=,u,运放分析,“三步走”,i,1,+i,2,=i,f,=,0,代入（,1,）式：,i,2,i,f,u,u,+,i,+,i,R,F,i,1,u,R2,=,0,u,o,=,F,1,(,u,i1,+,u,i2,),u,o,+,),F,12,=,(,F,11,u,i1,u,i2,若,R,11,=,R,12,=,R,1,，则：,若,R,11,=,R,12,=,R,F,，,平衡电阻,:,R,2,=,R,11,/,R,12,/,R,F,则：,u,o,=,(,u,i1,+,u,i2,),-“,虚地”,则,u,+,=,0,模拟,投币电话,（或投币游戏机、自动售货机）,：,u,o,+,),F,12,=,(,F,11,u,i1,u,i2,1 2 3,4 5 67 8 9,*0#,u,i1,u,i2,F,12,F,11,令,=,=1,F,12,F,11,则：,u,o,=,(,u,i1,+,u,i2,),-,硬币个数,=2,=5,令,则：,u,o,=,(2,u,i1,+5,u,i2,),-,硬币币值,-2,分币个数,-5,分币个数,其中：,逻辑运算：,30,u,o,60,接通一次；,u,o,30,不接通；,（,30,分人民币接通一次，时间三分钟。）,三,.,减法运算电路,R,3,+,+,u,o,R,F,R,2,u,i1,u,i2,R,1,i,2,i,f,u,u,+,i,+,i,i,1,i,3,步骤：,推论二：,推论一：,i,-,=0,标注、标识：,i0,u,+,=,u,运放分析,“三步走”,i,1,=i,f,代入（,1,）（,2,）式：,i,2,=i,3,则：,u,o,R,F,R,1,),=(1+,R,3,R,2,+,R,3,u,i2,u,i1,F,1,若：,R,1,=R,2,;R,F,=R,3,（,1,）,-,（,2,）式：,u,o,=,F,1,(,u,i2,u,i1,),平衡电阻,:,R,2,/,R,3,=,R,1,/,R,F,例：,两级运算电路如图所示。,试推导,u,o,与,u,i1,、,u,i2,、,u,i3,的运算关系；,(2),若,:,R,1,=,R,2,=,R,f1,=30 k,，,R,3,=,R,4,=,R,5,=R,6,=,R,f2,=10k,，,u,i1,=0.1 V,，,u,i2,=0.2V,，,u,i3,=0.3V,，,求,u,o,的,值。,u,o,+,+,R,2,R,f1,R,3,R,1,u,i1,u,i2,R,6,+,+,R,4,R,f2,R,5,u,i3,+,u,o,解：,(1),u,o,=(,f1,1,u,i1,+,f1,2,u,i2,),第一级为加法运算：,R,f2,R,4,),(1+,R,6,R,5,+,R,6,u,i3,R,f2,R,4,),(1+,R,6,R,5,+,R,6,u,i3,f1,1,u,i1,+,f1,2,u,i2,),+,f2,4,(,u,o,=,u,o,f2,4第,二级为减法运算：,(2),u,o,=,u,i3,+,u,i2,+,u,i1,=(0.3+0.2+0.1)V,=0.6 V,四,.,微分运算电路,i,f,+u,C,u,C,=,u,i,i,C,=,C,d,u,C,d,t,u,o,=-,R,f,i,f,=-,R,f,i,c,u,o,=,R,f,C,d,u,i,d,t,平衡电阻,:,R,2,=,R,f,步骤：,推论二：,推论一：,i,-,=0,标注、标识：,i,+,=0,u,+,=,u,运放分析,“三步走”,u,R2,=0,i,C,=,i,f,=0,-,微分时间常数,=,R,f,C,R,f,i,C,u,o,+,+,C,u,i,R,2,u,ui,+,i,则,u,+,=0,0,u,i,t,0,u,o,t,微分电路及其阶跃响应波形,U,i,例,:,已知输入,u,i,波形如图，试画出输出,u,o,的波形。设,5,R,f,C,t,p,。