第章集成运算放大器2

第6章集成运算放大器6.1集成运算放大器简介6.5运算放大器使用时应注意问题6.4集成运算放大器非线性应用6.3集成运算放大器线性应用

6.2集成运算放大电路中的反馈本章要求1.了解集成运算放大器的基本概念、电压

传输特性和主要参数

2.掌握理想运算放大器的基本分析方法

3.理解反馈概念，了解反馈类型和负反馈

对放大电路性能的影响4.理解用集成运算放大器组成的比例、加、

减、积分和微分运算的影响5.了解用集成运算放大器组成的RC正弦振

荡器电路的工作原理6.1集成运算放大器简介

是模拟集成电路早期在计算机中实现某些数学运算，故名集成运算放大器

是一种电压放大倍数很高的直接耦合的多级放大电路

应用：计算机、信号处理、信号测量、自动控制等领域

特点：开环电压放大倍数高、输入电阻高、输出电阻低、温漂小、可靠性高、体积小…集成电路:将整个电路的各个元件及导线做在同一个半导体基片上集成电路的分类：小、中、大、超大规模集成电路分立电路与集成电路集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、

重量轻、功耗小模拟电路：是处理模拟信号的电路模拟信号：随时间连续变化的信号数字信号：时间上不连续的、离散的脉冲信号，是可以用二进制数0和1表示的信号数字电路：是处理数字信号的电路模拟集成电路和数字集成电路6.1.1运算放大器的组成输入端输入级中间级输出级输出端偏置电路输入级：减小零点漂移抑制干扰信号,输入阻抗

ri大。（差放）中间级：进行电压放大，电压放大倍数高。（共射极）输出级：提高带负载能力，给足够的输出电流和电压

。（互补对称或射极输出）偏置电路：为各级电路建立合适的静态工作点。（恒流源）－UEE+UCC

u+uo

u–反相输入端同相输入端T3T4T5T1T2IS输入级中间级输出级与uo反相与uo同相运算放大器外形图LM324运算放大器芯片示例一、开环电压放大倍数Auo无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在104107之间。理想运放的Aod为。二、共模抑制比KCMMRKCMRR=20lg(Ad/Ac)常用分贝作单位，一般100dB以上。6.1.2主要参数三、开环输入电阻rid开环时输入电压的变化与所引起输入电流变化之比。一般约106Ω五、输入失调电流Iio

在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。

四、开环输出电阻rio运算放大器输出级的输出电阻。一般约100Ω六、输入失调电压Uio

输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内部电路对称性的指标。

ri大:几十k

几百k实际运放：KCMRR很大ro小：几十几百Auo很大:104107理想运放：ri

KCMRR

ro

0Auo

运放符号：－＋＋

u－

u+

uoAo实际运放的符号理想运放的符号_++u+u-u06.1.3传输特性和分析方法集成运放的三种基本信号输入方式同相输入差分输入三种基本信号输入方式反相输入－＋＋

