第3部分集成运算放大器基础及负反馈电路ppt课件

1、3.1 差分放大电路差分放大电路 3.2 集成运算放大器集成运算放大器 3.3 负反响电路负反响电路3.4 反响的普通表达式反响的普通表达式 3.5 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 3.6 深度负反响放大电路的估算深度负反响放大电路的估算 3.7 负反响电路运用例如负反响电路运用例如 本章教学目的本章教学目的1 1、了解直接耦合电路存在问题、零点漂移产生缘由及其抑制、了解直接耦合电路存在问题、零点漂移产生缘由及其抑制措施。措施。 2 2、掌握差分放大器组成、抑制零漂原理。熟习差模信号与、掌握差分放大器组成、抑制零漂原理。熟习差模信号与共模信号及其放大倍数、共模抑制比概念。

2、会对恣意信号进共模信号及其放大倍数、共模抑制比概念。会对恣意信号进展分解。展分解。 3 3、选学常见恒流源电路组成。、选学常见恒流源电路组成。 4 4、熟习集成运放特点及其内电路框图、电路符号、理想运、熟习集成运放特点及其内电路框图、电路符号、理想运放概念。了解集成电路分类、外形、命名方法。放概念。了解集成电路分类、外形、命名方法。 本章教学目的本章教学目的5 5、熟习反响、反响深度和深度负反响的概念。掌握反响的分、熟习反响、反响深度和深度负反响的概念。掌握反响的分类及其判别方法。类及其判别方法。 6 6、熟习负反响对放大电路性能影响。了解负反响电路产生、熟习负反响对放大电路性能影响。了解负反

3、响电路产生自激震振荡条件及其消除方法。熟习深度负反响放大电路的自激震振荡条件及其消除方法。熟习深度负反响放大电路的闭环增益估算方法。闭环增益估算方法。 7 7、选学负反响电路运用例如。、选学负反响电路运用例如。 差分放大电路差分放大电路(Differential amplifier)又称差动放大器，又称差动放大器，简称差放，是集成运算放大器简称差放，是集成运算放大器(Intergrated operational amplifier)中常用的一种单元电路，具有优越的抑制零点漂中常用的一种单元电路，具有优越的抑制零点漂移性能。移性能。 3.1 3.1 差分放大电路差分放大电路 一、直接耦合放大电

4、路需求处理的问题：一、直接耦合放大电路需求处理的问题： 1. 各级静态任务点相互影响，相互牵制。 3.1.1 差动放大器的电路组成和静态分析差动放大器的电路组成和静态分析 2. 存在零点漂移(Zero drift)。 零漂定义：在输入信号为零时，出现输出端的直流电位缓慢变化的景象。 产生零点漂移的缘由：元器件参数的变化；环境的温度的变化(最主要的要素，因温度变化引起零漂称为温漂)。 零漂在RC耦合电路中影响不大；但在直接耦合放大电路中会被后级电路逐级放大，且第一级的零漂影响最为严重。 抑制零漂的措施：抑制零漂的措施：1、选用高稳定性的元器件。2、电路元件在安装前要经过仔细的挑选和老化处置，以确

5、保质量和参数的稳定性。3、采用稳定性高的稳压电源，减少电源电压的动摇的影响。4、采用温度补偿电路。5、采用调制型直流放大器。6、采用差动放大电路。这是目前运用最广的电路，它常用作集成运放的输入级。 典型的差动放大器电路如图3.1.1所示，它具有两个输入端，两个输出端。该电路采用发射极电阻Re耦合的对称共射电路，其中V1、V2称为差分对管，两边的元器件采用一样的温度特性和参数，使之具有很好的对称性，双电源供电，且VCC=VEE，输出负载可以接到两输出端之间称为双端输出，也可接到任一输出端到地之间称为单端输出。 二、差动放大电路组成二、差动放大电路组成 图3.1.2差动放大电路直流通路 三、静态分

