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1、第第 11 章章 运算放大器运算放大器11.1 运算放大器简单介绍运算放大器简单介绍11.3 运算放大器在信号方面的应用运算放大器在信号方面的应用11.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈11.4 运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用11.5 运算放大器在波形产生方面的应用运算放大器在波形产生方面的应用11.6 集成功率放大器集成功率放大器11.7 使用运算放大器应注意的几个问题使用运算放大器应注意的几个问题昏喝瘁帅极蛆栈入龋债担苹郸巳慢藏廉洁议创钱娥霸吮赌难拍豆伏互昂瓤第11章运算放大器第11章运算放大器第第 11 章章 运算放大器运算放大器 分立电路分立电路是由
2、各种单个元件联接起来的电子电路。是由各种单个元件联接起来的电子电路。 集集集集成成成成电电电电路路路路特特特特点点点点：体体积积小小、重重量量轻轻、功功耗耗低低、可可靠靠性高、价格低。性高、价格低。集成电路分类集成电路分类集成电路分类集成电路分类 集集成成电电路路是是把把整整个个电电路路的的各各个个元元件件以以及及相相互互之之间间的的联联接接同同时时制制造造在在一一块块半半导导体体芯芯片片上上，组组成成一一个个不不可可分的整体。分的整体。按集成度按集成度按导电类型按导电类型按功能按功能小、中、大和超大规模小、中、大和超大规模双、单极性和两种兼容双、单极性和两种兼容数字和模拟数字和模拟薄撵狰责藻
3、拧义蛔拘骇迷饱专悯忙缚娘小滨苟逻琼询捞算讼霸倚痔旭垄抉第11章运算放大器第11章运算放大器用于模拟运算、信号处理、信号测量、波形转用于模拟运算、信号处理、信号测量、波形转换、自动控制等领域。换、自动控制等领域。集成运放是具有很高开环电压放大倍数的直接集成运放是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。耦合放大器。第第 11 章章 运算放大器运算放大器本章主要讨论分析运算放大器的依据及其在信本章主要讨论分析运算放大器的依据及其在信号运算、信号处理、波形产生方面的应用，并介绍号运算、信号处理、波形产生方面的应用，并介绍放大电路中的负反馈。放大电路中的负反馈。诺芒蘸盘氦软斩诡耍搁夸键谆敝材问绘悔誓湃
4、抖更栅奇埂飞胸庙友避过旷第11章运算放大器第11章运算放大器输出端输出端 11.1.1 集成运放的组成集成运放的组成输入级输入级 差动放大器差动放大器输出级输出级 射极输出器或互补对称功率放大器射极输出器或互补对称功率放大器偏置电路偏置电路 由镜像恒流源等电路组成由镜像恒流源等电路组成11.1 运算放大器简单介绍运算放大器简单介绍偏置偏置电路电路输入级输入级中间级中间级输出级输出级输入端输入端喊拇遮到秒券昧冰徒姬噶摄何摊锦繁芽剃帕雄殷眨拙荚茅峪示琐澎炙轧重第11章运算放大器第11章运算放大器运算放大器的符号运算放大器的符号反相反相输入端输入端uo+uu +同相同相输入端输入端信号传信号传输方向
5、输方向输出端输出端+Auo理想理想运放开环运放开环电压放大倍数电压放大倍数实际运放开环实际运放开环电压放大倍数电压放大倍数壬急筛榔免缚磊枉栋使案难伸哄柯恬章涝爱苑宋聋疵镊玻绘解坡噪蓬邹爱第11章运算放大器第11章运算放大器 11.1.2 主要参数主要参数1. 最大输出电压最大输出电压 UOPP2. 开环电压开环电压 Auo3. 输入失调电压输入失调电压 UIO4. 输入失调电流输入失调电流 IIO5. 输入偏置电流输入偏置电流 IIB6. 共模输入电压范围共模输入电压范围 UICM桌骏凡寓股怯兄拦焕事昌欧夕啥醛过陆足痔挑春悯矗屏净胚鞭猖邪涵凄蜡第11章运算放大器第11章运算放大器理想的理想的运
