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1、1第三节、运算放大器的电压第三节、运算放大器的电压传输特性和主要参数传输特性和主要参数第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第一节、概述第一节、概述2第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第七节、运算放大器的选用及使第七节、运算放大器的选用及使用注意问题用注意问题第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第四节、运算放大器的基本应用第四节、运算放大器的基本应用电路电路34第一节、概第一节、概第一节、概第一节、概 述述述述一、集成电路简介一、集成电路简介（一）什么是集成电路（一）什么是集成电路（一）什么是集成电路（一）什么是集成电路 集成电路集成电路集集集集
2、元器件、电路、系统元器件、电路、系统元器件、电路、系统元器件、电路、系统为为为为一体的新型电子器件。一体的新型电子器件。一体的新型电子器件。一体的新型电子器件。优点：优点：体积小、功耗低、可靠性高、体积小、功耗低、可靠性高、体积小、功耗低、可靠性高、体积小、功耗低、可靠性高、成本低。成本低。成本低。成本低。5第一节、概第一节、概第一节、概第一节、概 述述述述（二）分类（二）分类（二）分类（二）分类 集成运算放大器就是模拟集成集成运算放大器就是模拟集成集成运算放大器就是模拟集成集成运算放大器就是模拟集成电路的基础电路电路的基础电路电路的基础电路电路的基础电路模拟集成：模拟集成：集成运算放大器、集
3、成功率放集成运算放大器、集成功率放大器、集成稳压电源等大器、集成稳压电源等数字集成：数字集成：集成门电路、集成触发器集成门电路、集成触发器二、集成运算放大器的概念二、集成运算放大器的概念（一）什么是集成运算放大器（一）什么是集成运算放大器（一）什么是集成运算放大器（一）什么是集成运算放大器高增益多级直接耦合放大器高增益多级直接耦合放大器高增益多级直接耦合放大器高增益多级直接耦合放大器初期，用于信号的数字运算。目前，应用初期，用于信号的数字运算。目前，应用初期，用于信号的数字运算。目前，应用初期，用于信号的数字运算。目前，应用于信号的产生、放大、交换、处理、测量等。于信号的产生、放大、交换、处理
4、、测量等。于信号的产生、放大、交换、处理、测量等。于信号的产生、放大、交换、处理、测量等。6第一节、概第一节、概第一节、概第一节、概 述述述述偏置电路偏置电路输输入入级级中中间间级级输输出出级级输入端输入端输出端输出端（二）电路的框图及组成（二）电路的框图及组成（二）电路的框图及组成（二）电路的框图及组成 方框图方框图7第一节、概第一节、概第一节、概第一节、概 述述述述结论：结论：结论：结论：集成运放具有电压放大倍数大，输入电集成运放具有电压放大倍数大，输入电集成运放具有电压放大倍数大，输入电集成运放具有电压放大倍数大，输入电阻高（几百千欧），输出电阻低（几百欧）阻高（几百千欧），输出电阻低（
5、几百欧）阻高（几百千欧），输出电阻低（几百欧）阻高（几百千欧），输出电阻低（几百欧） ，零漂小等优点。零漂小等优点。零漂小等优点。零漂小等优点。中间级中间级中间级中间级进行电压放大，要求电压放大倍数大，进行电压放大，要求电压放大倍数大，进行电压放大，要求电压放大倍数大，进行电压放大，要求电压放大倍数大， 采用共射电路。采用共射电路。采用共射电路。采用共射电路。输出级输出级输出级输出级要求要求要求要求R Ro o小，带负载能力强。供给负载较小，带负载能力强。供给负载较小，带负载能力强。供给负载较小，带负载能力强。供给负载较 大功率，采用互补对称的射极输出器。大功率，采用互补对称的射极输出器。大功
6、率，采用互补对称的射极输出器。大功率，采用互补对称的射极输出器。偏置电路偏置电路偏置电路偏置电路建立建立建立建立Q Q点，采用恒流源电路。点，采用恒流源电路。点，采用恒流源电路。点，采用恒流源电路。输入级输入级输入级输入级要求减少零点漂移，提高要求减少零点漂移，提高要求减少零点漂移，提高要求减少零点漂移，提高R Ri i，采用差，采用差，采用差，采用差 分放大电路。分放大电路。分放大电路。分放大电路。8一、直接耦合方式一、直接耦合方式二、差分放大电路二、差分放大电路9第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路一、直接耦合方式一、直接耦合方式耦合耦合耦合耦合
