第8章-集成运放

1、p绪论绪论p晶体二极管及应用电路晶体二极管及应用电路p晶体三极管及应用电路晶体三极管及应用电路p场效应管及基本放大电路场效应管及基本放大电路p放大电路的频率响应放大电路的频率响应p负反馈放大电路负反馈放大电路p双极型模拟集成电路双极型模拟集成电路p双极型模拟集成电路的分析与应用双极型模拟集成电路的分析与应用pMOSMOS模拟集成电路模拟集成电路p直流稳压电源电路直流稳压电源电路p电子电路的计算机辅助设计（自学）电子电路的计算机辅助设计（自学）第第8章章 双般型模拟集成电路的分析与应用双般型模拟集成电路的分析与应用集成运算放的组成及基本特性集成运算放的组成及基本特性集成运算放大器的主要参数集成运

2、算放大器的主要参数8.1 8.1 运放的线性应用及理想运放模型运放的线性应用及理想运放模型8.2 8.2 基本运算电路基本运算电路8.3 8.3 电压比较器电压比较器8.4 8.4 波形发生器波形发生器8.5 8.5 集成运放的其他应用电路集成运放的其他应用电路集成运算放的组成及基本特性集成运算放的组成及基本特性一、概述一、概述二、集成电路的基本结构二、集成电路的基本结构三、模拟集成运放的典型电路三、模拟集成运放的典型电路1）通用集成电路）通用集成电路 2）模拟信号处理电路）模拟信号处理电路3）控制系统专用集成电路，如电机控制电路控制系统专用集成电路，如电机控制电路、可控硅控可控硅控制电路等制

3、电路等4）通信系统专用集成电路，如电话电路、无线通信电路通信系统专用集成电路，如电话电路、无线通信电路、交换专用电路等。、交换专用电路等。5）测试系统专用集成电路，测试系统专用集成电路，ATE电路、信号变换和处理电路、信号变换和处理电路等电路等6）仪器专用电路等。）仪器专用电路等。 集成运算放大器的组成及基本特性集成运算放大器的组成及基本特性1. 模拟集成电路分类模拟集成电路分类按照应用领域进行分类：按照应用领域进行分类：一、一、 概述概述按照电路的功能进行分类按照电路的功能进行分类1）运算放大器）运算放大器2）模拟乘法器（除法器）模拟乘法器（除法器）3）对数放大器对数放大器4）函数发生器函数

4、发生器5）滤波器滤波器6）压控振荡器）压控振荡器 7）集成功率放大器）集成功率放大器8）集成）集成 稳压电源稳压电源一、一、 概述概述( (续）续）集成运算放大器的组成及基本特性集成运算放大器的组成及基本特性集成电路集成电路通用型通用型专用型专用型按照集成电路分类按照集成电路分类1 1 集成电路的基本结构集成电路的基本结构图 61 集成电路的基本组成结构 输入模块 功能模块 输出模块 电源模块 控制/补偿 模块 保护模块 二二 集成电路的基本结构集成电路的基本结构二二 集成电路的基本结构集成电路的基本结构( (续）续）2 2 模拟集成电路组成模拟集成电路组成输入级输入级中间级中间级输出级输出级

5、偏置偏置电路电路组成：组成：运算放大器是由直接耦合多级放大电路集成制造的运算放大器是由直接耦合多级放大电路集成制造的高增益放大器，它的组成框图如图所示。高增益放大器，它的组成框图如图所示。运放组成运放组成差放差放输入级输入级中间中间放大级放大级低阻低阻输出级输出级恒流源恒流源偏置偏置U+U-Uo三、三、 模拟集成运放的典型电路模拟集成运放的典型电路运放旧符号运放旧符号运放国标符号运放国标符号1.输入级输入级:高性能的差动放大电高性能的差动放大电路。运放有两个输入端，一个路。运放有两个输入端，一个称为称为同相输入端同相输入端，即输出与该即输出与该端输入信号相位相同，用符号端输入信号相位相同，用符

6、号U 表示；另一个称为表示；另一个称为反相输反相输入端入端，即输出与该端输入信号即输出与该端输入信号相位相反，用符号相位相反，用符号U表示。表示。 4.恒流源偏置：恒流源偏置：可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定工作点。流，以稳定工作点。 3.低阻输出级：低阻输出级：由由PNP和和NPN两种极性的三极管或复合管组两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅功率放大器。功率放大器。2.中间放大级：中间放大级：提供高的电压增益，以保证运放的运算精度提供高的电压增益