6、算放大器。理想化的主要条件：运算放大器。理想化的主要条件：1. 开环电压放大倍数开环电压放大倍数 2. 开环输入电阻开环输入电阻3. 开环输出电阻开环输出电阻4. 共模抑制比共模抑制比 由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，11.1.2 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据 在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是而用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化，因此而用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化，因此后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。后面对运算放大器的分析都是按其理想
7、化条件进行的。坟残沁伙乳轨密磋幕铱谱朱过枕纷绞依萄证毋走焙篮牟毙珊些融晒毁臀嗓第11章运算放大器第11章运算放大器实际运放电压传输特性实际运放电压传输特性 11.1.2 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据 表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的曲线称为曲线称为传输特性传输特性。uoOU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)U UimimUUimim线性区线性区正饱和区正饱和区 负饱和区负饱和区 若若 Auo = 106 UO(sat) = 15 V则则 UIM = 0.015 mV运放要工作在线性运放要工作在线性
8、区必须有负反馈。区必须有负反馈。uou+u陵寨再刑漠今裴窥骆吾支乳酮俞伟中并衍铰荷贪袜玩锄涌叠铁趁侗理瞳堂第11章运算放大器第11章运算放大器理想运放电压传输特性理想运放电压传输特性 11.1.2 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据uooU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)U UimimUUimim线性区线性区正饱和区正饱和区 负饱和区负饱和区 因为理想运放因为理想运放开环电压放大倍数开环电压放大倍数 所以，当所以，当时，时，uo 发生跃变发生跃变uou+u讹醒溢色吕诅践剥兵猩饼溪仗炉仗套屡镊照抄刷哪旨驳度响己讲便桥煌丁第11章运算放大器第11章运算放大
9、器 11.1.2 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据运放工作在线性区的依据运放工作在线性区的依据 相当于两输入端之间相当于两输入端之间短路短路，但又未真正短路，故，但又未真正短路，故称称 “虚短路虚短路” 。 相当于两输入端之间相当于两输入端之间断路断路，但又未真正断路，故，但又未真正断路，故称称 “ “虚断路虚断路”。2. id 0 1. u+ u，而，而 uo 是有限值，是有限值，运放开环输入电阻运放开环输入电阻id 由于运放由于运放故从式故从式，可知，可知uou+urid善进联餐燕汀氯弟栏紫琐徊本臃帚业已驼脂膝揪周趴挖汽祝幂藉诞蝇疙默第11章运算放大器第11章运算放大器
10、 11.1.2 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据uo+uu +运放工作在非线性区的依据运放工作在非线性区的依据2. id 0 1. u+ u由于运放工作在非线性区由于运放工作在非线性区rididuoOU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)不再成立不再成立非线性区非线性区 非线性区非线性区 所以所以当当时，时，Uo 发生跃变发生跃变依然成立依然成立返回返回幸耳酥始蛮得蛰叔枪省惋痛发令惯颜旭小蛾政烩朴铭衔茂披迪魁嚣芜叼察第11章运算放大器第11章运算放大器 凡凡是是将将放放大大电电路路( (或或某某个个系系统统) )输输出出信信号号的的一一部部分分或或全全部
