第6部分集成运算放大器ppt课件

1、2022-2-21目录目录第第 6 章章 集成运算放大器集成运算放大器2022-2-22目录目录第第6章章 集成运算放大器集成运算放大器6.1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介6.2放大电路中的反响放大电路中的反响6.4集成运放的非线性运用集成运放的非线性运用6.3集成运放的线性运用集成运放的线性运用6.5正弦波发生器正弦波发生器2022-2-23目录目录第第6章章 集成运算放大器集成运算放大器2022-2-24目录目录6.1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介6.1.16.1.1集成运放的构造和符号集成运放的构造和符号 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多集成运算放大器是一种具有很

2、高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是开展最早、运用最广泛的级直接耦合放大电路。是开展最早、运用最广泛的一种模拟集成电路。一种模拟集成电路。输入级输入级中间级中间级输出级输出级同相同相输入端输入端输出端输出端反相反相输入端输入端+UCCUEEuu+2022-2-25目录目录中间级：中间级： 多采用共射放大电路；电压放大倍数高。多采用共射放大电路；电压放大倍数高。输出级：普通采用射极输出器或互补对称电路；输输出级：普通采用射极输出器或互补对称电路；输出电阻小，带负载才干强。出电阻小，带负载才干强。偏置电路：给各级电路提供稳定和适宜的静态任务点偏置电路：给各级电路提供稳定和适宜的静态任务点1.1.构

3、造构造输入级：输入级： 采用差动放大器，有同相输入和反相两个采用差动放大器，有同相输入和反相两个 输入端；输入电阻大；抗干扰才干强。输入端；输入电阻大；抗干扰才干强。输入端输入端输出端输出端 输入级输入级中间级中间级 输出级输出级偏置电路偏置电路uu+2022-2-26目录目录2. 特点特点电路元件制造在一个芯片上，元件参数偏向一电路元件制造在一个芯片上，元件参数偏向一致，温度均一性好。致，温度均一性好。电阻元件的阻值范围在电阻元件的阻值范围在10030k ，且精度低。，且精度低。大电阻用晶体管恒流源替代或采用外接。大电阻用晶体管恒流源替代或采用外接。电容元件为电容元件为200PF以下的小电容

4、。大电容普通采以下的小电容。大电容普通采用外接。用外接。二极管普通用三极管的二极管普通用三极管的发射构呵斥。发射构呵斥。CEBAuo 高高: 80dB140dB; rid 高高: 105 1011ro 低低: 几十几十 几百几百; KCMR高高: 70dB130dB2022-2-27目录目录231411U1LM3243261574U3LM7412374618U2OP072374618U4OP27AEDA软件中的部分集成运放的符号软件中的部分集成运放的符号集成运放的常用符号集成运放的常用符号(a) 国际流行符号国际流行符号(b) 国际规范符号国际规范符号(c) 具有电源引脚的流行符号具有电源引脚

5、的流行符号+_+u-u+uoAouou+u-uo+Ucc-Uccu-u+3. 符号符号2022-2-28目录目录+_+u-u+uoAouou+u-uo 输出端输出端u- 反相输入端；反相输入端；u+ 同相输入端；同相输入端；uo与与u- 反相反相uo与与u+ 同相同相LM7413261574U LM741 (F007)2022-2-29目录目录6.1.2 集成运放的主要技术目的集成运放的主要技术目的)(lg20)dB(i2i1oodUUUA1.开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数Aod普通约为普通约为80 140 dB，即，即104107 倍。倍。 无外加反响的情况下的差模电压放大倍数无外

6、加反响的情况下的差模电压放大倍数增益增益。通常用分贝通常用分贝dB)表示。表示。2. 共模抑制比共模抑制比KCMRocodCMRlg20)dB(AAK普通普通KCMR 的值为的值为80dB 以上，越大越好。以上，越大越好。2022-2-210目录目录衡量差动管向输入信号索取电流大小的标志。衡量差动管向输入信号索取电流大小的标志。3. 差模输入电阻差模输入电阻rid普通普通rid的值为的值为2M 以上，越大越好以上，越大越好(高达高达106M) 。iididiUr 4. 开环输出电阻开环输出电阻ro 反映集成运放的带负载才干反映集成运放的带负载才干,普通普通ro为几百为几百 ，性能较高的集成运放