u－

u+

uoAo反相输入端同相输入端输出端+－

ud

ud输入电压

uo输出电压uiuo+UO(sat)-UO(sat)Ao越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈使其扩大输入信号的线性范围。uiuo_++Ao线性放大区理想运放的条件虚短路放大倍数与负载无关虚开路集成运放工作在线性区:集成测运放初工作迷在饱旱和区毁：当u＋>u－时，uo=匀+Uo(葱sa迷t)当u＋<u－时，uo=商-Uo(堵sa留t)两个党输入茶端的辛输入齐电流禾等于辅零凡是饭将放胶大电悲路输梳出端饱的信线号（润电压针或电需流）嫩的一句部分脸或全期部引刺回到浇输入迷端，纳与输逐入信疑号叠莲加，甚就称膝为反馈若引壳回的唐信号旱削弱怠了输接入信疼号，漏就称制为负反斜馈。若泥引回偷的信债号增己强了屑输入报信号伶，就忆称为正反害馈信号掩一般酸是指瞎交流熄信号添，判士断反升馈信等号与顽输入遍信号颂的相旱位关屿系，同相欢是正丧反馈像，反会相是槽负反自馈6.产2.鼻1反馈遍基本智概念6.这2集成激放大度电路悬中的煎反馈放大器输出输入取+加强烦输入富信号梢正宏反馈钥用摔于振塑荡器取-削弱馅输入绩信号贞负员反馈能用省于放喉大器开环闭环反馈网络±叠加反馈信号实际被放大信号反馈刻电路滋的三峰个环满节：放大：反馈：叠加：负反醋馈框钥图基本放大电路Ao反馈回路F+–输出聪信号输入特信号反馈符信号差值草信号一、爱判断船反馈醉的方撤法——瞬时形极性随法假设职输出虽端信敢号有牺一定煌极性啦的瞬使时变贯化，攻依次勾经过蛮反馈西、比螺较、直放大赴后，德再回蒸到输任出端绝，若萝输出绍信号夕与原甲输出虚信号恢的变刑化极倒性相南反，脚则为皮负反籍馈。爆反之寒为正销反馈6.侦2.删2反馈奶类型亚与判巨断动画挂：瞬立时极替性法例：亮判断Rf是否陪负反缠馈+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif是负绍反馈例：努判断Rf是否狠负反毙馈uC1uB2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2是负俗反馈负反凳馈交流徒反馈直流喷反馈电压氏串联龟负反择馈电压竟并联庄负反冻馈电流脖串联象负反段馈电流东并联臭负反傅馈稳定决静态案工作棵点二、局负反匹馈的川类型根判定负反纲馈的仿分析详步骤3.是否绣负反愈馈4.是负所反馈涛！何枯种类雀型的说负反神馈（判起断反司馈的娱组态库）1.找出丢反馈轿网络理（电耀阻）2.是交聚流反胡馈还猛是直北流反牺馈交流完反馈糠与直塌流反苏馈交流返反馈：反铸馈只作对交惧流信骂号起短作用直流宣反馈：反版馈只灾对直摘流信什号起貌作用若在寻反馈俱网络工中串捆接隔乖直电泉容，评则可填以隔东断直例流，签反馈萍只对南交流红起作注用在起恰反馈高作用渴的电尾阻两站端并恢联旁叹路电份容，锦可以倚使其珍只对点直流辨起作第用有的鹅反馈浅只对住交流蛮信号豪、只东对直裳流信赢号起采作用点；有甘的反默馈对圾交、亏直流远信号企均起劝作用增加标隔直少电容C后，Rf只对馒交流首起反欠馈作颜用注：津本电响路中C1、C2也起论到隔柔直作边用+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+UCuoui+–T1T2RfRE1C增加故旁路现电容C后，RE1只对循直流女起反促馈作河用C+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+UCuoui+–T1T2RfRE11.电压箱串联亏负反楼馈削弱谜净输偶入为茂负反轰馈反馈吵取自韵输出纯电压,为电惰压反台馈反馈钉信号手与输克入信狠号在抵输入域端以川电压矛的形垦式做怒比较,为串胁联反块馈uoRF_++R1R2ui+-RL+-i1ifud-+uf-+6.骄2.恰3具体煮负反继馈电直路分夫析i1idif2.并联增电压扬负反托馈uoRF_++R1R2ui+-RL+-削弱变净输曾入为负反馈反馈哗取自兄输出羽电压,为电匪压反困馈反馈言信号绸与输蛾入信转号在壶输入岩端以确电流拿的形群式做龄比较,为并硬联反法馈3.串联喜电流犬负反求馈为负啦反馈反馈嘉取自贿输出踏电流,为电勇流反蒜馈反馈妻信号誉与输奶入信回号在树输入省端以第电压聋的形神式做仰比较,为串麦联反莫馈uo_++R2ui+-RL+-ioud-+uf-+RF4.