11、部经经某某种种电电路路( (反反馈馈网网络络) )引引回回到到输输入入端端，称称为为反馈反馈。11.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈11.2.1 反馈的基本概念反馈的基本概念如如果果反反馈馈信信号号使使净净输输入入信信号号增增加加，称称为为正正反反馈馈。如果反馈信号使净输入信号减小，称为如果反馈信号使净输入信号减小，称为负反馈负反馈。A无负反馈放大无负反馈放大电路方框图电路方框图簇屁演旗洁踏撼潭跟涧打谰骂傅昂宜设丽夸绅孺赏下特挂虏凝烁陡娶览夕第11章运算放大器第11章运算放大器基本放大电路基本放大电路反馈电路反馈电路11.2.1 反馈的基本概念反馈的基本概念F+A带有负反馈放大带有负反
12、馈放大电路的方框图电路的方框图比较环节比较环节 输入信号输入信号 净输入信号净输入信号 反馈信号反馈信号 输出信号输出信号净输入信号净输入信号若三者同相，若三者同相，可见可见，电路为负反馈。，电路为负反馈。则则泻啃戊严纪履国弄篡淄朽辙潮彤窜梁肿市值焉塌窑募暗绦噪交巩界霖层苦第11章运算放大器第11章运算放大器11.2.2 负反馈的类型负反馈的类型 根据反馈电路与基本放大电路在输入、输出根据反馈电路与基本放大电路在输入、输出端的连接方式不同，负反馈有以下四种类型。端的连接方式不同，负反馈有以下四种类型。负反馈的类型有：负反馈的类型有：AF+反馈量取自输出电压为电压反馈，反馈量取自输出电压为电压反
13、馈，取自输出电流为电流反馈；取自输出电流为电流反馈；反馈量以电流的形式出现，与输入信号进行比较为并联反馈；反馈量以电流的形式出现，与输入信号进行比较为并联反馈；在输入端在输入端反馈量以电压的形式出现，与输入信号进行比较为串联反馈。反馈量以电压的形式出现，与输入信号进行比较为串联反馈。电压串联负反馈；电压串联负反馈；电压并联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈。电流并联负反馈。在输出端在输出端泊擂护掉险序絮店堆临蛙脏窖洞戏君瞥准用脏荆祖媚绞容猎魂杖绘缄银持第11章运算放大器第11章运算放大器11.2.2 负反馈的类型负反馈的类型ui+R1R2uoRF+RLud+
14、uf+ 设某一瞬时设某一瞬时 ui 为正，则此时为正，则此时 uo也为正，同时反馈电压也为正，同时反馈电压 uf 也为正。也为正。 净输入信号净输入信号 小于输入信号，即小于输入信号，即 uf 的存在使净的存在使净输入信号减小输入信号减小，所以为所以为负负反馈。反馈。反馈电压反馈电压取自输出电压，并与之成正比，取自输出电压，并与之成正比，故为电压反馈。故为电压反馈。 uf 与与 ui 在输入端以电压形式作比较，两者串联，故为串联在输入端以电压形式作比较，两者串联，故为串联反馈。反馈。判别图示电路的反馈类型判别图示电路的反馈类型 1. 串联电压负反馈串联电压负反馈 首先用电位的瞬时极性判别首先用
15、电位的瞬时极性判别反馈的正、负。反馈的正、负。奉毁燥造晴广森耕朵犬许屉褐碑箔腥陨寝虫砰蛙钟鸥袭帕犬晋闻聪搅虚吞第11章运算放大器第11章运算放大器1. 串联电压负反馈串联电压负反馈ui+R1R2uoRF+RLud+uf+ AF+ufuduiuo 串联电压负反馈方框图串联电压负反馈方框图疹铣耪由凤辣冶骸象茹倪滁蚀咆砍贮酉倾仑驱虏窒咆涅沽气钉蘸挽帕凹炳第11章运算放大器第11章运算放大器uoR1R2RF+ui+RL iiidif-设某一瞬时设某一瞬时 ui 为正，则此时为正，则此时 uo 为负，各电流实际方向如图示。为负，各电流实际方向如图示。 净输入电流净输入电流小于输入电流，即小于输入电流，即
16、 if 的存在使的存在使净输入电流减小净输入电流减小，所以为所以为负负反馈。反馈。反馈电流反馈电流取自输出电压，并与之取自输出电压，并与之成正比，故为电压反馈。成正比，故为电压反馈。 if 与与 ii 在输入端以电流形式作比较，两者并联，故为并联在输入端以电流形式作比较，两者并联，故为并联反馈。反馈。判别图示电路的反馈类型判别图示电路的反馈类型 2. 并联电压负反馈并联电压负反馈 首先用电位的瞬时极性判别首先用电位的瞬时极性判别反馈的正、负。反馈的正、负。邮荒圃懦慧沽藤俩素渐桑叙评综哺直蝶泉划锯忻捎匈片渴噬正攫伤蟹企丹第11章运算放大器第11章运算放大器2. 并联电压负反馈并联电压负反馈AF+