6、析三、静态分析 静态时，IC1=IC2IE，UC1=UC2=VCCIC1Rc1 。故： Uo=UC1UC2=0。 另一思绪，忽略IB影响。UB=0，UE=UBE， 即静态时，差动放大器具有零输入零输出的特点。不会产生零点漂移景象，前提：电路完全对称。 eEEeEEBEERVRVUI22三、静态分析三、静态分析 3.1.2 3.1.2 共模信号、差模信号及放大倍数共模信号、差模信号及放大倍数 一、差模信号一、差模信号Difference-Mode signal和差模放大倍数和差模放大倍数(Difference-Mode gain) 差模信号就是一对大小相等、极性相反的信号电压，即 ui1ui2u

7、id=uid1-uid2 =2uid1 ，uid1=-uid2=uid/2 。 假设电路仅有uid作用，那么输出电压为uod，电路的差模电压放大倍数Auduod/uid 。 二、共模信号二、共模信号(Common-Mode signal)和共模放大倍数和共模放大倍数(Common-Mode gain) 共模信号就是一对大小相等、极性一样的信号，即ui1ui2uic 差动放大器只需uic作用输出电压为uoc；那么共模电压放大倍数Auc=uoc/uic 。 三、恣意信号的分解三、恣意信号的分解 ui1和ui2输入的两个恣意信号。此时，假设将ui1和ui2改写成 其中 由此可知，一对恣意信号均可以分

8、解为一对共模信号和一对差模信号之和，即 2222i2i1i2i12i2i1i2i11uuuuuuuuuuii2/2/idici2idici1uuuuuui2i1idi2i1ic2/ )(uuuuuu 恣意信号输入时，分解成uid和 uic ，分别放大再叠加。即 icucidudocodouAuAuuu 差动放大器的性能应是差模性能和共模性能的合成。 例3.1.1 知差动放大电路ui1=10.04V，ui2=9.96V，试求共模和差模输入电压。 解： mV80V08. 0V102/ )(i2i1idi2i1icuuuuuu3.1.3 3.1.3 差模输入信号的动态分析差模输入信号的动态分析 差动

9、电路有两个输入端、两个输出端，它具有双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出四种组态。 一、双端输出电路的差模特性一、双端输出电路的差模特性 图3.1.3双端输出差分电路 双端输出差分电路原理图如图3.1.3a所示，其中输出负载RL接在两管集电极之间。在差模输入电压下，两管集电极电流产生电流数值相等、极性相反的变化。即 cCciIi11cCciIi22 由此产生以下结果：一是由输入差模电压产生在RL两端的信号电压数值相等、极性相反，从而使得RL中点电位必然交流接地；二是两管集电极电流共同经过Re时，仅有静态电流2IE=IC1+IC2，而由输入差模电压产生的电流相互

10、抵消，因此，对差模信号而言，Re可看做短路。 双端输出电路的差模交流通路如图3.1.3b所示。由图可得 式中， 为双端输出时差模输出电压，它等于两管输出信号电压之差； 为单管共射电路电压放大倍数； 。上式阐明双端输出差动当大电路的电压放大倍数与单管共射放大电路的电压放大倍数一样。 bebLu1id1od1id2id1od2od1idodud22rRRAuuuuuuuuAodu1uA)2/(LC/LRRR 电路的输入电阻那么是从两个输入端看进去的等效电阻。 Ri=2(Rb+rbe) 电路的输出电阻为 Ro=2Rc 二、单端输出电路的差模特性二、单端输出电路的差模特性 单端输出差动放大电路原理图如

11、图3.1.4a所示 。图3.1.4 单端输出差分电路 分析阐明，该电路的共模抑制比为 bebLid1od1idodud1212rRRuuuuA式中, ./LCLRRR 差模输入电阻和输出电阻为：Ri=2(Rb+rbe) Ro=Rc 3.1.4 3.1.4 共模输入信号的动态分析共模输入信号的动态分析 一、双端输出电路的共模特性 假设图3.1.3 a所示差动电路电路完全对称，在输入共模信号作用下，两管集电极电流产生大小相等、方向一样的电流变化，即 c2Cc2c1Cc1iIiiIi 由此产生以下结果：一是由于输入共模电压信号在两集电极上产生的输出电压大小相等、方向一样，从而使得流过RL的电流为零；