,解：,u,o,=,R,f,C,d,u,i,d,t,t,u,i,0,+,U,i,t,p,t,u,o,0,t,1,t,2,u,o,+,+,C,u,i,R,f,R,2,五,.,积分运算,:,i,1,i,C,+u,C,i,1,=,u,i,R,1,u,o,=,u,i,d,t,1,R,1,C,积分时间常数,平衡电阻,:,0,u,i,t,0,u,o,t,U,i,1,R,1,C,U,OM,R,2,=,R,1,(b)微分电路及其阶跃响应波形,(a),电路,U,i,u,C,=-,u,0,i,C,=,C,d,u,C,d,t,步骤：,推论二：,推论一：,i,-,=0,标注、标识：,i,+,=0,u,+,=,u,运放分析,“三步走”,u,R2,=0,i,C,=,i,1,=0,=,u,i,R,1,u,o,+,+,C,u,i,R,1,R,2,u,o,+,+,C,u,i,R,1,R,2,u,u,+,i,+,i,则,u,+,=0,附：运放中的反馈判断：,同极,异,负；,隔极,异,正。,基,并,射,串。,同,压,异,流。,能通成馈。,同,并,隔,串。,输出端、取反馈于同一点，电压反馈；异点，电流反馈。,输入、反馈引入为同一输入端，并联反馈；不同输入端，串联反馈。,“瞬时极性法”,例：,试判别,R,所引起的反馈类型。,u,f,+,解析：,R,：串,联电压负反馈,u,o1,u,i,R,+,+,+,u,o,+,+,R,L,A,1,A,2,同极,异,负；,隔极,异,正。,同,压,异,流。,能通成馈。,同,并,隔,串。,输出端、取反馈于同一点，电压反馈；异点，电流反馈。,输入、反馈引入为同一输入端，并联反馈；不同输入端，串联反馈。,“瞬时极性法”,附：运放中的反馈判断：,试判断图示电路中,R,f,所,形成的反馈。,u,o1,+,+,R,11,R,f1,R,12,u,i,+,+,R,21,R,f2,R,22,u,o,R,f,u,f,+,u,d,+,R,f,：,串联电压正反馈。,同极,异,负；,隔极,异,正。,同,压,异,流。,同,并,隔,串。,能通成馈。,A,O,+,+,u,i,R,2,R,1,R,L,R,u,o,+,R,F,i,i,i,d,i,f,R,F,：,并联电流负反馈。,i,o,附：运放中的反馈判断：,如图，,同极,异,负；,隔极,异,正。,同,压,异,流。,同,并,隔,串。,能通成馈。,如图：,u,d,+,u,f,+,R,F,：串联电压负反馈。,A,o,+,+,u,i,u,o,R,2,R,L,R,1,R,F,附：运放电路中反馈类型判断：,同极,异,负；,隔极,异,正。,同,压,异,流。,同,并,隔,串。,能通成馈。,R,：并联电流负反馈,i,1,i,f,i,d,u,o1,u,i,R,+,+,u,o,+,+,R,L,A,1,A,2,附：运放电路中反馈类型判断：,同极,异,负；,隔极,异,正。,同,压,异,流。,同,并,隔,串。,能通成馈。,16.3.3.,基本电压比较器,16.3,运算放大器在信号处理方面的应用,u,o,+,+,U,R,u,i,方式一：,u,o,+,+,u,i,U,R,（,u,d,0,）：,u,o,=+,U,OM,=,+,Uo(sat,),（,u,d,0,）：,u,o,=,U,OM,=,-,Uo(sat,),u,o,=,A,o,u,d,u,d,+,方式二：,u,d,=,u,i,-U,R,u,d,+,u,i,U,R,：,u,i,U,R,：,（,u,d,0,）：,u,o,=+,U,OM,=,+,Uo(sat,),（,u,d,0,）：,u,o,=,U,OM,=,-,Uo(sat,),u,i,U,R,：,u,i,U,R,：,电路开环,u,i,u,o,0,U,R,U,OM,+,U,OM,电压传输特性,u,o,=,A,o,u,d,u,d,=-,（,u,i,-U,R,）,u,i,u,o,0,U,R,U,OM,+,U,OM,U,R,-,基准电压,反之亦然！