7、的性能较高的集成运放的ro可小于可小于100 。UIO是为了使输出电压为是为了使输出电压为0，在输入端加的补偿电压。，在输入端加的补偿电压。反映了运放输入端两管的对称度。反映了运放输入端两管的对称度。5. 输入失调电压输入失调电压UIO普通普通UIO 的值为的值为1V 20mV ，越小越好。，越小越好。0OOIIUUU时，2022-2-211目录目录7. 最大输出电压最大输出电压Uopp F007为为12V13V，略低于，略低于 UCC两个输入端静态电流两个输入端静态电流IB1、IB2之差。之差。6. 输入失调电流输入失调电流IIO普通普通IIO 的值为的值为1nA 0.1 A，越小越好。，越

8、小越好。B2B1OIIII运放选择与运用的本卷须知：运放选择与运用的本卷须知：尽量选择通用的运放尽量选择通用的运放学会识别管脚学会识别管脚搞清主要参数搞清主要参数UCC、ri、ro、Io等等搞清能否需求加直流偏置搞清能否需求加直流偏置搞清能否需求加调零电路及输入、输出的维护电路。搞清能否需求加调零电路及输入、输出的维护电路。2022-2-212目录目录6.1.3 集成运放的电压传输特性与理想化模型集成运放的电压传输特性与理想化模型1.理想运算放大器的条件和符号理想运算放大器的条件和符号 开环差模输入电阻开环差模输入电阻rid 共模抑制比共模抑制比KCMR 开环输出电阻开环输出电阻ro 0 开环

9、差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数Aod uo_+ +u+ uuouu+ 理想运算放大器的符号理想运算放大器的符号2022-2-213目录目录2. 电压传输特性电压传输特性u-uo_+ +u+u+ - u- uo+UOM-UOMo实践特性实践特性理想特性理想特性负反响特性负反响特性 线性区线性区放大区放大区非线性区非线性区饱和区饱和区线性区内线性区内)(uuAuooAo，线性区间太窄，线性区间太窄运用时必需加深度负反响运用时必需加深度负反响使使Ao降低，增宽线性区间降低，增宽线性区间输出两种形状输出两种形状u+ u-时，时， uo = +UOM u+ u-时，时， uo = - UOM UO

10、M =1213V)(uufuo2022-2-214目录目录6.2 放大电路中的反响放大电路中的反响反响反响将放大电路输出信号将放大电路输出信号电压或电电压或电流流的部分或全部反送到输入端，控制输入的部分或全部反送到输入端，控制输入信号。这一过程称为反响。信号。这一过程称为反响。正反响正反响反响信号使净输入信号增大，反响信号使净输入信号增大，放大倍数升高，称为正反响。放大倍数升高，称为正反响。6.2.1 反响的根本概念反响的根本概念1 .什么是什么是 反响反响负反响负反响反响信号使净输入信号减小，反响信号使净输入信号减小，放大倍数降低，称为负反响。放大倍数降低，称为负反响。实践放大电路中，总要引

11、入反响，以改善电路的性能实践放大电路中，总要引入反响，以改善电路的性能2022-2-215目录目录2. 反响的框图表示反响的框图表示 开环系统开环系统无反响系统无反响系统净输入信号：净输入信号：idXX 开环放大倍数：开环放大倍数：doxoXXAiX放大电路放大电路AXdXoX输入信号输入信号输出信号输出信号净输入信号净输入信号2022-2-216目录目录 闭环系统闭环系统有反响系统有反响系统开环放大倍数：开环放大倍数：doXXXAoXXFfX反响系数：反响系数：净输入信号：净输入信号：fXXXidiX放大电路放大电路AXdXoX输入信号输入信号输出信号输出信号FX反响电路反响电路fX反响信号

12、反响信号比较环节比较环节净输入信号净输入信号2022-2-217目录目录iX放大电路放大电路AXdXoX输入信号输入信号输出信号输出信号FX反响电路反响电路fX反响信号反响信号比较环节比较环节闭环放大倍数：闭环放大倍数：XXXXXXXXffAFAAFXXXAFXXXFXXXXXXXA 1)1(doddoododoioXdoXXXA oXXFfX 其中：其中：XXXfAFAA 1X净输入信号净输入信号2022-2-218目录目录3. 反响深度分析反响深度分析fXXXAAAFX1 反反馈馈深深度度，称称为为正正反反馈馈，则则XfXXAAAFX11正正弦弦波波发发生生电电路路）称称为为振振荡荡器器而