7、，以保证运放的运算精度。多为带有源负载的高增益放大器。多为带有源负载的高增益放大器。差放差放输入级输入级中间中间放大级放大级低阻低阻输出级输出级恒流源恒流源偏置偏置U-U+运放组成运放组成图 64 F007 的电路原理图 +UCC -UCC T3 _ + Ui T1 T2 T4 T9 T8 T7 T6 R1 T5 R2 R3 1k 1k RW R4 T11 T10 R5 39k T13 T12 3k 50k T16 T17 T15 T14 C 30pFR7 4.5k R8 7.5k T19 T18 Uo R9 25 R10 50 D1 D2 输出级 中间级 偏置电路 输入级 外接调零电位器 集

8、成运放集成运放F007的的电路原理电路原理2单极型集成运放单极型集成运放 +UDD -USS T1 T6 R UI T2 UO T3 T4 T5 C T8 T7 图 67 C14573 的电路原理图 第一级是以第一级是以P沟道管沟道管T3和和T4为放大管、以为放大管、以N沟道管沟道管T5和和T6管构成的电管构成的电流源为有源负载。流源为有源负载。 第二级是共源放大电路，以第二级是共源放大电路，以N沟道管沟道管T8为放大管，漏极带有源负载。为放大管，漏极带有源负载。 集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数集成运放的性能指标集成运放的性能指标-主要参数如下：主要参数如下： 1电源电压电源

9、电压2开环差模电压增益开环差模电压增益AUd3共模抑制比共模抑制比KCMR4差模输入电阻差模输入电阻rid5输入失调电压输入失调电压Uos6输入失调电压的温漂输入失调电压的温漂dUos/dT7输入失调电流输入失调电流Ios8输入失调电流的温漂输入失调电流的温漂dIos/dT9输入偏置电流输入偏置电流IB10最大共摸输入电压最大共摸输入电压Uic,max11最大差模输入电压最大差模输入电压Uid,max12-3dB带宽带宽13单位增益带宽单位增益带宽BWG-fT14转换速率转换速率SR(摆率摆率) |duo/dt|max见书上第见书上第7章章183页内容页内容8.1 8.1 线性应用及理想运放模

10、型线性应用及理想运放模型一、线性应用和非线性应用一、线性应用和非线性应用二、理想运放模型二、理想运放模型8.1 8.1 线性应用及理想运放模型线性应用及理想运放模型运放模型分类运放模型分类按精度分类按精度分类理想模型理想模型非理想模型非理想模型运放宏模型运放宏模型按功能分类按功能分类直流模型直流模型交流小信号模型交流小信号模型大信号模型大信号模型噪声模型噪声模型8.1 8.1 线性应用及理想运放模型（续）线性应用及理想运放模型（续）运放分析特点运放分析特点：芯片内部分析复杂、外部特征分析简单。：芯片内部分析复杂、外部特征分析简单。运放分析内容运放分析内容传输特性传输特性(输入与输出信号关系特性

11、输入与输出信号关系特性)频域特性频域特性时域特性时域特性温度特性温度特性噪声特性噪声特性主要分析主要分析内容内容1. 线性应用：线性应用：运放输入输出运放输入输出成线性关系的应用。成线性关系的应用。闭环应闭环应用用，如，如“运算电路运算电路”、“有有源滤波电路源滤波电路”等。等。一、一、 线性应用和非线性应用线性应用和非线性应用2. 非线性应用：非线性应用：运放输入输运放输入输出成非线性关系的应用。出成非线性关系的应用。开开环应用环应用，如比较器。，如比较器。输入输入输出输出输入输入输出输出电压放大器电压放大器电压比较器电压比较器二、理想运放模型二、理想运放模型1. 理想运放的性能理想运放的性