7、级与级之间的连接方式。级与级之间的连接方式。级与级之间的连接方式。级与级之间的连接方式。阻容耦合阻容耦合阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合直接耦合直接耦合变压器耦合变压器耦合变压器耦合变压器耦合耦合方式耦合方式耦合方式耦合方式光电耦合光电耦合光电耦合光电耦合输出端输出端输入端输入端A1AnA2 多级放大电路多级放大电路多级放大电路多级放大电路选择多个基本放大电路，选择多个基本放大电路，选择多个基本放大电路，选择多个基本放大电路，合理连接。合理连接。合理连接。合理连接。10 优点：优点：优点：优点：各级直流状态独立，设计调试方便。各级直流状态独立，设计调试方便。各级直流状态独立，设计调试方便。各级
8、直流状态独立，设计调试方便。 缺点：缺点：缺点：缺点：不利于集成化：不利于集成化：不利于集成化：不利于集成化：C C容量大容量大容量大容量大, , , ,制做困难。制做困难。制做困难。制做困难。 低频特性差：低频特性差：低频特性差：低频特性差：C C对变化缓慢的低频信号容对变化缓慢的低频信号容对变化缓慢的低频信号容对变化缓慢的低频信号容抗大，低频信号大部分衰减在抗大，低频信号大部分衰减在抗大，低频信号大部分衰减在抗大，低频信号大部分衰减在C C上，不向后级传递。上，不向后级传递。上，不向后级传递。上，不向后级传递。第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路
9、1 1 1 1、阻容耦合方式、阻容耦合方式、阻容耦合方式、阻容耦合方式CE1C1RB1RB2RERCT T1 1+UccuO+uI+uO1uI2CE2C3RB1RB2RE2RC2T T2 2C211第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路2 2 2 2、直接耦合方式、直接耦合方式、直接耦合方式、直接耦合方式 T T2 2的基极电阻为的基极电阻为的基极电阻为的基极电阻为T T1 1的的的的R RC1C1 ,省去省去RB2。 T T1 1和和和和T T2 2的直流相互流通。的直流相互流通。的直流相互流通。的直流相互流通。 RB1RC1RS+UCCRC2RLT
10、 T1 1T T2 2UsuO+uI+ 直接耦合直接耦合直接耦合直接耦合前级输出端直接接到后级输前级输出端直接接到后级输前级输出端直接接到后级输前级输出端直接接到后级输入端。入端。入端。入端。RB212 优点：优点：优点：优点：低频特性好：可放大低频特性好：可放大低频特性好：可放大低频特性好：可放大变化缓慢的信号。变化缓慢的信号。变化缓慢的信号。变化缓慢的信号。 利于集成化：利于集成化：利于集成化：利于集成化： 没有没有没有没有大容量大容量大容量大容量C C，易于，易于，易于，易于集成。集成。集成。集成。缺点：缺点：缺点：缺点：各级直流状态相互影响，设计调试不便。各级直流状态相互影响，设计调试
11、不便。各级直流状态相互影响，设计调试不便。各级直流状态相互影响，设计调试不便。 存在温度漂移（零点漂移）现象。存在温度漂移（零点漂移）现象。存在温度漂移（零点漂移）现象。存在温度漂移（零点漂移）现象。第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路13 uOtO3 3 3 3、零点漂移现象、零点漂移现象、零点漂移现象、零点漂移现象 （1 1 1 1）零点漂移现象：零点漂移现象：零点漂移现象：零点漂移现象：输入信号为零时，输出输入信号为零时，输出输入信号为零时，输出输入信号为零时，输出电压不为零电压不为零电压不为零电压不为零, , , ,且且且且缓慢变化缓慢变化缓
12、慢变化缓慢变化( ( ( (偏离初始值偏离初始值偏离初始值偏离初始值) ) ) )的现象。的现象。的现象。的现象。 ui=0 + + + +直接耦合直接耦合放大电路放大电路mVuO+ +第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路 对于阻容耦合对于阻容耦合对于阻容耦合对于阻容耦合: : : :电容对漂移信号容抗大，电容对漂移信号容抗大，电容对漂移信号容抗大，电容对漂移信号容抗大，漂移漂移漂移漂移被隔在本级，不被放大。被隔在本级，不被放大。被隔在本级，不被放大。被隔在本级，不被放大。对于直接耦合对于直接耦合对于直接耦合对于直接耦合: : : :使漂移信号逐级被
