第10章集成运算放大器

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1、第第 10 章章 集成运算放大器集成运算放大器10.1 集成运算放大器概述集成运算放大器概述10.2 反馈的基本概念反馈的基本概念10.3 理想运算放大器理想运算放大器10.4 基本运算电路基本运算电路10.5 电压比较器电压比较器10.6 RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路10.7 有源滤波器有源滤波器掌握理解10.1 集成运算放大器概述集成运算放大器概述(一一) 集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成输入级输入级中间级中间级输出级输出级输入端输入端输出端输出端图图 10.1.1 集成运放的组成集成运放的组成返返 回回下一节下一节上一页上一页下一页下一页 集成运算放大器是一种具有很高放大倍

2、数的集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。泛的一种模拟集成电路。+UCCUEEuu+电路说明电路说明: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 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差放都采用带恒流源的差放 。 中间级：中间级：要求电压放大倍数高。常采用共发射极放大电路要求电压放大倍数高。常采用共发射极放大电路构成。构成。 输出级：输出级：与负载相接，要求输出电阻

3、低，带负载能力强，与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成一般由互补对称电路或射极输出器构成,ro 很小，带负载能力很很小，带负载能力很强。强。集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点Auo 高高: 80dB140dBrid 高高: 105 1011 ro 低低: 几十几十 几百几百 KCMR高高: 70dB130dBuo+Auou+u。 。+UCCUEE 图图 10.1.2 集成运放的图形符号集成运放的图形符号反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端输出端输出端uouu+ud+Ao+ 输入方式输入方式: 反相输入反相输入 同相输入同相输入 差分输入差分输入

4、F00781723456100 dB238 715 46uu+uo+UCCUEE图图 10.1.3 运放运放的外部接线和管脚图的外部接线和管脚图返返 回回下一节下一节上一页上一页下一页下一页关系式：关系式：ud=u+-u-uo=Aoud=Ao(u+-u-)1 2786 53 4A741(二二) 电压传输特性电压传输特性ud0uo+线性区线性区正饱和区正饱和区负饱和区负饱和区+UOMUOM当当 ud+ 时：时： uo = Ao ud = Ao(u+u)当当 ud (+) 时：时： uo = + UOM+UCC当当 ud () 时：时： uo =UOMUEE返返 回回下一节下一节上一页上一页下一页

5、下一页10.2 反馈的基本概念反馈的基本概念放大电路放大电路Ao反馈电路反馈电路F输入信号输入信号xi净输入净输入 信号信号xd输出信号输出信号xo xf反馈信号反馈信号比较环节比较环节 图图 10.2.1 反馈示意图反馈示意图开环放大倍数：开环放大倍数：Ao =xoxd 闭环放大倍数：闭环放大倍数：Af =xoxi 反馈系数：反馈系数：F =xfxo 返返 回回下一节下一节上一页上一页下一页下一页上一节上一节(一一) 反馈的分类反馈的分类:(1) 正反馈和负反馈：正反馈和负反馈：正反馈：正反馈： xf 与与 xi 作用相同，作用相同，使使 xd 增加；增加；负反馈：负反馈：xf 与与 xi

6、作用相反，使作用相反，使 xd 减小。减小。(2) 电压反馈和电流反馈：电压反馈和电流反馈： 电压反馈：电压反馈：xf uo(xo )电流反馈：电流反馈：xf io (xo)(3) 串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈串联反馈：串联反馈：xf 与与 xi 以串联的形式作用于净输入端；以串联的形式作用于净输入端；并联反馈：并联反馈：xf 与与 xi 以并联的形式作用于净输入端。以并联的形式作用于净输入端。返返 回回上一节上一节下一节下一节上一页上一页下一页下一页AoFxi xd xf xo 图图 10.2.1 反馈示意图反馈示意图(4) 直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈 直流反馈：直流反馈：

7、xf 是静态直流分量；是静态直流分量； 交流反馈：交流反馈：xf 是动态交流分量。是动态交流分量。(二二) 反馈的判断方法反馈的判断方法1. 判断是否存在反馈？哪些是反馈元件？判断是否存在反馈？哪些是反馈元件？2. 是正反馈还是负反馈？是正反馈还是负反馈？ 对于负反馈：对于负反馈：3. 判断是交流负反馈还是直流负反馈？判断是交流负反馈还是直流负反馈？ 对于交流负反馈：对于交流负反馈：4. 判断交流负反馈的类型：判断交流负反馈的类型： 电压反馈？电流反馈？串联反馈？并联反馈？电压反馈？电流反馈？串联反馈？并联反馈？返返 回回上一节上一节下一节下一节上一页上一页下一页下一页注意：n当反馈信号接回到

8、信号输入端一侧，反馈信号与输入信号宜采用电流输入形式比较n当反馈信号接回到接地输入端一侧，反馈信号与输入信号宜采用电压输入形式比较例如例如：在图在图 10.2.2 (a) 所示电路中，所示电路中， ud+ uf +(1) 当无负反馈时，当无负反馈时， ud uiud uiuf当当 uo = 0时：时：(2) 当增加当增加 RF 和和 R1 后：后： uf = 0因此因此 ufuo 结论结论: RF 和和 R1 ：串联电压负反馈。：串联电压负反馈。Ao+uiuoR2RLR1RF(a) 串联电压负反馈串联电压负反馈图图 10.2.2 集成运放电路中的负反馈集成运放电路中的负反馈（注：与书中的电路有

9、所不同（注：与书中的电路有所不同) 返返 回回上一节上一节下一节下一节上一页上一页下一页下一页例如：例如：在图在图 10.2.3 所示电路中，所示电路中，RCRB1RB2REC2C1+UCC+ui+uo(1) 对直流信号对直流信号 UBE = UBUE = UBREIE(2) 对交流信号：对交流信号： ube= uiuf即即 ud = uiuf其中其中 uf = ReieieicuBE+uf 结论结论: RE：串联电流负反馈。：串联电流负反馈。返返 回回上一节上一节下一节下一节上一页上一页下一页下一页图图 10.2.3 放大电路中的反馈放大电路中的反馈反馈元件反馈元件: RE 1. 反馈电路直

10、接从输出端引出的，反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；是电压反馈；从负载电阻从负载电阻RL的靠近的靠近“地地”端引出的，端引出的，是电流反馈；是电流反馈； 2. 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和反相）上的，相和反相）上的，是串联反馈是串联反馈；加在同一个输入端；加在同一个输入端（同相或反相）上的，（同相或反相）上的，是并联反馈是并联反馈； 3. 对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，时，是负反馈；是负反馈；极性相反时，极性相反时，是正反馈是正反馈； 4. 对并联反馈，输入信号和反馈信号的极性相

11、同对并联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，时，是正反馈；是正反馈；极性相反时，极性相反时，是是负反馈。负反馈。运算放大器电路反馈类型的判别方法：瞬时极性法运算放大器电路反馈类型的判别方法：瞬时极性法返返 回回上一节上一节下一节下一节上一页上一页下一页下一页 ud+Ao+uiuoR2RLR1RF1. 1. 反馈电路直接从输出端引出的，反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；是电压反馈；从负载电阻从负载电阻R RL L的靠近的靠近“地地”端引出的，端引出的，是电流反馈；是电流反馈；电压反馈电压反馈2. 2. 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相