,反之亦然！,热敏电阻,当温度,t,t,R,时，,KA,不通电；,T,饱和导通；,KA,通电，触点动作。,R,t,:,热敏电阻，,温度,t,阻值,R,t,u,i,温度,t,R,时，,u,i,=,U,R,R,t,的阻值大：,u,o,=,U,OM,T,截止，,当温度,t,t,R,时，,u,o,=+,U,OM,R,t,的阻值小：,_,+,+,+,U,CC,R,1,R,2,R,t,R,4,KA,T,u,i,U,R,u,o,R,D,1,D,2,u,o,讨论思考,：,R,、,D,1,和,D,2,的作用,？,调节,R,2,的目的,？,过温度保护电路,例：分析电路的功能和工作原理。,u,i,U,R,u,i,U,R,-,基准电压,*二、迟滞电压比较器,（不讲述）,u,u,+,_,+,+,u,o,u,i,U,R,R,1,R,2,R,f当,u,o,=+,U,OM,时：,u,+,=,U,H,=,R,f,R,2,+,R,f,U,R,+,R,2,R,2,+,R,f,U,OM,当,u,o,=,U,OM,时：,u,+,=,U,L,=,R,f,R,2,+,R,f,U,R,R,2,R,2,+,R,f,U,OM,0,u,o,u,i,U,L,U,H,+,U,OM,U,OM,上限触发电压,下限触发电压,(a),电路图,(b),电压传输特性,温度,t,R,至上限温度,t,H,时,u,0,=,U,H,+,U,CC,R,1,R,2,R,t,R,4,u,t,基准电压,R,t,:,热敏电阻，,温度,t,阻值,R,t,u,t,;,u,o,+,+,R,1,R,2,R,f,温限控制电路：,1.,测温电路：,温度,t,R,至下限温度,t,L,时,u,0,=,U,L,反之亦然！,要求温度控制在,t,L,t,t,H,范围内。,温度,t,L,t,t,H,时，,u,L,u,0,u,H,u,i,温度合适！,温度,t,t,L,时，,u,0,u,L,温度,t,t,H,时，,u,0,u,H,温度偏低！,温度偏高！,+,+,+,+,+,+,R,1,R,5,R,2,R,3,R,6,+,+,R,4,+,+,+,+,+,T,1,KA,2,T,2,U,L,U,H,U,L,：,u,i,+,U,CC,A,1,A,1,A,1,A,1,A,1,A,1,A,1,A,1,2.,温限控制电路：,+,+,+,+,U,H,：,u,i,u,i,U,H,：,u,i,U,L,+,+,T,1,KA,1,+,U,CC,Y,G,R,加热,制冷,220V,温度低于下限；黄灯报警，启动加热环节。,温度合适；绿灯显示，加热、制冷不启动。,温度高于上限；红灯报警，启动制冷环节。,识别电路结构,16.4,RC,正弦波振荡电路,（一）自励振荡,U,f,=,F,U,o,U,i,=,U,o,A,o,U,f,=,U,i,A,o,F,=1,自励振荡的条件,(1),自激振荡相位条件：,必须是正反馈。,(2),自激振荡振幅条件：,|,A,o,|,|,F,|,=1,+,U,o,+,U,i,U,f,+,放大电路,A,o反馈电路,F,自励振荡的条件,（二）起振过程,接通电源,U,o,U,i,=,U,f,=,|,F,|,U,o,U,o1,=,|,A,o,F,|,U,o,U,o,U,o2,=,|,A,o,F,|,U,o1,U,o3,=,|,A,o,F,|,U,o2,U,o2,U,o1,结论：,才能起振,振荡稳定,不能起振,|,A,o,|,|,F,|,1,|,A,o,|,|,F,|,=1,|,A,o,|,|,F,|,1,+,U,o,+,U,i,U,f,+,A,o,F,自励振荡的条件,振荡电路的组成：,放大电路,反馈电路,选频电路,（三）,选频网络,：,R,1,C,1,R,2,C,2,+,U,f,+,U,o,=,Uf,U,o,),1,),+,j(,R,1,C,2,-,C,1,R,2,R,1,(1,+,1,+,C,2,R,2,C,1,时,n,R,1,C,2,=,n,R,2,C,1,1,当,:,u,f,与,u,o,同相位。