13、而，即即，则则5 . 6(, 0, 001oiXXXAAFfXX，称称为为负负反反馈馈，则则XfXXAAAFX11，称称为为无无反反馈馈，则则XfXXXAAFAFX, 0112022-2-219目录目录XXXXfFAFAA11X 称为深度负反响称为深度负反响即即：则则，若若,111XXXXXXAFAFAF 2022-2-220目录目录4. 反响的类型反响的类型 电压反响和电流反响电压反响和电流反响电压、电流看输出电压、电流看输出iXAXdXouFXfXfuR1R2iXAXdXoiFXfXfuRLRfoo2uuuRRRuff正正比比21故称为电压反响故称为电压反响故称为电流反响故称为电流反响oo

14、iuRiufff正正比比从输出看，反响量取自输出电压，并与之成比例，为电压反从输出看，反响量取自输出电压，并与之成比例，为电压反响；反响量取自输出电流，并与之成比例，为电流反响。响；反响量取自输出电流，并与之成比例，为电流反响。2022-2-221目录目录iXAXdXouFXfXfuR1R2iXAXdXoiFXfXfuRLRf判别电压、电流反响的方法：判别电压、电流反响的方法：短接输出法短接输出法将输出端短接，反响信号消逝，称为电压反响将输出端短接，反响信号消逝，称为电压反响将输出端短接，反响信号仍存在，称为电流反响将输出端短接，反响信号仍存在，称为电流反响2022-2-222目录目录 串联反

15、响和并联反响串联反响和并联反响串联、并联看输入串联、并联看输入iuAXduFXfuoXiuAXdiFXfioXii串串联联与与：由由iidKVLuuuuuff故称为串联反响故称为串联反响并并联联与与：由由iidKCLiiiiiff故称为并联反响故称为并联反响判别串联、并联反响的方法：判别串联、并联反响的方法：短接输入法短接输入法将输入端短接，反响信号消逝，称为并联反响将输入端短接，反响信号消逝，称为并联反响将输入端短接，反响信号仍存在，称为串联反响将输入端短接，反响信号仍存在，称为串联反响2022-2-223目录目录 反响的类型反响的类型AXouFXfuR1R2iudufuAXouFXfuR1

16、R2iudifiiiiudifiiiAXoiFXfuRLRfAXoiFXfuRLRfiudufu电压串联负反响电压串联负反响电压并联负反响电压并联负反响电流串联负反响电流串联负反响电流并联负反响电流并联负反响2022-2-224目录目录6.2.2 反响类型的判别反响类型的判别1. 判别有无反响判别有无反响找反响元件找反响元件uiuoRLR2R1RFuoRLRFuiuoRLR2uiR1(a)(c)(d) +uiuoR1R2RF(b)2022-2-225目录目录uiuo(e)(f)uiuoR12. 判别正、负反响判别正、负反响瞬时极性法：瞬时极性法： 标出反响元件所接的输入端和输出端的瞬标出反响元

17、件所接的输入端和输出端的瞬时极性，找出反响信号，列出净输入信号的表时极性，找出反响信号，列出净输入信号的表达式进展判别，假设净输入信号减弱为负反响，达式进展判别，假设净输入信号减弱为负反响，假设净输入信号加强为正反响。假设净输入信号加强为正反响。2022-2-226目录目录uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid电电路路为为负负反反馈馈：由由fiiiidKCL+uiuoR1R2RF(b)uduf电电路路为为负负反反馈馈：由由fuuuidKVL2022-2-227目录目录ioRLR2uiR1(c)uoifiiid电电路路为为负负反反馈馈：由由fiiiidKCLuduf电电路路为为负负反反馈馈：

18、由由fuuuidKVLuoRLRFui(d)io在单级运算放大器中，在单级运算放大器中，将反响信号接到反相输将反响信号接到反相输入端为负反响入端为负反响2022-2-228目录目录3. 判别电压、电流反响判别电压、电流反响电压、电流看输出电压、电流看输出uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid有有关关，为为电电压压反反馈馈与与oFoFouiRuRuuiff+uiuoR1R2RF(b)uduf有有关关，为为电电压压反反馈馈与与ooF11uuuRRRuff2022-2-229目录目录uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid+uiuoR1R2RF(b)uduf 反响信号与输出电压从输出同一端引反