12、二是由于两管集电极电流共同经过Re时，Re上的电流为2ie，对于每个管子而言，相当于发射极接了一个2Re电阻。基于上述结果，其共模交流通路如图3.15a所示。 3.1.4 3.1.4 共模输入信号的动态分析共模输入信号的动态分析图3.1.5 共模交流通路 3.1.4 3.1.4 共模输入信号的动态分析共模输入信号的动态分析式(3.1.17)阐明，双端输出的理想差动放大电路对共模信号具有完全抑制造用，为了更好地表征电路对共模信号的抑制才干，引入共模抑制比(Common-Mode rejection ratio)KCMR,，KCMR定义为 0icocucuuAucudCMRAAKucudCMRlg

13、20AAKKCMR越大，差动放大电路的抑制共模信号的才干越强。 3.1.4 3.1.4 共模输入信号的动态分析共模输入信号的动态分析 二、单端输出电路的共模特性 图3.1.4a所示单端输出差动电路的共模交流通路如图3.1.5b所示，从图中可求出单端输出的共模电压放大倍数 ebebLicoc1uc1)1 (2RrRRuuA./LCLRRR eRRA2Luc1单端输出差动电路的共模抑制比为： bebeuc1ud1CMRrRRAAK3.1.4 3.1.4 共模输入信号的动态分析共模输入信号的动态分析 除了上述双端输入双端输出、双端输入单端输出方式以外，它还有单端输入双端输出、单端输入单端输出的任务方

14、式，如图3.1.6a、b所示。不论采用哪一种任务方式，需留意：单端输入时，应将单端输入电压ui分解为差模输入uid=ui1ui2=ui，和共模输入电压uic=(uc1+uc2)/2=ui/2，并分别求出差模输出电压和共模输出电压。单端输出时，输出电压uo1(或uo2)应为差模输出和共模输出之和，即 )1(icCMRidud1icuc1idud11uKuAuAuAuo 3.1.5 3.1.5 恒流源恒流源 为了提高单端输出差动放大电路的共模抑制比，该当提高Re的数值。但增大Re会添加Re上的直流压降，影响电路的静态任务点，为使电路正常任务,需提高电源电压，但电源电压又不能恣意提高，所以构成矛盾。

15、采用恒流源替代R e可很好地处理这一矛盾。 恒流源输出电流恒定，具有交流等效电阻很大而直流电阻两端电压降不大的特点。图3.1.8所示电路就是一个采用恒流源的差动放大电路。 图3.1.8 具有恒流源的差动放大电路 图中，V3组成分压式任务点稳定电路作为恒流源，保证温度变化时，IE3根本不变，且 E3C3C2C12121IIII一、镜像电流源一、镜像电流源Current mirror 镜像电流源电路如图3.1.9所示，设V1、V2的参数完全一样，由于两管具有一样的基-射极间电压UBE1=UBE2，因此，两管集电极电流IC1=IC2，由图可知基准电流为 C1C1BC1REF22IIIIIC2REFC

16、121III图3.1.9 镜像电流源 当2时，V2管的集电极电流IC2近似等于基准电流IREF，即 RVRVVIICCBECCREFC2二、微电流源二、微电流源(Small value current source) 微电流源是模拟集成电路中常用的一种电流源，电路如图3.1.10所示。当基准电流IREF一定时，由图3.1.6可得e2E2BEBE2BE1RIUUUe2BEE2C2RUII图3.1.10 微电流源 可见，用很小的Re2即可获得微小的任务电流，称为微电流源。 三、电流源用作有源负载三、电流源用作有源负载Active load 在模拟集成电路中，恒流源也广泛地作为负载电阻运用以替代集电