并联电流负反挪馈为负氏反馈反馈牵取自浙输出烈电流殖，为洗电流漂反馈反馈涌信号西与输旅入信拨号在皱输入旦端以滔电流大的形给式做俯比较,为并维联反然馈RFuo+-RLR_++R1R2ui+-ioi1idifiR反馈斜类型爆判断往方法1.正、炭负反乒馈的请判断旦可采肿用“行瞬时吴极性害法”2.从输饺出端态直接识取回谱的反花馈为栽电压直反馈尾；从输爪出负叔载串疫联的宰电阻挑上取凭回的臭反馈膜为电掏流反哲馈3.反馈闯信号投和输税入信准号分顾别接期在运展算放主大器倚的两狐个输入六端上阅，则现为串矮联反泥馈；惊若接库在同某一个竞输入疯端上，饭则为作并联茄反馈动画征：四间种反驾馈方尿式6.伐2.观4负反仓馈对娃放大劝电路毁性能海的影趣响基本放大电路Ao反馈回电路F+–反馈口电路霜的基拉本方厉程一、蔬对放贪大倍严数的燥影响Ao开环很放大障倍数AF闭环冬放大匪倍数反馈深度定义：同相，所以则有：负反神馈使截放大伴倍数寺下降引入筛负反扁馈使田电路诵的稳怒定性绘提高（2）中，（1）（3）若称为深度负反馈，此时深度胖负反件馈时族，放啦大倍政数只园与反研馈网彼络有剂关二、翼改善吴波形察的失胞真Aouiuo加反都馈前加反捏馈后ufuiudAoF+–改善uouo动画抽：改加善波周形失翻真三、顾对输秆入、竞输出坑电阻捐的影委响1.串联顶负反延馈使侧电路丝式的输入兽电阻笼增加2.并联戏负反留馈使稍电路欠的输入经电阻诱减小理解构：串斩联负唉反馈市相当诱于在炸输入全回路遣中串农联了盏一个遮电阻菠，故红输入萍电阻选增加理解矛：并事联负映反馈吴相当辩于在绪输入专回路勤中并装联了垒一条鞭支路饮，故恢输入蹲电阻冶减小3.电压亩负反种馈使拜电路住的输出榆电阻牌减小理解晒：电版压负锡反馈商目的小是阻兼止uo的变崇化，榆稳定懒输出姿电压放大须电路忙空载家时可杯等效全右图吴框中迫为电童压源叶：输出萝电阻涨越小性，输喝出电强压越友稳定局，反怎之亦队然roesuoRL理解鲜：电端流负假反馈涌目的贪是阻止io的变化，压稳定愿输出疮电流放大毅电路尿空载秆时可娇等效膏为右慨图框浩中电封流源务：输出微电阻道越大猾，输勉出电少流越道稳定放，反单之亦利然4.电流僻负反传馈使绵电路圆的输出曲电阻葱增加roisioRL四、添对通状频带裳的影智响引入造负反肥馈使霸电路蕉的通俯频带镜宽度切增加严：fABoAoAFBF虚拟永短路虚拟永断路放大真倍数层与负命载无虹关，可以狡分开梳分析拉。u+uo_++u–Ii信号的放大、运算有源滤波电路运放线性应用6.催3集成会运算凶放大家器线醒性应闹用ii=ifuo_++RFR1R2uiiiif虚短培路虚断榴路1、反仿相输以入6.爬3.荐1比例作运算屑电路电压井并联围负反壁馈平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性R2=R1//RFuo_++RFR1R2uiiiif为保论证一碌定的陪输入具电阻违，当督放大过倍数盏大时傻，需猜增大R2，而材大电掀阻的样精度友差，事因此县，在销放大缠倍数涛较大脏时，滚该电谷路结锤构不零再适朗用反相缺器当RF=R1时为反衣相器uo_++R1R1R2uiiiif_++RFR1R2uiuou-=去u+=赖ui电压婆串联急负反辣馈虚短爷路虚断纸路2、同但相输眠入iiif_++uiuo电压周跟随付器此电挡路是离电压津并联匙负反射馈，楼输入箩电阻仪大，管输出扑电阻春小，激在电榜路中街作用场与分孕立元斥件的酒射极苗输出害器相小同，包但是烂电压芒跟随竹性能率好。1.反相壶求和烈运算R12_++RFR11ui2uoR2ui1ui3R136.惭3.捕2加法诵和减误法运鲜算i12i11iFi13R12_++RFR11ui2uoR2ui1ui3R13当R11=R12=R13=R1时当RF=R1时加法欠运算_++RFR1R2ui2uoR3ui1解出膝：2.减法窗运算R2//R3=R1//RF当R1=R2，RF=R3时当R1=R2，RF=R3，且，R1=RF时减法任运算两级性运算版电路沙如图公所示仰。（1）试冲推导uo与ui1、ui2、ui3的运阶算关拐系；（2）若:R1=R2=Rf1=3吗0k度Ω，R3=R4=R5=R6=Rf2=1慨0k冠Ω,ui1=毛0.倘1V，ui2=箱0.丧2V，ui3=天0.茶3V，求uo的值寨。例：uo‘∞－++△R2Rf1R3R1ui1ui2R6∞－++△R4Rf2R5ui3+uo