19、响信号与输出电压从输出同一端引出时，为电压反响。出时，为电压反响。 同出为压同出为压2022-2-230目录目录ioRLR2uiR1(c)uoifiiidudufuoRLRFui(d)io有有关关，为为电电流流反反馈馈与与o12oiiiRRiuiff 有有关关，为为电电流流反反馈馈与与oFoiuRiuff 反响信号与输出电压不是从输出同一端引出时，反响信号与输出电压不是从输出同一端引出时，为电流反响。为电流反响。异出为流异出为流 RL不是直接接地不是直接接地 RL不是直接接地不是直接接地2022-2-231目录目录4. 判别串联、并联反响判别串联、并联反响串联、并联看输入串联、并联看输入uiu

20、oRLR2R1RF(a)ifiiid并并联联，为为并并联联反反馈馈与与：由由iidKCLiiiiiff+uiuoR1R2RF(b)uduf串串联联，为为串串联联反反馈馈与与：由由iidKVLuuuuuff2022-2-232目录目录uiuoRLR2R1RF(a)ifiiid+uiuoR1R2RF(b)uduf 反响信号与输入电压从输入同一端反响信号与输入电压从输入同一端引入时，为并联反响。引入时，为并联反响。 同入为并同入为并 反响信号与输入电压不是从输入同反响信号与输入电压不是从输入同一端引入时，为串联反响。一端引入时，为串联反响。异入为串异入为串2022-2-233目录目录uiuoRLR2

21、R1RF(a)ifiiid+uiuoR1R2RF(b)udufioRLR2uiR1(c)uoifiiidudufuoRLRFui(d)io电压并联负反响电压并联负反响电压串联负反响电压串联负反响电流并联负反响电流并联负反响电流串联负反响电流串联负反响2022-2-234目录目录RB1+UCCRCC1C2RB2RERLuiuoubeuf电电路路为为负负反反馈馈；：由由fuuuibeKVL异出为流异出为流异入为串异入为串电流串联负反响电流串联负反响例例icufube= ui-ufibic可见，电流负反响稳定输出电流可见，电流负反响稳定输出电流流稳流流稳流icibEcfRiu 2022-2-235目

22、录目录RB+UCCRCC1C2RERLuiuo例例RB+UCCRCC1C2RLuiuoufube电电路路为为负负反反馈馈；：由由fuuuibeKVL同出为压同出为压异入为串异入为串电压串联负反响电压串联负反响ifiiib电电路路为为负负反反馈馈：由由fiiiibKCL同出为压同出为压同入为并同入为并电压并联负反响电压并联负反响2022-2-236目录目录uoifib =ii - ifuo可见电压负反响，稳定输出电压可见电压负反响，稳定输出电压RB+UCCRCC1C2RLuiuoifiiibic压稳压压稳压icBoiRuuif2022-2-237目录目录如：如：Rf 只对交流起反响作用，只对交流

23、起反响作用，+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+T1T2RfC5. 交流反响与直流反响交流反响与直流反响在反响支路中串入隔直电容，为交流反响。在反响支路中串入隔直电容，为交流反响。在反响支路两端并联旁路电容，为直流反响。在反响支路两端并联旁路电容，为直流反响。如：如：RE2只需直流反响。起稳定静态任务点的作用。只需直流反响。起稳定静态任务点的作用。反响支路无电容时即有交流反响也有直流反响。如：反响支路无电容时即有交流反响也有直流反响。如：RE1+为电压串联负反响为电压串联负反响为电流串联负反响为电流串联负反响为电流串联负反响为电流串联负反响2022

24、-2-238目录目录ud2022-2-239目录目录2022-2-240目录目录2022-2-241目录目录6.2.3 负反响对放大电路性能的影响负反响对放大电路性能的影响1. 降低放大倍数降低放大倍数XXXfAFAA 1X。，则则XfXXAAAF X112. 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性用相对变化率判稳用相对变化率判稳XXXXffAdAAFAdA 11XXXXXXffAAAFAA 11XX负反响时负反响时或者或者2022-2-242目录目录%1 . 099999 .98XXXXX fffffAAAAA%101010900044XXXX XAAAAA变变化化率率。开开环环时时和和闭

25、闭环环时时的的相相对对。试试求求，闭闭环环，某某放放大大器器开开环环例例9 .98999000104 XfXfXXAAAA2022-2-243目录目录3. 改善非线性失真改善非线性失真iuAXduouFXfuotuiotufotud有负反响时的波形有负反响时的波形uo大大 uf大大反响强反响强 ud减小的多减小的多 uo减小的多减小的多uo小小 uf小小反响弱反响弱 ud减小的少减小的少 uo减小的少减小的少这样使输出波形根本对称，改善了失真的波形这样使输出波形根本对称，改善了失真的波形iuAXduouotuiotuo无反响时的波形无反响时的波形otuo2022-2-244目录目录4. 展宽通