12、能1) 开环电压增益开环电压增益Aud=;2) 输入电阻输入电阻Rid=;3)输出电阻输出电阻Ro=0;4)频带宽度频带宽度 F=;5)共模抑制比共模抑制比CMRR=;6)失调、漂移和内部噪声为零。失调、漂移和内部噪声为零。主要条件，实际运放主要条件，实际运放同样基本满足。同样基本满足。条件较难满足，条件较难满足，可采用专用运放可采用专用运放来近似满足。来近似满足。二、理想运放模型（续）二、理想运放模型（续）-U-I-+U+I+Uo+-AUd(U+-U-)1） 同相端与反相端呈开路状态。同相端与反相端呈开路状态。2）输出回路为一受控电压源）输出回路为一受控电压源AUd(U+-U-) ， 由于输

13、出电阻由于输出电阻ro=0,所以所以Uo=AUd(U+-U-)。2.理想运放模型理想运放模型3. 线性运用状态时主要特征线性运用状态时主要特征1. 理想运放的同相和反相输入端电流近似为零理想运放的同相和反相输入端电流近似为零 ，称虚断。，称虚断。I+=I-02. 理想运放的同相和反相输入端电位近似相等理想运放的同相和反相输入端电位近似相等 ，称虚短。，称虚短。U+=U-Rid=虚断虚断虚短虚短在分析运算放大器处于线性状态时，可把在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端两输入端视为等电位视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称，这一特性称为虚假短路，简称虚短虚短。虚地虚地如将运放的同相端接地如

14、将运放的同相端接地U+=0，则，则U-=0,即反相端是一即反相端是一 个不接个不接“地地”的的“地地”，称为，称为“虚地虚地”。虚地点对地的电阻为虚地点对地的电阻为“0”由于理想运放的输入电阻非常高，输入端电流近似为由于理想运放的输入电阻非常高，输入端电流近似为0，在分析处于线性状态运放时，可以把，在分析处于线性状态运放时，可以把两输入端视两输入端视为等效开路为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。，这一特性称为虚假开路，简称虚断。U+-U-=Uo/AUd0（ Aud=）-U-I-+U+I+Uo+-AUd(U+-U-)4. 饱和工作状态时特征（非线性工作状态）饱和工作状态时特征（非线性工作

15、状态）1) 理想运放的同相和反相输入端电流近似为零理想运放的同相和反相输入端电流近似为零2)当当U+U-时，时，Uo为正饱和值为正饱和值； 当当U+UR时，时， 输出应为负饱和值，输出应为负饱和值，Uo为低电平为低电平-VOL。UoRo当当UiUR时，输出为正饱和值时，输出为正饱和值， Uo为高电平为高电平VOM。-UOLURUoUiUOMDz输出电压被限定在输出电压被限定在 （UZ+UD)原理原理(U+U-) 单门限比较器：单门限比较器：是指只有一个门限电压的比较器是指只有一个门限电压的比较器.图631 过零比较器 R1 过零比较器 A - + 0 Uo R2 Uo Ui Ui Uid (a

16、)电路 (b)传输特性 Uo R1 A + Uo Ui DZ (c)带输出限幅的过零比较器 一、单门限比较器（续）一、单门限比较器（续） 过零比较器：过零比较器：当当UR=0时，输入电压时，输入电压Ui每次过零时，输出电压每次过零时，输出电压产生跃变产生跃变.图 632 例 62 波形图 t U i 0 (c) 经 RC 微分电路后的输出 Uo波形 t Uo 0 (a) 输入 U i波形 (b) 输出 Uo波形 Uo 0 t (a) (b) VOH VOL R1 过零比较器 A - + Uo R2 Ui Uid Uo 例例: 电路如图电路如图 (a)所示，当所示，当Ui如图如图 (b)所示时，

17、试画出所示时，试画出Uo及及Uo 的波形。的波形。 图（图（a) 电路电路图图(b) 波形图电路波形图电路一、单门限比较器（续）一、单门限比较器（续）二、迟滞比较器二、迟滞比较器-+R1UiR2URUoRf引入正反馈起加引入正反馈起加速输出电压变化速输出电压变化 UoUiUomUonU2U1原理原理: 当输出当输出Uo为高电平为高电平Uo=Uom时，同相端受到时，同相端受到Uom和和UR同时作用同时作用f2Rff2om21RRURRRURUU 当当UiU 1时，输出将由高电平时，输出将由高电平Uom跳变到低电平跳变到低电平Uon。U 1称为上门限电压，也称正向阈值电压。称为上门限电压，也称正向