13、放大。使漂移信号逐级被放大。使漂移信号逐级被放大。使漂移信号逐级被放大。14 （3 3 3 3）危害：）危害：）危害：）危害：当漂移电压和信号电压频率相近时当漂移电压和信号电压频率相近时当漂移电压和信号电压频率相近时当漂移电压和信号电压频率相近时（变化缓慢变化缓慢），难以分辨，有用信号被淹没。），难以分辨，有用信号被淹没。），难以分辨，有用信号被淹没。），难以分辨，有用信号被淹没。（4 4 4 4）抑制方法：）抑制方法：）抑制方法：）抑制方法：直流反馈：直流反馈：直流反馈：直流反馈：Q Q点稳定电路点稳定电路点稳定电路点稳定电路差动放大电路差动放大电路差动放大电路差动放大电路（2 2 2 2）
14、产生原因：）产生原因：）产生原因：）产生原因：温度影响、管子老化，电源电温度影响、管子老化，电源电温度影响、管子老化，电源电温度影响、管子老化，电源电压波动。压波动。压波动。压波动。 主要是温度变化引起半导体器件参数的主要是温度变化引起半导体器件参数的主要是温度变化引起半导体器件参数的主要是温度变化引起半导体器件参数的变化，导致变化，导致变化，导致变化，导致Q Q点的变化。点的变化。点的变化。点的变化。第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路15T T1 1 T T2 2 电路对称电路对称电路对称电路对称双端输入双端输入双端输入双端输入双端输出接法双端输
15、出接法双端输出接法双端输出接法公用发射极电阻公用发射极电阻公用发射极电阻公用发射极电阻R RE E（一）电路组成（一）电路组成（一）电路组成（一）电路组成第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路二、差分放大电路二、差分放大电路RR-UEERET2T1RC1RC2+UCCRB1RB2uouI2-+uI2-+uI 双电源双电源双电源双电源 U UCCCC一定时一定时一定时一定时，R RE E过大，使过大，使过大，使过大，使I ICQCQ过过过过小小小小， Q Q点偏低，接入电源点偏低，接入电源点偏低，接入电源点偏低，接入电源U UEEEE补偿直流压降补偿直流
16、压降补偿直流压降补偿直流压降。161 1 1 1、抑制零漂原理、抑制零漂原理、抑制零漂原理、抑制零漂原理无信号、无温度影响时：无信号、无温度影响时： 无信号、无信号、受温度影响后：受温度影响后：（1 1 1 1）电路对称性，使每管零）电路对称性，使每管零）电路对称性，使每管零）电路对称性，使每管零漂电压在输出相互抵消。漂电压在输出相互抵消。漂电压在输出相互抵消。漂电压在输出相互抵消。 Ta iC1、iC2 uC1= uC2 uC1、uC2uO= uC1- uC2 uO=UCQ1 - UCQ20ICQ1ICQ2( ( ( (二二二二) ) ) )工作原理工作原理工作原理工作原理uI2uI1uO-
17、UEERET2T1RC1RC2+UCCRB1RB2有无输出电压？有无输出电压？漂移电压在输出漂移电压在输出漂移电压在输出漂移电压在输出端如何抵消？端如何抵消？端如何抵消？端如何抵消？ =(UCQ1 - uC1)-()-( UCQ2- uC2) )0第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路17（2 2 2 2）公用）公用）公用）公用R RE E对零漂电压有很强对零漂电压有很强对零漂电压有很强对零漂电压有很强的负反馈。的负反馈。的负反馈。的负反馈。 u uE E2 2 i iC1C1 R RE E如果电路不对如果电路不对如果电路不对如果电路不对称怎么办？称怎
18、么办？称怎么办？称怎么办？ R RE E对漂移电压为对漂移电压为对漂移电压为对漂移电压为何有负反馈？何有负反馈？何有负反馈？何有负反馈？ 第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路ICQ1ICQ2uI2uI1uO-UEEReT2T1RC1RC2+UCCRB1RB2 共模信号共模信号共模信号共模信号大小相等，大小相等，大小相等，大小相等，方向相同的信号。方向相同的信号。方向相同的信号。方向相同的信号。零漂电压折零漂电压折零漂电压折零漂电压折合到输入端，相当两管输入端合到输入端，相当两管输入端合到输入端，相当两管输入端合到输入端，相当两管输入端加共模信号。加共
19、模信号。加共模信号。加共模信号。R RE E也称也称也称也称共模共模共模共模反馈电阻。反馈电阻。反馈电阻。反馈电阻。 18实验六、差分放大电路实验六、差分放大电路( (无输入无输入) ) 实验目的：实验目的：实验目的：实验目的：差分差分差分差分放大电路放大电路放大电路放大电路抑制零漂的原理。抑制零漂的原理。抑制零漂的原理。抑制零漂的原理。建立电路：建立电路：建立电路：建立电路：1 1 1 1、双端输入、双端输入、双端输入、双端输入双端输出接法。双端输出接法。双端输出接法。双端输出接法。 2 2 2 2、无输入信号状态。、无输入信号状态。、无输入信号状态。、无输入信号状态。EDA实验实验第二节、