17、极电阻RC，称为有源负载。 图3.1.11 电流源用作有源负载图中V1是放大管，V2、V3组成电流源作为V1的集电极有源负载。 3.1.6 3.1.6 失调、温漂及调零电路失调、温漂及调零电路 一个完全对称的差动放大器，静态时应该具有“零输入零输出的性能，即输入电压为零ui1=ui2=0时，双端输出电压也为零。然而实践的放大器由于存在元器件失配，很难做到完全对称，因此在输入电压为零时，双端输出电压不一定为零，这种景象称为零点漂移，也称为差动放大器的失调。 失调随温度的变化值称为温漂(Temperature drift)，环境温度是产生温漂的外部要素，而晶体管参数随温度变化是内部要素。差分放大器

18、的温漂普通为几V/。普通来讲，差分放大电路的失调可经过适当的调零电路(Zero regulating circuit)给予补偿，使之到达零输入零输出。 3.1.6 3.1.6 失调、温漂及调零电路失调、温漂及调零电路 发射极极调零电路和集电极调零电路如图3.1.12a、b所示。图中RP为调零电位器,将输入端Rb接地,调理RP使输出为零。必需指出，调零电路可以消除失调，但加接调零安装不能消除温漂，减少温漂的有效方法是加接温度补偿电路。 图3.1.12 差分放大器调零电路 3.2 3.2 集成运算放大器集成运算放大器 3.2.1 概述概述 集成运算放大器是模拟集成电路的一个重要分支，它实践上是用集

19、成电路工艺制成的具有高增益、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大器。 它具有通用性强、可靠性高、体积小、分量轻、功耗小、性能优越等特点，而且外部接线很少，调试极为方便。如今曾经广泛运用于自动测试、自动控制、计算技术、信息处置以及通讯工程等各个电子技术领域。 一、集成电路的特点一、集成电路的特点 集成电路由于制造工艺上的缘由，具有以下特点： (1)集成电路的工艺对制造电感器和容量大的电容器有困难，所以大都采用直接耦合电路。 (2)集成电路制造工艺阐明，制造半导体二极管或三极管占用硅片面积小，且工艺简单、本钱低。制造电阻、电容比较困难，尤其是阻值大大于300的电阻和容量大大于400pF的电容，更不

20、经济。为此，应尽量防止内接电容，并尽能够用阻值低的电阻或以三极管替代电阻。 二、集成电路的分类二、集成电路的分类 1、按集成度分类 2、按内部器件分类 三、外形三、外形 (1)集成电路的外形 图3.2.1 集成电路的外形a) 圆壳式 b) 双列直插式 c) 扁平式 d)电路符号 (2)电路符号 “反相输入端Inverting input terminal，“+同相输入端(Noninverting input terminal)。 (3)集成运放的输出输入关系式 )(uuAuodo四、集成电路的命名四、集成电路的命名 集成电路的命名方法按国家规范规定，每个型号由以下五个部分组成：第一部分：表示符

21、合国家规范，用字母C表示；第二部分：表示电路的分类，用字母表示，详细含义见表3.2.1；第三部分：表示种类代号，用数字或字母表示，与国际上的种类坚持一致；第四部分：表示任务温度范围，用字母表示，详细含义见表3.2.2；第五部分：表示封装方式，用字母表示，详细含义见表3.2.3。 3.2.2 3.2.2 集成运算放大器内部电路框图集成运算放大器内部电路框图 图3.2.2 集成运放内部电路框图 1输入级 为了减少零漂和抑制共模干扰信号，要求温漂小、共模抑制比高、有极高的输入阻抗，普通采用高性能的恒流源差动放大电路。 3输出级 输出级应具有较大的电压输出幅度较高的输出功率与较低的输出电阻的特点，大多