17、uiuoifidiiuoR1R2RF+ui+RLidif ii- 并联电压负反馈方框图并联电压负反馈方框图师锋拙嫌皋购亢丙悟慧且汞乳吗江跌冠益李单森讣桐旅礼骡茄镰绚刀寅俯第11章运算放大器第11章运算放大器 为负反馈；为负反馈； uf 与与 ui 在输入端以电压形式作在输入端以电压形式作反馈电压反馈电压与输出电流成比，故为电流反馈；与输出电流成比，故为电流反馈；判别图示电路的反馈类型判别图示电路的反馈类型 3. 串联电流负反馈串联电流负反馈 AF+ufuduiio 串联电流负反馈方框图串联电流负反馈方框图比较，两者串联，故为串联反馈。比较，两者串联，故为串联反馈。R2uoR+RLud+ uf+
18、ioui+目遍考迄头咨践姥吉镣适戒舵月缩封垣稳册脂家致琵恤邵澡逆哩捉绒砍猴第11章运算放大器第11章运算放大器图中图中判别图示电路的反馈类型判别图示电路的反馈类型 4. 并联电流负反馈并联电流负反馈 并联电流负反馈方框图并联电流负反馈方框图AF+uiioidiiififRFiRuRRui+RL ioR1iiidR2-不糯二论稻董谬繁眨艇灼恫酸伶尘酮滑桓沦誊督纱平取瞪搪卤臆戳盼沏彭第11章运算放大器第11章运算放大器如何判别电路中反馈类型小结如何判别电路中反馈类型小结( (1) ) 反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻靠近从负载电阻靠近“地地
19、”端引出的，是电流反馈；端引出的，是电流反馈； ( (2) ) 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端，是输入信号和反馈信号分别加在两个输入端，是串联反馈；加在同一输入端的是并联反馈；串联反馈；加在同一输入端的是并联反馈；( (3) ) 反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。 ( (也也可可将将输输出出端端短短路路，若若反反馈馈量量为为零零，则则为为电电压压反反馈馈；若反馈量不为零，则为电流反馈。若反馈量不为零，则为电流反馈。) ) 痞衣锁涂吉脏消让成绒桥瑟哼氮扯乘雾尚赂即膛泵翰旬童垃呆覆犁储羡憨第11章运算放大器第11章运算放大器 例例1 判别图示电路从判
20、别图示电路从 A2 输出端引入输出端引入 A1 输入端的反馈类型。输入端的反馈类型。uoui+ uo1ud+RL Ruf+A1A2 解解 反馈电路从反馈电路从 A2 的输出端引出，故为电压反馈；的输出端引出，故为电压反馈； 反馈电压反馈电压 uf 和和 ui 输入电压分别加在的同相和反相两个输输入电压分别加在的同相和反相两个输入端，故为串联反馈；入端，故为串联反馈； 设为设为 ui 正，则正，则 uo1为负，为负， uo 为正。为正。反馈电压反馈电压 uf 使净输入电压使净输入电压 ud = ui uf减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；串联电压负反馈。串联电压负反馈。八札将燥雌沾胶学瑶亏宣襟
21、鞘炽导括碟巾火雄怪般闸旬预冯估害矗矿按祟第11章运算放大器第11章运算放大器uoui+ Ruo1ii+RL -A1A2idif a 例例 2 判别图示电路从判别图示电路从 A2 输出端引入输出端引入 A1 输入端的反馈类型。输入端的反馈类型。 解解 反馈电路从反馈电路从 RL 靠近靠近“地地”端引出，为电流反馈；端引出，为电流反馈； 反反馈馈电电流流 if 和和 ii 输输入入电电流流加加在在 A1 的的 同同一一个个输输入入端端，故故为并联反馈；为并联反馈； 设为设为 ui 正，则正，则 uo1 为正，为正， uo 为负。反馈电流实际方向如为负。反馈电流实际方向如图所示，图所示，净输入电流净
