第4章第2节、第3节 反馈电路、集成运算放大器和电压比较器

第四章模拟电路基础通用电子控制技术一、反馈的概念

在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施称为反馈。放大电路的反馈电路结构框图反馈的目的：通过输出对输入的影响来改善系统的运行状况及控制效果。二、反馈的类型（一）正反馈和负反馈正反馈：反馈信号起到增强输入信号的作用。判断方法：若反馈信号与输入信号同相，则为正反馈。负反馈：反馈信号起到削弱输入信号的作用。判断方法：若反馈信号与输入信号反相，则为负反馈。（二）电压反馈和电流反馈

电压反馈：反馈信号与输出电压成正比。

判断方法：把输出端短路，如果反馈信号为零，则为电压反馈。电流反馈：反馈信号与输出电流成正比。判断方法：把输出端短路，如果反馈信号不为零，则为电流反馈。（三）串联反馈和并联反馈串联反馈：净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成。判断方法：把输入端短路，如果反馈信号不为零，则为串联反馈。并联反馈：净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成。判断方法：把输入端短路，如果反馈信号为零，则为并联反馈。【例4-1】判别图（a）和（b）电路中反馈元件引进的是何种反馈类型。（a）

（b）解：1）电压反馈和电流反馈的判别当输出端分别短路后，图（a）中uf消失，而图（b）中，晶体管的即uf不等于零，所以图（a）是电压反馈，图（b）是电流反馈。不消失，2）串联反馈和并联反馈的判别当输入端分别短路后，图（a）中的uf不消失，图（b）中的uf消失，所以图（a）是串联反馈，图（b）是并联反馈。（a）

（b）3）正反馈和负反馈的判别采用信号瞬时极性法判别，设某一瞬时，输入信号ui极性为正“+”，并标注在输入端晶体管基极上，然后根据放大器的信号正向传输方向和反馈电路的信号反向传输方向，在晶体管的发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的信号的极性。可见，图（a）中反馈到输入回路的uf的极性是“+”，与输入电压ui反相，削弱了ui的作用，所以是负反馈；而图（b）中，反馈到输入端的极性是“-”，它削弱了ui的作用，所以也是负反馈。三、放大电路中的负反馈（1）静态工作点的漂移一个良好的放大电路，其静态工作点应该在放大区。在实际应用中，由于环境温度的变化、电压的波动、晶体管老化等原因，使得静态工作点发生漂移，若静态工作点上移而靠近饱和区，容易引启动态工作时饱和失真。环境温度上升，会引起IB、β、ICEO等变大，从而使静态工作点Q上移到Q'。（2）分压偏置稳定电路分压式偏置直流等效电路中，利用电阻Rb1和Rb2的分压来稳定基极电位VBQ。设流过Rb1、Rb2电流为I1、I2，则I2=I1+IBQ，一般IBQ很小，I2>>IBQ，可以认为I1近似等于I2。这时基极电位VBQ由Rb1、Rb2分压所决定，不会随温度而变。（3）发射极反馈网络稳定静态工作点在发射极串联电阻Re和电容Ce组成的反馈网络，发射极电阻Re可以获得发射极电路IE变化的信息，反馈在输入端来实现稳定静态工作点。T↑→IC↑→VE↑→VBE↓（VB基本不变）→IB

↓→IC↓静态工作点估算如下：VEQ=VBQ-0.7IEQ=ICQ≈IEQIBQ=ICQ/βVCEQ=VCC-ICQ（Rc+Re）一、集成运算放大器的外形和电路符号圆壳式外形双列直插式外形集成运放标准符号图形集成运放常见符号图形二、集成运算放大器的结构和原理电路1．运算放大器的内部结构运算放大器内部组成运算放大器内部电路2．运算放大器的原理电路3．输入输出特性当同相输入端电压大于反相输入端电压，即u+>u-时，输出端电压uo=+VCC；当同相输入端电压小于反相输入端电压，即u+<u-时，输出端电压uo=-VEE；当同相输入端电压等于反相输入端电压，即u+=u-时，输出端电压uo=(VCC-VEE)/2。输入输出u+>u-高电平u+<u-低电平u+=u-(VCC-VEE)/2三、集成运放的应用1．反相放大器2．同相放大器3．电压跟随器输入信号ui从运算放大器的反相输入端加入，就构成反相放大器。R2为平衡电阻，取值R2=Rl∥Rf。uo与ui相位相反输入信号ui从运算放大器的同相输入端加入，就构成同相放大器。为使输入端保持平衡，R2=R1∥Rf。uo与ui相位相同当Rf为零时，uo=ui就构成同相放大器。4．加法器输入信号分多路输入的反相放大器，能实现加法运算。当Rf=R1=R2时，uo=-(u1+u2)

同相加法器5．减法器若，，得=输出电压正比于两个输入电压之差，故称为减法器。

【例1】小明设计了如图所示的温度报警电路。当检测到的温度高于设定值后，V3随温度升高逐渐变亮，如果温度继续上升到一定值后，V4、V5开始变亮，最后蜂鸣器HA发出报警声。根据电路图和功能要求完成下列任务：（3）小明搭建了测试电路，测试中，先固定Rp1，然后改变温度，发现发光二极管V3、V4、V5温度高时不亮，温度低时反而亮。造成该现象不可能的原因是

▲

（在A.V1误用了PNP型；B.Rt与Rp1位置接反了；C.Rp1阻值偏小中选择合适的选项，将序号填入“

▲

”处）；（1）Rt应选择

▲

（在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻；C.可调电阻；D.定值电阻中选择合适的选项，将序号填入“

▲

”处）；（2）从V3变亮到V4、V5变亮的过程中，V1集电极c和发射极e之间的电压

▲（在A.降低；B.升高；C.保持不变中选择合适的选项，将序号填入“

▲

”处）；BA

C反馈、比较器应用举例（4）小明在调试电路时，不小心损坏了三极管V1，准备用电压比较器代替三极管V1来实现温度过高报警，请你帮助小明在电路图虚线框中将比较器连接好；（5）修改后的电路相比原电路

▲

（在A.功能完全一样；B.V3、V4、V5同时亮灭；C.Rp1和Rp2能分别设定报警温度的上限和下限中选择合适的选项，将序号填入“

▲

”处）。B【例2】小明设计了如图所示的过载保护实验电路调整负载电阻R的阻值,当流过RH的电流超过允许值时自动断开负载电源,并保持在断开状态。请根据电路图及其描述完成以下任务。(1)要增大流过RH的电流允许值,以下调整可行的是______、______（在A.Fp的滑动触点向上移:B.RpD的滑动触点向下移:C减小R1的阻值:D.增大R1的阻值:E,减小R的阻值中选择合适的选项,将序号填入“______”处）;AC(2)小明准备搭建测试电路,请你帮他完成比较器的连接;(4)小明对电路作了部分调整,改用一个三极管和一个电阻来维持过载后负载电源的断开状态。请你帮助小明设计该部分电路,并在虚线框内画出。C(3)小明搭建电路后进行测试,发现电流超过允许值时,继电器不能保持在吸合状态,出现反复吸合释放,不能稳定地将负载电源断开。故障的原因可能是______(在AJ1的常开触点和常闭触点接反:B.R3阻值过小:C.J1的常开触点和R3之间断路中选择合适的选项,将序号填入“______”处);作业布置配套练习：P193-201

练习答案：手机微信扫描书后