,RC,选频网络,如果：,R,1,=,R,2,=,R,，,C,1,=,C,2,=,C,，,则：,=,U,f,U,o,),1,-,3+j(,f,f,n,f,n,f,1,2,p,R C,f,n,=,1,f,n,=,2,p,R,1,R,2,C,2,C,1,F,=,谐振频率：,频率特性：,),1,-,3+j(,f,f,n,f,n,f,F,=,f,0,|,F,|,f,j,f,0,3,1,f,n,+90,90,当：,f,=,f,n,时，,j,f,=,0,，,u,f,与,u,o,同相位,|,F,|,=,|,F,|,max,3,1,=,当：,f,f,n,时，,j,f,0,，,u,f,与,u,o,不同相位。,|,F,|,|,F,|,max,反馈电路,选频电路,RC,振荡电路原理图,：,R,1,C,1,R,2,C,2,+,U,o,放大,电路,+,U,f,+,U,o,振荡电路原理图,（四）,振荡电路,R,R,C,C,u,o,+,u,f,_,u,i,=,u,f,因为,：,R,f,R,1,A,o,=,1+,1,2,p,RC,f,n,=,3,1,F,=,当,:,所以，起振条件为：,1,|,A,o,F,|R,f,R,1,(1+,3,1,),_,+,+,R,f,R,1,即,R,f,2,R,1,相当于开路,u,o,=,f,12,u,i2,(,二,),加法运算电路,u,o,+,+,R,12,R,f,R,2,R,11,u,i1,u,i2,u,o,=,u,o,+,u,o,+,相当于开路,u,i2,+,+,R,12,R,f,R,2,R,11,u,o,+,+,R,12,R,f,R,2,R,11,u,i1,u,o,虚地,u,o,=,f,11,u,i1,虚地,u,o,=,u,o,+,u,o,+,),f,12,=,(,f,11,u,i1,u,i2,若,R,11,=,R,12,=,R,1,，,则：,u,o,=f,1,(,u,i1,+,u,i2,),若,R,11,=,R,12,=,R,f,，,则：,u,o,=,(,u,i1,+,u,i2,),平衡电阻,:,R,2,=,R,11,/,R,12,/,R,f,u,o,+,+,R,12,R,f,R,2,R,11,u,i1,u,i2,加法运算电路,三,.,减法运算电路,R,3,u,o,+,+,R,1,R,f,R,2,u,i1,u,i2,当,u,i1,单独作用时,:,+,R,3,u,o,+,+,R,1,R,f,R,2,u,i1,R,3,u,o,+,+,R,1,R,f,R,2,u,i2,u,o,=,f,1,u,i1,当,u,i2,单独作用时,:,u,o,=,(1R,f,R,1,),u,+,R,f,R,1,),u,i2,=,(1+,?,u,u,+,u,+,=,R,3,R,2,+,R,3,u,i2,=,(1+,R,f,R,1,),R,3,R,2,+,R,3,u,i2,则：,u,o,=,u,o,+,u,o,当,R,f,R,1,),=(1+,R,3,R,2,+,R,3,u,i2,u,i1,f,1,=,f,1,3,2,时：,u,o,=,f,1,(,u,i2,u,i1,),平衡电阻,:,R,2,/,R,3,=,R,1,/,R,f,R,3,u,o,+,+,R,1,R,f,R,2,u,i1,u,i2,减法运算电路,u,o,+,+,C,u,i,R,f,u,u,+,R,2,四,.,微分运算电路,i,1,i,f,+u,C,u,=,u,+,=0,u,C,=,u,i,i,f,=,i,1,i,1,=,C,d,u,C,d,t,i,f,=,u,o,R,f,u,o,=,R,f,C,d,u,i,d,t,微分时间常数,平衡电阻,:,R,2,=,R,f,0,u,i,t,0,u,o,t,(b),波形,微分运算电路及其阶跃响应波形,(a),电路,U,i,u,o,+,+,C,