22、输入电流 id = ii if减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；并联电流负反馈。并联电流负反馈。旦策喷斯扭跑窒素挠培琉怯奇杉厦夹邹般凯董拯曲钓湖浸失颗讣难酬辞帽第11章运算放大器第11章运算放大器1. .提高放大电路的稳定性提高放大电路的稳定性 11.2.3 负反馈对放大电路工作的影响负反馈对放大电路工作的影响AF+开环放大倍数开环放大倍数反馈系数反馈系数引入负反馈后净输入信号引入负反馈后净输入信号引入负反馈后闭环放大倍数引入负反馈后闭环放大倍数对上式求导对上式求导 可见，引入负反馈后，放大倍数降低了，可见，引入负反馈后，放大倍数降低了，而放大倍数的稳定性却提高了。而放大倍数的稳定性却提高了
23、。醉财闸淆疯使州罩蛆汐窜鸯思毯蛮扦冶通炙铬捍任省程愁花雷塘肮誊佳欧第11章运算放大器第11章运算放大器uf负反馈负反馈负反馈负反馈改善了波形失真改善了波形失真改善了波形失真改善了波形失真2. .改善非线性失真改善非线性失真加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FufAuuiuo+uduo大大小小略大略大略大略大略小略小略小略小略小略小略小略小略大略大略大略大uiAu接近正弦波接近正弦波盾筷则犬王阴奥掂犯粉恃杉履测妥擎誓迹染频腑狙晚竭搐力仅禽癌家绪喇第11章运算放大器第11章运算放大器3. .对放大电路输入电阻和输出电阻的影响对放大电路输入电阻和输出电阻的影响四种负反馈对四种负反馈对 ri 和和
24、ro 的影响的影响riro减低减低增高增高增高增高增高增高增高增高减低减低减低减低减低减低串联电压串联电压串联电流串联电流并联电压并联电压并联电流并联电流思考题：为了分别实现：思考题：为了分别实现： ( (a) ) 稳定输出电压；稳定输出电压； ( (b) ) 稳定输出电流；稳定输出电流； ( (c) ) 提高输入电阻；提高输入电阻； ( (d) ) 降低输出电阻。降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？应引入哪种类型的负反馈？返回返回极杠爆搀他姥冬戚逼倾狄篱厢耙注兰檀港氢绳子韭莽麦培们姐瓣怂蚜骋舆第11章运算放大器第11章运算放大器1. .反相输入反相输入11.3.1 比例运算比例运算11.3
25、 运算放大器运算放大器在信号运算方面的应用在信号运算方面的应用由运放工作在线性区的依据由运放工作在线性区的依据可列出可列出由此得出由此得出闭环电压闭环电压放大倍数放大倍数平衡电阻平衡电阻若若则则ifR1R2uoRFiiui+骗消赠绷呜椭鼎诲府捉拧症啡债一铀算新盒仲森涉兹绍帆蝶耪涤逢涡蚌孟第11章运算放大器第11章运算放大器2. .同相输入同相输入11.3.1 比例运算比例运算由运放工作在线性区的依据由运放工作在线性区的依据可列出可列出由此得出由此得出闭环电压闭环电压放大倍数放大倍数若若则则或或ifR1R2uoRFiiui+嘶宜棍裸菲似看辩辖宙跌援坪废吞卿森扁遣抗噬袭义尔廷蹄砧捐惧引忘咒第11章
26、运算放大器第11章运算放大器11.3.2 加法运算加法运算由图可列出由图可列出由上列各式可得由上列各式可得当当时，则上式为时，则上式为平衡电阻平衡电阻uoifR12R2RFii2ui2+R11ii1ui1+宵畏独顿遭充堕火吹武汪误匣金计尼搂紧主掀熏细塑荣陇友阜嘱隔卖翱谎第11章运算放大器第11章运算放大器11.3.3 减法运算减法运算 如果两个输入端都有信号如果两个输入端都有信号因为因为，故上列两式可得，故上列两式可得由图可列出由图可列出输入，则为差分输入。输入，则为差分输入。ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+菲酣榔硬亮盂匆矾叔炕拧碌词帅脉垦押不疽乏垛瞅玖嗅探富铡装榨坐天萄第11章
27、运算放大器第11章运算放大器11.3.3 减法运算减法运算当当时，时，平衡电阻平衡电阻和和则上式为则上式为当当时，则得时，则得 可见，输出电压与两个输入电压的差值成正比，可见，输出电压与两个输入电压的差值成正比，故可进行减法运算。故可进行减法运算。ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+致项迈袭爬达载谚升景双穷货究懦铰子浴劈轨魔挖盈毫付惧猎佯宵耪潘锹第11章运算放大器第11章运算放大器 例例 3 图中，图中，其中其中是共模分量，是共模分量，是差模分量。是差模分量。如果如果，试问，试问 RF 多大时输出电压不含共多大时输出电压不含共ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+模分量？模分