－解（1）uo’=－(Rf1R1ui1+Rf1R2ui2)第一寻级运邮算为吗加法干运算哗：uo=Rf2R4)(1+R6R5+R6ui3uo=－uo’Rf2R4Rf2R4)(1+R6R5+R6ui3Rf1R1ui1+Rf1R2ui2)+Rf2R4(（2）uo=ui3+ui2+ui1=(餐0.俩3口+椒0.叉2嗓+扔0.创1)渠V=饺0.刮6V∞－++△R2Rf1R3R1ui1ui2R6∞－++△R4Rf2R5ui3+uo

－uo’iiiFtui0tuo0例1：输入太方波蜜，输史出是极三角渴波ui-++R2CFuo6.宇3.刃3积分鼻和微处分运的算电贯路R1积分离运算来电路tui0tuo0U-Uo(sat)TM积分粉时限例2：如剥果积肚分器本从某州一时剂刻输妻入一企直流艘电压洗，输弟出将叉反向圆积分接，经套过一炎定的拨时间仪后输该出饱叶和。由u–=u+=送0，可塑得uit0t0uoui–++uoRFR2iiiFC1若输入：则：微分羡运算誓电路联立思可得染：0uot阶跃响应

0uit微分软运算浙电路亡的阶辱跃响然应++uouiURuouio+Uo(sat)-Uo(sat)UR当ui<UR时,uo=厚+Uo(惯sa从t)，当ui>UR时,uo=壤-Uo(伙sa发t)1.ui从反烧相端斤输入6.毒4.桌1电压直比较们器用于插比较蕉输入包电压方和参凤考电嫩压UR：参锦考电月压ui：被占比较予信号特点信：运优放处汇于开茶环状火态。泉开环矿电压键放大咱倍数鹿很高戏。传输念特性6.确4集成匹运算丛放大迎器非消线性后应用uoui0+Uo(sat)-Uo(sat)UR传输特性++uouiUR–当ui>UR时,uo=检+Uo(夸sa贿t)当ui<UR时,uo=丈-Uo(服sa嫂t)2、ui从同哗相端稳输入uoui0+UO(sat)-UO(sat)++uoui3、过聚零比勤较器:算(UR=0时)++uouiuoui0+UO(sat)-UO(sat)++uouitui例：趣利用弊电压凑比较拌器将森正弦液波变挺为方渗波uot+Uo(sat)-Uo(sat)++uiuoui0+UZ-UZ电路类改进赤：用厚稳压讨管稳吉定输称出电目压uoUZ双向升稳压倍管6.辨4.旁2矩形搁波产课生电天路++uCuoUZ+++ufR2R1R3RfDZCtu0o+UZ-UZtuCoU+HU+L输出担矩形疮波周膀期：6.饥4.致3RC正弦振荡电路自激可振荡蓝：电路赢中无汽外加团输入估电压吸，而烦在输纪出端辉有一定频秧率和音幅度检的信梢号输储出。基本放大电路Ao反馈电路FFAo=1自激糟振荡情的条怒件基本放大电路Ao反馈电路F振荡检电路独自激攻振荡袜的条纠件：1.ud和uf要同熊相，犬也就霸是必长须是弄正反谎馈2.要有呀足够火的反卵馈量件，使绣得|FAo|=1，即道反馈架电压要冬等于停所需晌的输帐入电斑压一般拐情况酸下，许振荡夹电路市起振闷时，飞必须斧使|FAo|>1用RC电路朱构成蛙选频狗网络否的振盾荡电惊路即叨所谓含的RC振荡筒电路是。R1C1R2C2选频辈电路时，毙相移残为0。R1C1R2C2如果触：R1=R2=R，C1=C2=C，则田：传递嘱函数拨：相频俩特性脱：幅频牛特性嫂：fof+90–90f用运光放组添成的RC振荡振器所以抱，要两满足责相位监条件默，只闸有在fo处因为梳：uo_++R2RCRCR1能自笔行启运动的毁电路叫（1）uotRtA半导体热敏电阻起振经时，RT略大呢于2R1，使|AF|>坛1，以杠便起魄振；_++RTRCRCR1tuo起振跑