18、阈值电压。迟滞比较器迟滞比较器：具有迟滞回环特性，输入电压的变化方向不同，阈值：具有迟滞回环特性，输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。电压也不同，但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。单门限电压比较器抗干扰能力差，当输入有波动时，输出将产生频繁跃变单门限电压比较器抗干扰能力差，当输入有波动时，输出将产生频繁跃变（上门限电压）（上门限电压）二、迟滞比较器（续）二、迟滞比较器（续）-+R1UiR2URUoRf UoUiUomUonU2U1原理原理: 当输出当输出Uo为低电平为低电平Uo=Uon时，同相端受到时，同相端受到Uon和和UR同时作用同时作用f

19、2Rff2on22RRURRRURUU 当当UiU 2时，输出将由低电平时，输出将由低电平Uon跳变到高电平跳变到高电平Uom 。U 2称为下门限电压，也称负向阈值电压。称为下门限电压，也称负向阈值电压。U 1（下门限电压）（下门限电压）当当U 2 UiU 1时，时， Uo保持不变保持不变迟滞比较器迟滞比较器上门限电压：上门限电压：f2Rff2om21RRURRRURU 下门限电压：下门限电压：f2Rff2on22RRURRRURU 21-UU U 门限宽度：门限宽度：小结：小结：1. 改变基准电压改变基准电压UR可改变上、下门限电压可改变上、下门限电压U 1、 U 2 ， 但不影响门限宽度但

20、不影响门限宽度 U。2. 改变正反馈系数改变正反馈系数R2/(R2+Rf),将影响将影响 U和和 U 1、 U 2 。3. Uom、Uon运放的正负饱和电压，可通过加限幅电路限制其值运放的正负饱和电压，可通过加限幅电路限制其值。UoUiUomUonU2U1)-(onomf22UURRR 三、三、比较器的特点及应用比较器的特点及应用1、工作在工作在开环开环或或正反馈正反馈状态。状态。2、开关特性开关特性，因开环增益很大，因开环增益很大，比较器的输出只有高电比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。平和低电平两个稳定状态。3、非线性非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。因大幅度工作，输出

21、和输入不成线性关系。比较器特点：比较器特点：比较器的应用：比较器的应用：比较器主要用来对输入波形进行比较器主要用来对输入波形进行整形整形，可以，可以将不规则的输入波形整形为方波输出。将不规则的输入波形整形为方波输出。正弦波变换为矩形波正弦波变换为矩形波三、三、比较器的特点及应用（续）比较器的特点及应用（续）有干扰正弦波变换为方波有干扰正弦波变换为方波其他应用：过零检测、越线报警、模数转换等。其他应用：过零检测、越线报警、模数转换等。正弦波振荡电路正弦波振荡电路 （补充内容）（补充内容）非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路 二、二、 RCRC振荡器振荡器一、一、 反馈振荡器的基本原理反馈振荡器的

22、基本原理正弦波正弦波振荡电路振荡电路 反馈振荡器的构成反馈振荡器的构成组成组成反馈振荡器方框图反馈振荡器方框图1.控制能量转换的有源器件；控制能量转换的有源器件；2.具有正反馈作用的选频器件；具有正反馈作用的选频器件；3.稳定振荡幅度的限幅电路。稳定振荡幅度的限幅电路。BBBB.BBBBB.B. 于是，上式于是，上式振荡器的起振过程和起振条件振荡器的起振过程和起振条件起振条件：起振条件：1 AB分解后得：分解后得：1 AB nBA2 表明是正反聩表明是正反聩幅值条件：幅值条件：相位条件：相位条件：问题：问题：起振之初是增幅振荡，那么这种增幅是否会一直起振之初是增幅振荡，那么这种增幅是否会一直“

23、增增”下去？下去？分析：分析：不会。这主要是由于管子非线性和限幅作用，使不会。这主要是由于管子非线性和限幅作用，使A随随Udi增长而下降，直到增长而下降，直到|AB|=1，进入等幅状态为止。，进入等幅状态为止。4. 振荡器的平衡过程和稳定条件振荡器的平衡过程和稳定条件 当下降到当下降到AB=1（平衡状态）时，振荡器满足（平衡状态）时，振荡器满足Ui=Uf，保持保持等幅振荡。等幅振荡。振荡平衡的幅值条件和相位条件为：振荡平衡的幅值条件和相位条件为：1AB )2 , 1 , 0(2 nnBA幅值平衡条件：幅值平衡条件：相位平衡条件：相位平衡条件：起振条件起振条件 振幅条件振幅条件 相位条件相位条件