u,i,R,1,u,u,+,R,2,五,.,积分运算,:,u,o,+,+,C,u,i,R,1,u,u,+,R,2,i,1,i,f,+u,C,u,=,u,+,=0,u,C,=,u,u,o,=,u,o,i,f,=i,1,i,1,=,u,i,R,1,i,f,=,C,d,u,C,d,t,=,C,d,u,o,d,t,u,o,=,u,i,d,t,1,R,1,C,积分时间常数,平衡电阻,:,0,u,i,t,0,u,o,t,U,i,t,1,R,1,C,U,OM,R,2,=,R,1,(b),波形,微分运算电路及其阶跃响应波形,(a),电路,U,i,例：,测量电阻的电路如图所示。其中,u,i,=,U,=10 V,，,输出端接有满量程为,5 V,的电压表，被测电阻为,R,x,。,试找出,R,x,与电压表读数的关系；,(2),若所用运放为,F007,型，为了扩大测量电阻的范围，将电压表的量程选为,50 V,是否有意义？u,o,+,+,R,1,1M,u,i,R,x,+,U,V,+,05V,解：,(1),u,o,=,x,1,u,i,x,=,1,u,i,u,o,=10,5,u,o,u,o,/V,x,/,1 2 3 4 5,10,5,210,5,310,5,410,5,510,5,(2),查附录可知：,F007,型的最大输出电压为,12 V,。,因此，选用超过,12 V,量程为,50 V,的电压表无意义。,15.7.2,典型差分放大电路,R,E,：,稳定静态工作点，限制零点漂移。,U,EE,：,补偿,R,E,上的压降，以获合适工作点。,R,P,:,调零。,u,o,u,i,1,R,C,R,P,T,1,R,B,R,Cu,i2,R,E,R,B,+,+,+,T,2,-U,EE,+,U,CC,元件作用：,1,.,静,态分析,静态时，设,I,B1,=,I,B2,=,I,B,，,I,C1,=,I,C2,=,I,C,，,忽略阻值很小的,R,P,可列出：,上,式中前两项较,第三项小得多略去，,则每管集电极电流,发射极电位,V,E,0,每管的基极电流,每管的集,射极电压,15.7.3,差分放大电路对差模信号的放大,R,C,+,U,CC,R,B1,T,1,R,E,-U,EE,I,B,2,I,E,I,C,I,E,+U,CE,+,U,BE,+,单管,直流通路,2.,动,态分析,单管,差模信号通路,差模信号使两管的集电极电流一增一减，变化量相等，通过,R,E,的电流近于不变，,R,E,上没有差模信号压降，故,R,E,对差模信号不起作用，可下图的单管差模信号通路。,单管差模电压放大倍数：,同理：,T,1,R,C,i,b,i,c,+,u,o1,R,B,+,u,i1,“双,端,输入,双端输出”,电路的差模电压放大倍数为,当在,两管的,集电极之间接入负载电阻时：,式中,两,输入端之间的,差模输入电阻：,两,集电极之间的,差模输出电阻：,例,1,:,前图所示差分放大电路,中,已知,U,CC,=12V,，,U,EE,=12V,=50,R,C,=10 k,R,E,=10 k,R,B,=20 k,，,R,P,=100,输出端接负载电阻,R,L,=20k,。,试求：静态值、差模电压放大倍数,。,解,:,式中,单端输出时，差模电压放大倍数：,即：单端输出的电压放大倍数仅为双端输出的一半。,双端输入分：双出和单出两种。此外单端输入,即将,T,1,输入端或,T,2,输入端接“地”,而另一端接输入信号,u,i,。,单端输入也分：双出和单出两种。,若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数,A,c,=0,输出电压,u,o,=,A,d,（,u,i1,u,i2,）,=,A,d,u,id,若电路不完全对称，则,A,c,0,，,实际输出电压,u,o,=,A,c,u,ic,+,A,d,u,id,即共模信号对输出有影响。,