28、量？族伊孙皋沃邵葵窄散悼掩陨艇缸拎骇履全减拭般醉源马逼杂蓟呐讶融溶辅第11章运算放大器第11章运算放大器 解解 欲使欲使 uo不含共模分量不含共模分量 uic2，必须满足下列条件，必须满足下列条件:贾怠筋焰借辑搔囊乔钮武统曳后互湍悯爬蔡碌票氛峙坞渊按嘲假喧东汽良第11章运算放大器第11章运算放大器 解解 因因经整理后得经整理后得。此时输出电压。此时输出电压例如例如则则傍涉谋颅湛秘牟柑梦值痹豢蛆默悸寿汪钮廷哄润洪虽耻提骚椎和删蹲柿凶第11章运算放大器第11章运算放大器11.3.4 积分运算积分运算 用用电电容容代代替替反反相相比比例例运运算算电电路路中中的的RF，就成为积分运算电路。，就成为积分
29、运算电路。ifR1R2uoRFiiui+ifuC+CF 由于反相输入，由于反相输入，故故 上式表明输出电压正比于输入电压的积分，式中的上式表明输出电压正比于输入电压的积分，式中的负号表示两者反相。负号表示两者反相。R1 CF 称为积分时间常数。称为积分时间常数。鼠臆杀烫父前盒神音寇拓认骚郎裔埠册挫宜籽职益瑟翻始剃殖咬耗自匣妊第11章运算放大器第11章运算放大器11.3.4 积分运算积分运算uoR1R2CFui+uC+ifii当当 ui 为阶跃电压时，则为阶跃电压时，则uo 随时间线性增长，随时间线性增长，uoOtuiOt最后达到负饱和值。最后达到负饱和值。房醋筐扒羽手万乙液沃只捡靴盼虑梧屏平鬃
30、皖痪营呕狡奶萄模契案吐佳治第11章运算放大器第11章运算放大器11.3.5 微分运算微分运算uoRFR2C1ui+uC+ifii微分运算是积分的逆运算，将积微分运算是积分的逆运算，将积由图可列出由图可列出故故即输出电压与输入电压对时间的一次微分成正比。即输出电压与输入电压对时间的一次微分成正比。分电路反相输入端的电阻与反馈电容分电路反相输入端的电阻与反馈电容位置对调，就成为微分电路。位置对调，就成为微分电路。楚澳荚殴霹晦康秸水铸谈兑限荤遗拈酒坝畸雏账自熙碾圆拾泣项淹沁弘慨第11章运算放大器第11章运算放大器11.3.5 微分运算微分运算uoRFR2C1ui+uC+ifiiUi tuoOtuiO
31、注意：由于此电路工作时稳定性不高，注意：由于此电路工作时稳定性不高， 故实际中很少应用。故实际中很少应用。 当当 ui 为为阶阶跃跃电电压压时时 uo 为尖脉冲电压。为尖脉冲电压。返回返回佬箕冯烘病补鹤硝敌燕吐概沙添咳汰拆陡刃痊憎吃匝乒酸溺帚捆祸峻乘据第11章运算放大器第11章运算放大器11.4.1 有源滤波器有源滤波器11.4 运算放大器运算放大器在信号处理方面的应用在信号处理方面的应用 所所谓谓滤滤波波器器就就是是一一种种选选频频电电路路。它它能能选选出出有有用用的的信信号，而抑制无用的信号。号，而抑制无用的信号。 由由电电阻阻、电电容容、电电感感等等元元件件组组成成的的滤滤波波电电路路称
32、称为为无无源源滤滤波波器器。而而由由 R、L、C 及及运运放放构构成成的的滤滤波波器器，由由于运放工作时要外加电源，所以称为有源滤波器。于运放工作时要外加电源，所以称为有源滤波器。 有有源源滤滤波波器器相相对对于于无无源源滤滤波波器器，具具有有体体积积小小、重重量量轻轻、具具有有良良好好的的选选择择性性，还还可可使使所所处处理理的的信信号号不不衰衰减减甚甚至至还还能能放放大大。其其缺缺点点是是放放大大器器工工作作时时要要提提供供电电源源、在在大大信号工作时，运放可能会产生失真等。信号工作时，运放可能会产生失真等。槛啡酪卉鱼雾亨芦墒瘁扎堵联肘第碧扑哈辑寻矿夜肇匈凉巨竭土惋捉曝没第11章运算放大器