24、平衡条件平衡条件 振幅条件振幅条件 相位条件相位条件|AB|=1 A A+B B=2n(n=0,1,2=2n(n=0,1,2) ) |AB|1 A A+B B=2n(n=0,1,2=2n(n=0,1,2) ) 起振起振 、平衡、平衡 、 稳定三个条件缺一不可。稳定三个条件缺一不可。小结：小结：振荡器的振荡频率范围振荡器的振荡频率范围二、二、 RC振荡器振荡器 当当 f 要求很低（几十要求很低（几十KHz以下）时，以下）时，L、C要求很大，体积要求很大，体积必然很大，成本也昂贵，因此常采用必然很大，成本也昂贵，因此常采用RC振荡器来产生低频信号振荡器来产生低频信号。它是以。它是以RC构成选频回路

25、，其构成选频回路，其 0=1/RC。 1. 桥式桥式RC振荡器振荡器（文氏振荡器）（文氏振荡器） 由由RC选频回路和放大器构成。首先讨论选频回路和放大器构成。首先讨论RC选频回路的传输特性。选频回路的传输特性。RC选频回路如右图选频回路如右图.cjRZcjRZ 1/121 uoufCCRRZ2RC振荡器分两类振荡器分两类：移相式，桥式：移相式，桥式(最为常用最为常用)。)1(312120RCRCjZZZUUBf 反反馈馈系系数数：桥式桥式RC振荡器振荡器Z1)(311000 jUUBRCof，有有令令2002)(31 B它具有选频作用它具有选频作用:当当 = 0= 时，时，|B|=1/3最大，

26、最大， B=03arctg00B /2- /2 B 0|B| 01/3uoufCCRRRC1振荡器组成：振荡器组成：将将RC选频回路与放大器相连接，就构成选频回路与放大器相连接，就构成RC桥桥式振荡器。式振荡器。1）RC回路构成具有正反馈的选频回路。回路构成具有正反馈的选频回路。2）R1 、 R2构成具有负反馈的支路。构成具有负反馈的支路。其中：其中：R1为具有负温度系数的为具有负温度系数的热敏电阻。热敏电阻。反馈系数反馈系数31 BuuBo时，时，当当， of当起振时，应满足当起振时，应满足|AB|1RC桥式振荡器桥式振荡器增益增益21dio1RRuuA ufuoudi环路增益环路增益131

27、33122121 ABRRARR，若取若取+ R1RCRCR2起振后，输出的振荡信号频率起振后，输出的振荡信号频率 f =RC 21（1）降低增益，以达到振幅平衡条件，要）降低增益，以达到振幅平衡条件，要满足满足A=3，必须加负反馈。，必须加负反馈。（2）自动稳幅，主要通过）自动稳幅，主要通过R1（具有负温度（具有负温度系数的热敏电阻）来完成。系数的热敏电阻）来完成。这里加负反馈支路的作用有二：这里加负反馈支路的作用有二：稳幅过程如下：稳幅过程如下：起振后起振后R1的电流不断的电流不断 R1 A A =3时时 |AB|=1 （稳定平衡条件）（稳定平衡条件）211RRAf RC桥式振荡器桥式振荡

28、器+ R1RCRCR2仿真实例：仿真实例：+ R2R CRR1C1、幅度放大设置：、幅度放大设置：R1=10k ，R2=30k 2、选频网络设置：、选频网络设置：设正弦波频率为设正弦波频率为160Hz，根据，根据f0 =1/2 RC，则选则选C=0.1uF， R=10k 在电路最初工作时，为了保证电在电路最初工作时，为了保证电路起振通常会设置振幅放大倍数路起振通常会设置振幅放大倍数略大于略大于3。对稳定输出信号幅度的改善措施：对稳定输出信号幅度的改善措施：+ R2R CRR1C在电路最初工作时，为了保证电路起在电路最初工作时，为了保证电路起振通常会设置振幅放大倍数略大于振通常会设置振幅放大倍数