26、频带展宽通频带|AXf |2X fAfBWffLffHXXXfAFAA 1XAXfo|AXO |2XOALfHfBW在在BW内，内， |AXO |高，反响强，使高，反响强，使|AXf |下降多，在下降多，在BW外，外， |AXO |低，反响弱，使低，反响弱，使|AXf |下降少，这样下降少，这样使特性曲线的两端较平缓，所以通频带展宽。使特性曲线的两端较平缓，所以通频带展宽。2022-2-245目录目录5. 改动输入电阻和输出电阻改动输入电阻和输出电阻 对输入电阻对输入电阻 ri 的影响的影响串联反响使放大电路的输入电阻串联反响使放大电路的输入电阻ri增大；增大；iididifidiiifiAF

27、uuiuuiur i ifrAFr)1 ( 深度负反响：深度负反响：ifrii A FuiuidufRiAFuidrif2022-2-246目录目录并联反响使放大电路的输入电阻并联反响使放大电路的输入电阻 ri 减小。减小。idididf ididiiifAFiiuiiuiurAFRr1i if深度负反响：深度负反响：0ifrifiidii A FuiriAFiidrif2022-2-247目录目录 对输出电阻对输出电阻 ro 的影响的影响电压负反响稳定输出电压，使输出电阻电压负反响稳定输出电压，使输出电阻ro减小；减小；AFrorofFArr1o ofA 为负载开路时的源电压放大倍数。为负载

28、开路时的源电压放大倍数。深度负反响：深度负反响：0ofr电流负反响稳定输出电流，使输出电阻电流负反响稳定输出电流，使输出电阻ro增大。增大。AFrorof o ofrFAr)1 ( A 为负载短路时的源电压放大倍数。为负载短路时的源电压放大倍数。深度负反响：深度负反响：ofr2022-2-248目录目录并入阻并入阻 低、串入阻高低、串入阻高 压出阻压出阻 低、流出阻高低、流出阻高 压稳压、流稳流压稳压、流稳流 特点：特点：2022-2-249目录目录6.2.4 放大电路引入负反响的普通原那么放大电路引入负反响的普通原那么1. 欲稳定某个量，那么引该量的负反响欲稳定某个量，那么引该量的负反响稳定

29、直流，稳定直流， 引直流反响；引直流反响；稳定交流，稳定交流，引交流反响；引交流反响；稳定输出电压，稳定输出电压， 引电压反响；引电压反响；稳定输出电流，稳定输出电流，引电流反响。引电流反响。2. 根据对输入、输出电阻的要求选择反响类型根据对输入、输出电阻的要求选择反响类型欲提高输入电阻，欲提高输入电阻，采用串联反响；采用串联反响；欲降低输入电阻，欲降低输入电阻，采用并联反响；采用并联反响；2022-2-250目录目录要求高内阻输出，要求高内阻输出，采用电流反响；采用电流反响；要求低内阻输出，要求低内阻输出，采用电压反响。采用电压反响。3、为使反响效果强，根据信号源及负载确定反响类型、为使反响

30、效果强，根据信号源及负载确定反响类型信号源为恒压源，信号源为恒压源，采用串联反响；采用串联反响；信号源为恒流源，信号源为恒流源，采用并联反响；采用并联反响；要求负载才干强，要求负载才干强，采用电压反响；采用电压反响；要求恒流源输出，要求恒流源输出，采用电流反响。采用电流反响。2022-2-251目录目录例例填空：填空： (1) (1) 在放大电路中，为了稳定静态任务点，可以引在放大电路中，为了稳定静态任务点，可以引入入 ；假设要稳定放大倍数，应引入假设要稳定放大倍数，应引入 ；某些场所为了提高放大倍数，可适当引入某些场所为了提高放大倍数，可适当引入 ；希望展宽频带可以引入希望展宽频带可以引入