22、采用复合管构成的共集电路作为输出级。 2中间级 运算放大器的放大倍数主要是由中间级提供的，因此要求中间级有较高的电压放大倍数，普通放大倍数可达几万倍甚至几十万倍以上。 4偏置电路 偏置电路普通由恒流源组成，用来为各级放大电路提供适宜的偏置电流，使之具有适宜的静态任务点。它们普通也作为放大器的有源负载和差动放大器的发射极电阻。 3.2.3 3.2.3 运算放大器的特性和主要参数运算放大器的特性和主要参数 理想运放具有以下特性： (1)开环差模电压放大倍数 Aod (2)开环差模输入电阻 Rid (3)开环差模输出电阻 Rod=0 (4)输入失调电压 UIO=0 (5)输入失调电流 IIO=0 (

23、6)共模抑制比 KCMR (7)频带宽度 BW 但实践的集成运算放大器不能够到达上述目的。集成运算但实践的集成运算放大器不能够到达上述目的。集成运算放大器的特性是非理想的。它的输入电阻为几千欧到放大器的特性是非理想的。它的输入电阻为几千欧到100G100G，电压增益为电压增益为8080140dB140dB。 3.2.3 3.2.3 运算放大器的特性和主要参数运算放大器的特性和主要参数 1开环差模电压增益Aod 集成运放的开环差模电压增益是指输出端和输入端之间无任何元件时输出信号电压与输入差模电压之比，用Aod表示。Aod与输出电压Uo的大小有关，通常是在规定输出电压幅度时如Uo10V测得的值。

24、 Aod通常用分贝数通常用分贝数dB表示，那么为表示，那么为 )(odidododuuuuuAidododlg20lg20uuA 3.2.3 3.2.3 运算放大器的特性和主要参数运算放大器的特性和主要参数 2输入失调电压UIO及其温漂 dUIO/dT 假设集成运放差动输入级非常对称，当输入电压为零时，输出电压也应为零不加调零安装。但实践上它的差动输入级很难到达对称，通常在室温25下，为了使输入电压为零时输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫做输入失调电压UIO。UIO的大小反映了运放输入级电路的不对称程度。UIO越小越好，普通为110mV。 另外，输入失调电压的大小还随温度、电源电压的变化而变

25、化。通常输入失调电压UIO对温度的变化率称之为输入电压的温度漂移简称输入失调电压温漂用 dUIO/dT表示,普通为(1020)V/. 3.2.3 3.2.3 运算放大器的特性和主要参数运算放大器的特性和主要参数 3输入失调电流IIO及其温漂dIIO/dT 在常温下，输入信号为零时，放大器的两个输入端的基极静态电流之差称为输入失调电流IIO，有IIO=IB1IB2，它反映了输入级两管输入电流的不对称情况，IIO越小越好，普通为1nA0.1A。 IIO随温度的变化而变化，IIO随温度的变化率称之为输入失调电流温漂用dIIO/dT表示，单位为nA/。 4输入偏置电流IIB 输入偏置电流(Input

26、bias current)是指集成运放输出电压为零时，两个输入端偏置电流的平均值，即IIB=IB1+IB2/2，IIB越小越好，普通为10nA10A。 3.2.3 3.2.3 运算放大器的特性和主要参数运算放大器的特性和主要参数 5开环差模输入电阻Rid 差模输入电阻是指集成运放的两个输入端之间的动态电阻。它反映输入端向差动信号源索取电流的才干。其值越大越好，普通为几兆欧姆。MOS集成运放Rid 高达106M以上。 6开环差模输出电阻Rod 集成运放开环时，从输入端看进去的等效电阻，称之为输出电阻。它反映集成 运放输出时的负载才干 ，其值越小越好。普通Rod小于几十欧姆。 7共模抑制比KCMR