29、略大于3，但电路起振后，为使幅度稳定，在负但电路起振后，为使幅度稳定，在负反馈回路可采用非线性元件自动调整反馈回路可采用非线性元件自动调整反馈的强弱以维持输出电压恒定。反馈的强弱以维持输出电压恒定。R1=10k ，R3=20k ， R2=50k + R3R CRR1CR2一、矩形波发生电路一、矩形波发生电路二、三角波发生电路二、三角波发生电路三、脉冲和锯齿波发生电路三、脉冲和锯齿波发生电路1. 基本组成部分基本组成部分 1) 开关电路开关电路：输出只有高电平和低电平两种情况，称：输出只有高电平和低电平两种情况，称为两种状态；因而采用电压比较器。为两种状态；因而采用电压比较器。 2) 反馈网络反

30、馈网络：自控，在输出为某一状态时孕育翻转成：自控，在输出为某一状态时孕育翻转成另一状态的条件。应引入反馈。另一状态的条件。应引入反馈。 3) 延迟环节延迟环节：使得两个状态均维持一定的时间，决定：使得两个状态均维持一定的时间，决定振荡频率。振荡频率。利用利用RC电路实现。电路实现。一、矩形波发生电路 输出特点：输出特点：输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。2. 2. 电路组成电路组成Z211TURRRU正向充电：正向充电： uO（+UZ）RC地地反向充电：反向充电：

31、地地C R uO（UZ）RC 回路回路ZU 滞回比较器滞回比较器ZU一、矩形波发生电路（续） 通过对电容通过对电容C的正、反向充电改变的正、反向充电改变U-的值，使之与的值，使之与U+相比较相比较后形成输出的翻转后形成输出的翻转3. 3. 工作原理工作原理分析方法：分析方法：（1）初始态：）初始态： 设合闸通电时电容上电压为设合闸通电时电容上电压为0，uO上升，则产生正反馈过程：上升，则产生正反馈过程： uO up uO ，直至直至 uOUZ， uP+UT，第一暂态。第一暂态。一、矩形波发生电路（续） up一、矩形波发生电路（续）一、矩形波发生电路（续） 3. 3. 工作原理（续）工作原理（续

32、）原理：原理：电容正向充电，电容正向充电，t uN，t ， uN UZ；但当但当uN +UT时，时，再增大再增大uN ， uO从从+ UZ跃变为跃变为-UZ， uP-UT，电路进入第二暂态电路进入第二暂态。原理：电容反向充电，电容反向充电，t uN，t ， uN -UZ；但当但当uN -UT时，时，再减小再减小uN ， uO从从- UZ跃变为跃变为+UZ， uP+UT，电路返回第一暂态。电路返回第一暂态。（2）第一暂态第一暂态：uOUZ， uP+UT。（3）第第二二暂态暂态：uO-UZ， uP-UT。upuN4. 4. 波形分析波形分析求出、终了值、时间常数，根据三要素，即起始值)21ln(2

33、213RRCRT%50kTT占空比一、矩形波发生电路（续） )0(1)0()()(/ctcccueuutu 推导过程推导过程（了解）：（了解）：利用一阶利用一阶RC电路的三要素法列出方程如下：电路的三要素法列出方程如下： )21ln(12,)(,)0(,)(2131/211211321121111RRCRTeURRRUURRRCRUuURRRUuURRRUtuTZZZZcZTcZTTto 充电时：充电时：T1 )21ln(2)21ln(12,)(,)0(,)()0(1)0()()(213212132/2112113211211/22RRCRTTTRRCRTeURRRUURRRCRUuURRRU

34、uURRRUtuueuutuTZZZZcZTcZTTtcotooc 放电时放电时推导过程（续）：推导过程（续）：T25. 5. 占空比可调电路占空比可调电路 思考思考:为了占空比为了占空比调节范围大，调节范围大，R3应如何取值？应如何取值？ 正向充电和反向充电时间常数可调，占空比就可调。正向充电和反向充电时间常数可调，占空比就可调。一、矩形波发生电路（续）一、矩形波发生电路（续） T1T2T1 TTRRCRRRTTTRRCRRTRRCRRTwwww121213212123221131)21ln(2)21ln()21ln( 占占空空比比：方方波波周周期期反反向向放放电电时时间间正正向向充充电电时