31、；如要改动输入电阻或输出电阻，可以引入如要改动输入电阻或输出电阻，可以引入 ； 为了抑制温漂，可以引入为了抑制温漂，可以引入 。直流负反响直流负反响交流负反响交流负反响交流正反响交流正反响直流负反响直流负反响交流负反响交流负反响交流负反响交流负反响2022-2-252目录目录(2) 如希望减小放大电路从信号源索取的电流，那么可如希望减小放大电路从信号源索取的电流，那么可采用采用 ；如希望获得较强的反响作用而信；如希望获得较强的反响作用而信号源内阻很大，那么宜采用号源内阻很大，那么宜采用 ；如希望负；如希望负载变化时输出电流稳定，那么应引入载变化时输出电流稳定，那么应引入 ；如希望输出电压稳定，

32、那么应引入如希望输出电压稳定，那么应引入 。串联负反响串联负反响并联负反响并联负反响电流负反响电流负反响电压负反响电压负反响例例假设需求实现以下要求，在交流放大电路中应假设需求实现以下要求，在交流放大电路中应引入哪种类型的负反响？引入哪种类型的负反响？(1)要求输出电压要求输出电压Uo 根本稳定，并能提高输入电阻。根本稳定，并能提高输入电阻。(2)要求输出电流要求输出电流 Io 根本稳定，并能减小输入电阻。根本稳定，并能减小输入电阻。(3)要求输出电流要求输出电流 Io 根本稳定，并能提高输入电阻。根本稳定，并能提高输入电阻。答：电压串联负反响答：电压串联负反响答：电流并联负反响答：电流并联负

33、反响答：电流串联负反响答：电流串联负反响2022-2-253目录目录6.3 集成运放的线性运用集成运放的线性运用6.3.1 理想运放线性运用的分析根据理想运放线性运用的分析根据uo_+ +u+ uii+1. 净输入端的电流近似为零净输入端的电流近似为零 由由rid i = i+ = 0入端电流为零入端电流为零“虚断虚断2. 净输入端的电位近似相等净输入端的电位近似相等 由由Aod u = u+入端电位相等入端电位相等“虚短虚短2022-2-254目录目录6.3 .2 比例运算电路比例运算电路1. 反相比例运算器反相比例运算器“虚虚地地”反反相相输输入入时时，反反相相端端为为由由“虚虚短短”，由

34、由“虚虚断断”0002 uuRiuii1iFF1F1KCLRuRuiioi ；：由由1FioRRuuAu _+ + RFR1R2uiuou+u-i1FouRRu F11RuiRuioFi ；2022-2-255目录目录输入电阻：输入电阻：反响类型：反响类型：电压并联负反响电压并联负反响平衡电阻：平衡电阻：R2=R1/RF_+ + RFR1R2uiuou+u-iFouRRu1称称为为反反相相器器，则则若若ioFuuRR111iRiuri 共模电压：共模电压：02ic uuu2022-2-256目录目录2. 同相比例运算器同相比例运算器i1F1ouRRRu _+ +RFR1R2uiuou+u-i1

35、iFii0uuuuui 由“虚短”，由“虚短”，由“虚断”，由“虚断”，F111RRuiRuioFi ；F11F1KCLRRuRuiioi ；：由由1F1ioRRRuuAu 2022-2-257目录目录_+ +RFR1R2uiuou+u-输入电阻：输入电阻：反响类型：反响类型：电压串联负反响电压串联负反响平衡电阻：平衡电阻： R2=R1/RF； iurii共模电压：共模电压：iic2uuuu _+ +uiuo（电电压压跟跟随随器器）称称为为同同相相器器则则，或或若若io1F0uuRR 2022-2-258目录目录1. 反相加法运算器反相加法运算器_+ + RFR1R2ui2uoRPui1i1i

36、2iF0 uuF21iii )(22F11FoiiuRRuRRu 6.3 .3 加、减运算电路加、减运算电路时，时，当当F21RRR )(21oiiuuu 2022-2-259目录目录2. 同相加法运算器同相加法运算器21P2i21i1PP/)(RRRRuRuRu ；i2i1oF321uuuRRRR 时，时，当当R3RF+ui1uoR1R2ui2-NPF3NFoNN/ RRRRuRu ；PNPNRRuu ；i22Fi11FouRRuRRu 2022-2-260目录目录3. 减法运算器减法运算器 uu由由11F11o111iiiuRRRuuuRiu i2323uRRRu 11F23231F1ii