27、 共模抑制比为：KCMR=Aod/Aoc(Aoc 称共模放大倍数)，它表示集成运放对共模信号的抑制才干，其值越大越好，普通KCMR为60130dB之间。 3.2.3 3.2.3 运算放大器的特性和主要参数运算放大器的特性和主要参数 8最大差模和共模输入电压Uidmax,、Uicmax Uidmax是指集成运放两个输入端所允许加的最大差模电压，超越此电压，集成运放输入级某一侧三极管将会出现发射结反向击穿。 Uicmax是指集成运放两个输入端所允许加的共模最大电压，超越此电压，集成运放的共模抑制比将明显下降，对差模信号不能进展放大。 9最大输出电压Uom 在给定负载上，最大不失真输出电压的峰峰值称

28、为最大输出电压。 3.2.3 3.2.3 运算放大器的特性和主要参数运算放大器的特性和主要参数 10开环带宽BW和单位增益带宽BWG BW是指开环差模电压放大倍数下降到3dB所对应的频带宽度。BWG为运放开环电压增益下降到Aod10dB时的信号频率，BWGfTAodBW。 11转换速率SR(Slew rate) SR是指集成运放输出电压随时间的最大变化率，SR越大越好。 3.2.4 3.2.4 典型的双运算放大器简介典型的双运算放大器简介 随着半导体制造工艺程度的提高，曾经把两个甚至多个集成运放制造在同一芯片上。双运放就是在同一芯片上制造了两个一样的运放。这种高密度封装，不仅减少体积，更重要的

29、是在同一芯片上同时制造而成，而且温度变化一致，电路一致性好。图3.2.3是双运放F353的管脚陈列图。电路由于采用了内补偿技术，运用时不需外接消振的补偿电路，调零由外接补偿电压处理。 图3.2.3 双运放F353管脚陈列图 3.3.1 3.3.1 反响反响 将放大器输出信号电压或电流的一部分或全部，经过一定的电路称为反响网络送回到输入回路，与原来的输入信号电压或电流共同控制放大器，这样的作用过程称为反响，具有反响的放大器称为反响放大器(Feedback amplifier)。 3.3 3.3 负反响电路负反响电路 一个电路能否存在反响，就是看输出与输入回路之间有没一个电路能否存在反响，就是看输

30、出与输入回路之间有没有起联络作用的元件。假设有那么存在反响，假设无那么不存有起联络作用的元件。假设有那么存在反响，假设无那么不存在反响。在反响。 3.3.2 3.3.2 反响的根本方式及其判别反响的根本方式及其判别 1、正反响(Positive feedback)和负反响Negative feedback 1定义 正反响：放大电路引入的反响信号使放大电路的净输入信号添加。 负反响：反响信号使放大电路的净输入信号减少。2极性判别方法：瞬时极性法(Instantaneous polarity method) 普通在第一级输入端标+，然后根据放大、反响信号的传送途径逐级标出+、-，最后标出反响信号极

31、性。从而判别反响信号是加强还是减弱输入信号，输入信号减弱的是负反响，添加的是正反响。其中，+表示瞬时电位升高，-表示瞬时电位下降。 放大电路各有关器件在中频区的电压的相位关系如下表所示。 图3.3.1 负反响放大电路 如以下图所示负反响电路，输出电压uo的一部分经过由Rf、R1组成的反响网络送到输入端，使运算放大器的净输入信号uid=ui-uf减少，从而使uo也减少。即：uoufuiduo，这就是一个负反响过程。 2、直流反响、直流反响(DC feedback)和交流反响和交流反响(AC feedback) (1)直流反响：反响信号中只含有直流成分。 (2)交流反响：反响信号中只含有交流成分。

32、 (3)交直流反响：反响信号中既含有直流分量,又含有交流分量。 3、电压反响、电压反响(Voltage feedback)和电流反响和电流反响(Current feedback) 1定义 按反响信号在输出端取样方式电压反响：电流反响：ofuxofix 2判别方法 用负载短路法判别：假设输出端的负载短路，假设反响量依然存在不为零，那么是电流反响；假设反响量消逝为零，那么是电压反响。 根据反响网络与输出端的接法判别： 假设反响网络与输出端接同一节点为电压反响，不接于同一节点为电流反响。电流反响和电压反响的效果与负载RL有关，要得到较强的负反响效果，电压负反响要求RL越大越好；电流负反响要求RL越小