33、第11章运算放大器1. 有源低通滤波器有源低通滤波器11.4.1 有源滤波器有源滤波器11.4 运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用uoRFR1Cui+uC+R设图中设图中 ui 为某一频率的正弦量为某一频率的正弦量由由 RC 电路得出电路得出由同相比例运算关系得出由同相比例运算关系得出思红镣舷鳃护出鲤荒后鼓掉条刮堆软恐寝浸尔买蹦裤吼廉辈价苯堵秤附僵第11章运算放大器第11章运算放大器1. .有源低通滤波器有源低通滤波器故故称为截止角频率称为截止角频率式中式中若若 为变量，则该电路的传递函数为变量，则该电路的传递函数其模为其模为幅角为幅角为酵室艰慕附滥界蘑汕病蒙苗呕谬咱
34、桶您宾卞倪慑郑高秩姚禹估洒遵驻谎控第11章运算放大器第11章运算放大器1. 有源低通滤波器有源低通滤波器 低通滤波器具有使低通滤波器具有使低频信号易通过，而抑低频信号易通过，而抑制高频信号的作用。制高频信号的作用。时，时，时，时，时，时，O 0 频率特性频率特性贫遗藤主优捐绿膨姬雕跳圆浆援屯楷侥慢凶谈滁择逐乱经檀恳役监辟祟非第11章运算放大器第11章运算放大器2. .有源高通滤波器有源高通滤波器RFR1Cui+Ruo由由 RC 电路得出电路得出由同相比例运算关系得出由同相比例运算关系得出故故称为截止角频率称为截止角频率式中式中胺括籽叉倔午哀赶誓腺伪皖鸟尸奴乒闲彦聊彭昌研维雀略站藏曙呢骗银腹第1
35、1章运算放大器第11章运算放大器2. .有源高通滤波器有源高通滤波器其模为其模为幅角为幅角为若若 为变量，则该电路的传递函数为变量，则该电路的传递函数时，时，时，时，时，时， 高通滤波器具有使高高通滤波器具有使高频信号易通过，而抑制低频信号易通过，而抑制低频信号的作用。频信号的作用。频率特性频率特性O 0 叫中竿埠邀砰嫉材股数陡覆癣革星窄县饭丢炳眠漏蝉募挪邮坏敞婚蚀憾律第11章运算放大器第11章运算放大器 电压比较器的功能是将输入的模拟信号与一个电压比较器的功能是将输入的模拟信号与一个参考电压进行比较，当两者相等时产生跃变，由此参考电压进行比较，当两者相等时产生跃变，由此判别输入信号的大小和极
36、性。判别输入信号的大小和极性。 电电压压比比较较器器用用于于自自动动控控制制、波波形形变变换换、模模数数转转换及越限报警等。换及越限报警等。 11.4.2 电压比较器电压比较器 集成运放构成电压比较器时，多处于开环或正集成运放构成电压比较器时，多处于开环或正反馈的工作状态，即工作在非线性区。反馈的工作状态，即工作在非线性区。捌揍膘腐肋男犀碟明慧南艺莫峙令透袱厕躁烘皱壁特及摄汤诊匝粕锅蓄套第11章运算放大器第11章运算放大器 将运放任一输入端加上输入信号，而另一输入端加入将运放任一输入端加上输入信号，而另一输入端加入参考电压，即可构成电压比较器，如图所示。参考电压，即可构成电压比较器，如图所示。
37、电压传电压传输特性输特性 11.4.2 电压比较器电压比较器Ui 为输入电压，为输入电压， UR 为参考电压为参考电压当当 ui UR 时，时， uo = Uo(sat)ui UR 时，时， uo = +Uo(sat)ui = UR 时，时， uo 发生跃变发生跃变uoOU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)uoR1R2ui+UR+uR崭荤蓖变收孰路仰许湾雌济凑赐瓶援疤送辉幢漱拭番簿染耽楚乱狰上咀独第11章运算放大器第11章运算放大器+ 当当 UR = 0 时，即输入电压和零电平比较，称为时，即输入电压和零电平比较，称为过零比较器。过零比较器。电压传电压传输特性输特性 11
38、.4.2 电压比较器电压比较器uoOU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)uo 若若图图中中 ui 为为正正弦弦波波，画出画出 uo 的波形。的波形。OtR1R2ui+UR+uoOtU UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)恃锡泼筛俗搏旺服秒曳孵玻鞍怕咱些蚜锑鲸畏梭枷樟旋诬爸眺电伶酌押涧第11章运算放大器第11章运算放大器 在在输输出出端端与与地地之之间间接接一一个个双双向向稳稳压压管管，即即可可把把输输出出电电压压限限制制在在某某一一特特定定值值，以以和和接接在在数数字字电电路路的的电电平平匹配。匹配。电压传输特性电压传输特性 11.4.2 电压比较器电压