37、ouRRuRRRRRRu 解得：解得：_+ +RFR1R2ui2uoR3ui1u+ui1iFi2i3）（时时，当当121F3F21iiouuRRuRRRR ）（时时，当当123F21iiouuuRRRR2022-2-261目录目录_+ +RFR1R2ui2uoR3ui1u+ui1iFi2i311Fo1iiuRRuu 单单独独作作用用时时：用用叠叠加加原原理理23231F11F1o23232iiiuRRRRRRuRRRuuRRRuu 单单独独作作用用时时：分分压压11F23231F1oooiiuRRuRRRRRRuuu 叠叠加加：2022-2-262目录目录tuio1. 积分运算器积分运算器1i

38、1Rui dtduCioFF dtuCRuiF1o1tuoo 输入方波，输出是三角波输入方波，输出是三角波i1iFui-+R1R2CFuo6.3 .4 积分、微分运算电路积分、微分运算电路0 uuF1ii 2022-2-263目录目录假设积分器从某一时辰输入不断流电压，输出假设积分器从某一时辰输入不断流电压，输出 将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。tuiotuoo toUdtRCu01U-UomMF1om1UTCRU UUCRTomF1M TM积分时限积分时限积分时限积分时限2022-2-264目录目录2. 微分运算器微分运算器u-= u+= 0FoF

39、Rui dtduCii11 F1ii dtduCRui1Fo ui+uoRFR2i1iFC1解得：解得：2022-2-265目录目录上式阐明：输出电压是对输入电压的比例上式阐明：输出电压是对输入电压的比例- -微分微分 控制系统中，控制系统中， PDPD调理器在调理过程中起加速调理器在调理过程中起加速作用，即使系统有较快的呼应速度和任务稳定性。作用，即使系统有较快的呼应速度和任务稳定性。fFoiRu CRfiiituCRuddi11i )dd(i1Fi1FotuCRuRRu PD调理器调理器uoC1uiR2RF+ R1ifiRiC2022-2-266目录目录6.3.5 丈量放大电路丈量放大电路

40、uoR2R2RFRF+A31iauu 第第一一级级：2ibuu uiiabuu iPiPabRuRui o2o1uu+A1RRRPui1ui2uo1uo2ab+A2R1R1 )2(PRRi )2(PPiRRRuiP)21(uRR 2022-2-267目录目录iPPPiPo2o1)21()2()2(uRRRRRuRRiuu )(o1o22FouuRRu 第第二二级级：为为减减法法器器uoR2R2RFRF+A3uo1uo2+)(o2o12FuuRR iP2F)21(uRRRR 2022-2-268目录目录例例uo1uo2uiR1RF+R2-RR+R / 2-uo求图示电路的求图示电路的uo与与ui

41、 的运算关系。的运算关系。i1Fo1uRRu 解解：第第一一级级o1o2uRRu 第第二二级级o1o2ouuu 输输出出o1u i1FuRR i1F2uRR 2022-2-269目录目录例例求图示电路的求图示电路的uo与与ui1 和和ui2的运算关系。的运算关系。R1R1/k+ui1uoui2-Rk R+uo-1111)k/1(iouRRu 解解：第第一一级级1o122oo1)k1(kiuuRRuu 单单独独作作用用时时，第第二二级级，用用叠叠加加原原理理1kk1iu 22222oi2)k1(kiiuuRRRuu 单单独独作作用用时时，)(k1(12ooiiouuuuu 叠叠加加：2022-2

42、-270目录目录作业：作业：184页页6-9 6-13 6-14 6-162022-2-271目录目录6.3.5 有源滤波器有源滤波器1. 滤波电路的分类滤波电路的分类:按信号分类按信号分类: 模拟滤波器和数字滤波器模拟滤波器和数字滤波器按功能分类按功能分类: 按元件分类按元件分类: 无源滤波器和有源滤波器无源滤波器和有源滤波器低通滤波器低通滤波器高通滤波器高通滤波器带通滤波器带通滤波器带阻滤波器带阻滤波器2022-2-272目录目录传送函数：传送函数：)()()()()(ioioio AUUjUjUjAio)(UUA 幅频特性幅频特性io)( 相频特性相频特性)(i jU)(o jUA(j)

43、其中：其中：2022-2-273目录目录2. 一阶低通滤波器一阶低通滤波器CRiUoUCRCUU j1j1iooj11 RC1o 截止频率：截止频率：无源滤波器无源滤波器2o)(11)( Aio)(UUA o1o 0.707无源滤波器缺陷：无源滤波器缺陷：带负载才干差带负载才干差无放大作用无放大作用各级相互影响各级相互影响2022-2-274目录目录 一阶有源低通滤波器一阶有源低通滤波器oURRRUF11 ij1j1UCRCU ij11UC CRRUU j11)1(1Fio UURR1RFC+iUoU电路为电压串联负反响电路为电压串联负反响输入电阻大，减轻信号输入电阻大，减轻信号源负担，有隔离