33、越好。 4并联反响并联反响(Shunt feedback)和串联反响和串联反响(Series feedback) 按根本放大器输入端与反响网络的输出端之间的联接方式，反响可分为并联反响和串联反响，它们与输出端取样的方式无关。 (1)定义 串联反响：反响信号送到输入端是以电压相加减的方式出现，反响信号与输入信号相串联。 并联反响：反响信号表现为电流相加减方式，反响信号与输入信号相并联。 (2)判别方法 假设反响信号与输入信号是在输入端的同一个节点引入，那么为并联反响；假设它们不在同一个节点引入，那么为串联反响。 负反响放大器的四种根本组态负反响放大器的四种根本组态 电压并联负反响、电流并联负反响

34、、电压串联负反响、电流串联负反响。 3.3.3 3.3.3 反响判别例如反响判别例如 在电路反响判别过程中，首先要判别电路中有无反响元件或网络，即输出、输入端之间有无元器件或网络衔接，有那么有反响。然后再用上述方法判别反响性质、类型。举例如下： 图3.3.2 例3.3.1图 电路中Rf为反响元件。输入信号加在集成运放反相输入端，利用瞬时极性法，假设输入端瞬时极性为+，那么输出端瞬时极性为，经Rf反响到反相输入端为，净输入信号减小，为负反响。 对于输入端，由于输入信号与反响信号在同一节点输入，所以为并联反响。 对于输出端，假设RL短路，反响信号那么为零，所以为电压反响。因此图中所示电路反响类型为

35、电压并联负反响。 例例3.3.2 3.3.2 判别以下图所示电路的反响类型。判别以下图所示电路的反响类型。 3.4 3.4 负反响的普通表达式负反响的普通表达式 由图3.4.1可以看出，反响放大器由两部分组成，一部分是不加反响的运算放大器，另一部分是反响网络。我们可用图3.4.1所示电路框图(Block diagram)方式来描画。 3.4.1 3.4.1 负反响的电路框图负反响的电路框图 图3.4.1 反响放大器的电路框图 3.4 3.4 负反响的普通表达式负反响的普通表达式 3.4 3.4 负反响的普通表达式负反响的普通表达式 3.4 3.4 负反响的普通表达式负反响的普通表达式 3.4.

36、2 3.4.2 反响深度和深度负反响反响深度和深度负反响 一、提高电路及其增益的稳定性一、提高电路及其增益的稳定性 3.5 3.5 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直流负反响稳定直流量，能起到稳定静态直流任务点的作用。 2假设由于某种缘由，放大器增益加大输入信号不变，使输出信号加大，从而使反响信号加大。由于负反响的缘由，使净输入信号减少，结果输出信号减少。这样就抑制了输出信号的加大，实践上就使得增益坚持稳定。 3电流负反响稳定输出电流，电压负反响稳定输出电压。 3.5.1 3.5.1 负反响对放大器性能的影响负反响对放大器性能的影响 二、减少非线性失真二、减少非线性失真

37、(Nonlinear distorsion) 图3.5.1 负反响减少非线性失真表示图 由于晶体三极管特性的非线性，当输入信号较大时，就会出现失真，在其输出端得到了正负半周不对称的失真信号。当参与负反响以后，这种失真将可得到改善。其过程如图3.5.1所示，输出失真波形反响到输入端与输入信号合成得到上半周小下半周大的失真波形，经放大后恰好补偿输出失真波形。 三、扩展通频带三、扩展通频带Extension band width 引入负反响后增益下降，但通频带扩展。对于单RC电路系统通频带扩展1+AF倍。通频带的扩展，意味着频率失真的减少，故负反响能减少频率失真。 四、改动输入电阻和输出电阻四、改动