35、时间间占空比可调电路分析过程：占空比可调电路分析过程：D1导通导通D2导通导通调节调节RW可调可调节方波的占节方波的占空比，但信空比，但信号的周期始号的周期始终没变。终没变。 1. 电路组成电路组成 用积分运算电路可将方波变为三角波。用积分运算电路可将方波变为三角波。两个两个RC环节环节实际电路将两个实际电路将两个RC 环节合二而一环节合二而一ZUuO要取代要取代uC，必须改变输入端。，必须改变输入端。集成运放应用电路的分析方法：集成运放应用电路的分析方法：化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算。化整为零（分块），分析功能（每块），统观整体，性能估算。二、三角波发生电路二、三角

36、波发生电路uC滞回比较器滞回比较器积分运算电路积分运算电路求滞回比较器的电压传输特性：三要素求滞回比较器的电压传输特性：三要素uOH 、 uOL ， UT 。代入，求出，将令ZO1N1P1O212O1211P10UuuuuRRRuRRRuZ21TURRUuo 二、三角波发生电路(续）2. 2. 工作原理工作原理up1三角波发生电路的振荡原理三角波发生电路的振荡原理初始态：初始态：合闸通电，通常合闸通电，通常C 上电压为上电压为0。设。设uO1 uP1 uO1，直至直至uO1 UZ（第一暂态）；（第一暂态）；第一暂态：第一暂态：积分电路对积分电路对C积分，积分，t uO，一旦，一旦uO过过- U

37、T ，uO1从从+ UZ跃变为跃变为- UZ （第二暂态）（第二暂态） 。第二暂态：第二暂态：积分电路对积分电路对C积分，积分，t uO，一旦，一旦uO过过+ UT ， uO1从从 - UZ跃变为跃变为+ UZ ，返回第一暂态。，返回第一暂态。重复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。重复上述过程，产生周期性的变化，即振荡。 电路状态翻转时，电路状态翻转时，uP1=?up1(up1un1)3. 3. 波形分析波形分析 1oo132o211tudttuCRtutt Z21TTZ3T21URRU)U(TUCRU 又又2314RCRRT 振荡振荡中间中间过程过程二、三角波发生电路二、三角波发生电路(

38、(续）续）三、锯齿波发生电路三、锯齿波发生电路 23112RCRRRT6 21TTT 23122RCRRRT7 一、电压一、电压电流变换电电流变换电路路二、二、RC有源滤波器有源滤波器三、测量放大电路三、测量放大电路四、单电源供电放大电四、单电源供电放大电路路五、线性稳压电路五、线性稳压电路一、电压一、电压电流变换电路电流变换电路 电流电流电压变换电路电压变换电路Uo= -IsRfUoRfRP-+RLUsUo-+R1IL 电压电压电流变换电路电流变换电路IL=Uo/R1=Us/R1Is输出电压与输入电流成比例。输出电压与输入电流成比例。输出电流与输入电压成比例，输出电流与输入电压成比例，而与外

39、接负载无关而与外接负载无关。电压电压-电流电流和和电流电流-电压电压变换器广泛应用于放大电路和传感器的连接处变换器广泛应用于放大电路和传感器的连接处1.一阶低通有源滤波一阶低通有源滤波根据反相比例运算电路的分析根据反相比例运算电路的分析ifffoURZIZU1() 频率特性频率特性CRjRRRZUUAfio212111() 截止频率截止频率CRfH221 滤波增益滤波增益|A|=R2/R1二、二、RCRC有源滤波器有源滤波器特性曲线：特性曲线：一阶低通有源滤波和积分器一阶低通有源滤波和积分器(有直流负反馈）有直流负反馈）电路形式相同，但：电路形式相同，但：截止频率截止频率CRfH221滤波增益滤波增益|A|=R2/R1作为低通源滤波器时作为低通源滤波器时：作为积分器时：作为积分器时： ttuCRtu)d(1)(i1o滤波器强调频域特性滤波器强调频域特性。积分器强调时域特性积分器强调时域特性。分析：当信号频率较低时，信号积分过程可以忽略，输分析：当信号频率较低时，信号积分过程可以忽略，输出失真可