44、作用。源负担，有隔离作用。输出电阻小，具有较强输出电阻小，具有较强的带负载才干。的带负载才干。2022-2-275目录目录幅频特性：幅频特性：2oo2o1io)(1)(1)1()( uFARRUUARC1o o1F)1(0uuARRA 时时：有放大作用，有放大作用，带负载才干强。带负载才干强。2oouuAA 时时：截止频率：截止频率：oo 2ouAouA)( uA为了改善滤波效果可采用二阶有源低通滤波器为了改善滤波效果可采用二阶有源低通滤波器2022-2-276目录目录3.一阶有源高通滤波器一阶有源高通滤波器RR1RFC+iUoU2oo2o1)(1)(1)1()( uFARRAoo 2ouAo

45、uA)( uA幅频特性：幅频特性：RC1o 截止频率：截止频率：00 uA时时：2oouuAA 时时：2022-2-277目录目录4. 带通与带阻滤波器带通与带阻滤波器 带通滤波器带通滤波器低通的截止频率大于高通的截止频率低通的截止频率大于高通的截止频率oL2ouAouA)(uAH低低通通高高通通uiuo 带阻滤波器带阻滤波器低低通通高高通通uiuooL2ouAouA)(uAH2022-2-278目录目录模拟开关模拟开关模拟输入信号模拟输入信号 SuC+ui+uo+ 采样坚持电路，多用于模采样坚持电路，多用于模 - 数转换电路数转换电路A/D之之前。由于前。由于A/D 转换需求一定的时间，所以

46、在进展转换需求一定的时间，所以在进展A/D 转换前必需对模拟量进展瞬间采样，并把采样值保转换前必需对模拟量进展瞬间采样，并把采样值保管一段时间，以满足管一段时间，以满足A/D 转换电路的需求。转换电路的需求。采样存储采样存储电容电容控制信号控制信号电压跟随器电压跟随器2022-2-279目录目录uitouGto采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。 SuC+ui+uo+ 2022-2-280目录目录6.4 集成运放的非线性运用集成运放的非线性运用 运放处于开环形状或正反响形状，任务在非线性运放处于开环形状或正反响形状，任务在非线性区区饱和区饱和区。 运

47、放的输出有两种形状：运放的输出有两种形状：u+ u-时，时，uo = +UOM高电平高电平u+ u-时，时，uo = - UOM 低电平低电平 6.4.1 理想运放非线性运用的分析根据理想运放非线性运用的分析根据u-uo_+ +u+uou+ - u-oUOM+UOM“虚短虚短不成立。不成立。输入电阻输入电阻ri=， “虚断虚断仍成立。仍成立。输出电阻输出电阻ro=0。2022-2-281目录目录6.4.2 电压比较器电压比较器uouio+Uom-Uom1. 过零电压比较器过零电压比较器。则则，时时，；则则，时时，分分析析OMoiOMoi00)1(UuuuuUuuuu (2)电压传输特性电压传输

48、特性uo= f( ui )uo_+ +uiR1R2UR=0参参考考电电压压输输入入电电压压RiUu2022-2-282目录目录uo_+ +uiR1R2tUu sin)3(imi设设：输输出出波波形形otuiotuo+UomUomUR=02022-2-283目录目录uouio+UomUomuo+ +uiR1R2。则则，时时，；则则，时时，分分析析OMoiOMoi00)1(UuuuuUuuuu (2)电压传输特性电压传输特性UR=02022-2-284目录目录2. 恣意电压比较器恣意电压比较器uo_+ +URuiR1R2R3DZUZuouio+UZ-UZUR。则则，时时，；则则，时时，分分析析ZoiZoi)1(UuuuUuUuuuUuRR (2)电压传输特性电压传输特性DZ 为限幅电路为限幅电路2022-2-285目录目录为为正正值值。设设：输输出出波波形形RUtUu,sin)3(imi otuiotuo+UZUZUR单门限电压单门限电压比较器，只比较器，只需一个门限需一个门限值，电路简值，电路简单，灵敏度单，灵敏度高，但是抗高，但是抗干扰才干较干扰才干较差，容易误差，容易误动作。动作。2022-2-286目录目录3.窗口比较器窗口比较器u