39、比较器U UO(sat)O(sat)UUO(sat)O(sat)U UZ ZUUZ ZuoRR1R2+DZui+uoO限幅电压比较器限幅电压比较器椰确桑烃右墟耶恿它徊信诵建踪冻爵伞踪憎藩菱援犬补胁独颐嘉联栽报砚第11章运算放大器第11章运算放大器 例例 1 图图中中所所示示为为运运放放组组成成的的过过温温保保护护电电路路，R 是是热热敏敏电电阻阻，温温度度升升高高阻阻值值变变小小。KA 是是继继电电器器，温温度度升升高高，超超过过规规定定值值，KA 动动作作，自自动动切切断断电电源源。分分析其工作原理。析其工作原理。温度温度 超过超过 规定值，规定值，ui UR， uo= +UOM，T 导通。
40、导通。 KA 动作，动作，切断电源。切断电源。R1R2URRR4KA+UCCTR3+uiuo温度未超过规定值，温度未超过规定值，Ui 2R1 RF = 2R1起振时应满足起振时应满足若若跌王钙于衍级及较劣版市么添漱竣枉吁露沼曾函斌线村险宠愿臂猎菲汪鬼第11章运算放大器第11章运算放大器uo+RFR14 RC 正弦波振荡电路稳幅措施正弦波振荡电路稳幅措施CRRC( (1) )用热敏电阻稳幅用热敏电阻稳幅起振时由于温度低，起振时由于温度低，RT 2R1，振荡后温度增加振荡后温度增加 RT 减少到等于减少到等于2R1。( (2) )用二极管稳幅用二极管稳幅RT 用具有负温度系数的热敏电阻用具有负温度
41、系数的热敏电阻RT 代替代替 RF。5 振荡频率的改变振荡频率的改变由由可知可知 改变改变 R、C 或同时改变或同时改变 RC 都都可改变振荡频率。可改变振荡频率。RF1RF2D1D2返回返回围拽蚊砰渍褪杯垦垢峙轨荡坎足宗蓉韵刚敝像辞糖套经械庐芭柞针俗侩狭第11章运算放大器第11章运算放大器11.5.2 矩形波发生器矩形波发生器11.5 运算放大器在波形产生方面的应用运算放大器在波形产生方面的应用RFR1Cuo+uC+.uRR2R3+uZDZ图示电路中图示电路中uC 和和 uo 的波形的波形uCuo+UR UR+UR URttOO返回返回弓慰循蛆辛虎叹婆狭珠江脱铣夸刮铸惑讯瘪毖唯吕紊泻详鸣庇吉
42、扛跑务叹第11章运算放大器第11章运算放大器11.6 集成功率放大器集成功率放大器LM 386 构成的功率放大电路如下图所示。构成的功率放大电路如下图所示。 图中，图中， R2C4 组成电源滤波电路；组成电源滤波电路； R3C3 是相位补偿电路，是相位补偿电路，以消除自激振荡，并改变高频时的负载特性；以消除自激振荡，并改变高频时的负载特性； C2 也是防止自也是防止自激振荡用的。激振荡用的。ui+uoR2R1+R3C1+UCCC2+C3C4C523456712V1 200 F10 200 F22 k 10 FLM386返回返回拷皖吕进惶肮是蚊揩账埃甄歧央角昔堪炙烃刑猎勺摩笼冒狠展悸君轰脑润第1
43、1章运算放大器第11章运算放大器11.7 使用运算放大器应注意的几个问题使用运算放大器应注意的几个问题1. 选用元件选用元件2. 消振消振3. 调零调零4. 保护保护uoRFR1ui+R2D1D2( (1) ) 输入端保护输入端保护态酉陆誓继疤柯剐拣化冬脂屹充通拄砧悠儿挪捏酵桂帧舞肋核妥惰神根实第11章运算放大器第11章运算放大器11.7 使用运算放大器应注意的几个问题使用运算放大器应注意的几个问题4. 保护保护( (2) )输出端保护输出端保护+UURFR1ui+R2R3D2uo( (3) )电源保护电源保护默内骂矫极驶衔英权贮思上苯盖歼终斧脂悸砒隶疆纤厢盂弓纵诺盲前洒厕第11章运算放大器第11章运算放大器11.7 使用运算放大器应注意的几个问题使用运算放大器应注意的几个问题5. 扩大输出电流扩大输出电流uoRFR1ui+R2RBD1Ucc+UccD2RBT1T2在输出端加接一级互补电路扩大输出电流。在输出端加接一级互补电路扩大输出电流。返回返回茨购瞥讹珊篙美上每冉靛矗膨斜睬漠汕聘咒舰漆厅桑烧罐蜂笆芭旱歪奎洗第11章运算放大器第11章运算放大器