38、输入电阻和输出电阻 (1)串联负反响使输入电阻增大，引入负反响后的输入电阻为未串联负反响使输入电阻增大，引入负反响后的输入电阻为未引入负反响电路输入电阻的引入负反响电路输入电阻的1+AF倍，即倍，即Rif=Ri(1+AF)；并联；并联负反响使输入电阻减小，引入负反响后的输入电阻负反响使输入电阻减小，引入负反响后的输入电阻Rif=Ri/(1+AF)，Ri为未引入反响时的输入电阻。为未引入反响时的输入电阻。 (2)电压负反响使输出电阻减小，电压负反响使输出电阻减小，Rof=Ro/(1+AF)。电流负反响。电流负反响使输出电阻添加，使输出电阻添加，Rof=Ro(1+AF)，Ro为未引入负反响时的输出

39、电为未引入负反响时的输出电阻。阻。 (3)简言之就是：串大并小，压小流大。简言之就是：串大并小，压小流大。 3.5.2 3.5.2 负反响电路的自激振荡及其消除负反响电路的自激振荡及其消除 1 1、自激振荡、自激振荡 是指放大电路的输入端在不加输入信号时，就可以在输出端产生一定幅度和频率的交流输出电压信号的景象。 自激振荡的条件为： 101FAFA，或 即 (自激振荡的幅度平衡条件) 1FA n为整数(自激振荡的相位平衡条件) ) 12(nFAAF 自激振荡的本质是放大电路的负反响变为有一定的幅度的正反响。 2 2、消除自激振荡、消除自激振荡 普通采用改动环路的附加相移的方法，主要有两种补偿方

40、法。 (1)电容滞后补偿：参与电容滞后补偿：参与C后使放大器在高频区的相位滞后。后使放大器在高频区的相位滞后。 图3.5.2 电容滞后补偿补偿电路 2 2、消除自激振荡、消除自激振荡 (2) 电容超前补偿：参与补偿电容改动反响网络或根本放大器的频率特性，使反响电压的相位超前于输出电压，使总移相角小于-180o，即 180o，从而不产生自激振荡。 图3.5.3 超前补偿电路 3.6 深度负反响放大电路电压放大倍数的估算深度负反响放大电路电压放大倍数的估算 3.6.1 深度负反响电路的特点深度负反响电路的特点 当电路满足深度负反响的条件，即1+AF1时，负反响放大电路的普通表达式为 FAFAAFA

41、Af11foioxxxxfixx 在深度负反响条件下，反响信号与外加输入信号近似相等，那么净输入信号约等于零。 二二 、深度负反响放大电路闭环增益的估算方法、深度负反响放大电路闭环增益的估算方法 3.6.2 深度负反响放大电路电压放大倍数的估算深度负反响放大电路电压放大倍数的估算 一、电压串联负反响电路一、电压串联负反响电路 of11fuRRRu1f1f1foiouf1RRRRRuuuuA图3.6.1 电压串联负反响电路a)集成运放电路 b)分立元件电路 对于图3.6.1a电路 2电压并联负反响电路电压并联负反响电路对于如图3.6.2a所示电路 图3.6.2电压并联负反响电路a) 集成运放电路b)分立元件电路 fo1iRuRu1fiofRRuuAu3电流串联负反响电路电流串联负反响电路对于如图3.6.3a所示电路图3.6.3 电流串联负反响a) 运放电路 b) 分立元件电路RRuuuLofiRRuuuuALfoiouf4电流并联负反响电路电流并联负反响电路图3.6.4 电流并联负反响电路a) 运放电路 b) 分立元件电路对于如图3.6.4a所示电路Lof1iRuRRRRu1L1fiouf)1 (RRRRRRRRRuuALf3.7 负反响电路运用例如负反响电路运用例如 3.7.1 音调控制电路音调控制电路 音调控制器用来调理音响放大器输出信号中高低频