20、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路 链接链接EDA6实验步骤：实验步骤：实验步骤：实验步骤： 1 1 1 1、用电压表分别测量、用电压表分别测量、用电压表分别测量、用电压表分别测量T1、T2的的的的C极输极输极输极输出电压出电压出电压出电压uC1与与与与uC2 。 2 2 2 2、测量无温度影响时差分放大电路的输、测量无温度影响时差分放大电路的输、测量无温度影响时差分放大电路的输、测量无温度影响时差分放大电路的输出电压出电压出电压出电压 uo=UCQ1-UCQ2=0 =0 。3 3 3 3、测量受温度影响后差分放大电路的输、测量受温度影响后差分放大电路的输
21、、测量受温度影响后差分放大电路的输、测量受温度影响后差分放大电路的输出电压出电压出电压出电压 uo=uC1-uC2=0 。19EDA实验实验第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路差分放大电路（无输入信号）差分放大电路（无输入信号）20EDA实验实验第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路 结结结结 论论论论: : 实验数据：实验数据：u uC1C1u uC2C2u uo o温度温度270C7. 108V7. 108 V0V温度温度800C7. 045V7. 045V0V1 1 1 1、无温度影响时，差放的输出电压
22、为零。、无温度影响时，差放的输出电压为零。、无温度影响时，差放的输出电压为零。、无温度影响时，差放的输出电压为零。2 2 2 2、受温度影响后，每管的输出电压减小了，但、受温度影响后，每管的输出电压减小了，但、受温度影响后，每管的输出电压减小了，但、受温度影响后，每管的输出电压减小了，但差放的输出电压仍为零。差放的输出电压仍为零。差放的输出电压仍为零。差放的输出电压仍为零。21i iC1C1 uC1 2 2 2 2、对有用信号的放大作用、对有用信号的放大作用、对有用信号的放大作用、对有用信号的放大作用 差模信号差模信号差模信号差模信号大小相等，大小相等，大小相等，大小相等，方向相反的信号。方向
23、相反的信号。方向相反的信号。方向相反的信号。iC2iC1RR-UEERET2T1RC1RC2+UCCRB1RB2 u uOO u uC1C1 ( ( u uC2 C2 ) ) 2 2 u uC1C1差模信号有差模信号有差模信号有差模信号有输出吗？输出吗？输出吗？输出吗？ （1 1 1 1）采用差模输入方式）采用差模输入方式）采用差模输入方式）采用差模输入方式 另一管另一管另一管另一管i iC2C2 u uC2C2uouI2-+ui2-+uI输入端有差别输入端有差别输出才有变动输出才有变动第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路22第二节、差分放大电路第二
24、节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路（2 2 2 2）公用）公用）公用）公用R RE E无负反馈作用无负反馈作用无负反馈作用无负反馈作用 经经经经R RE E 的的的的i iC C的增量和减量的增量和减量的增量和减量的增量和减量抵消，抵消，抵消，抵消，R RE E上无差模信号电压上无差模信号电压上无差模信号电压上无差模信号电压。RE对有用信号对有用信号有负反馈吗？有负反馈吗？ iC2iC1RR-UEERET2T1RC1RC2+UCCRB1RB2uouI2-+uI2-+uI 双入双入双入双入双出差动电路双出差动电路双出差动电路双出差动电路的放大能力只相当单管的的放大能力只相当
25、单管的的放大能力只相当单管的的放大能力只相当单管的放大能力。放大能力。放大能力。放大能力。差模放大倍数差模放大倍数差模放大倍数差模放大倍数23第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路uIRaRbUbaT2T1+UCCRCRCRBRB-UEEREuo怎么办？怎么办？RL+UCCRB2RCRB1 如果双端输出差分电路后面要接输入有一端接如果双端输出差分电路后面要接输入有一端接如果双端输出差分电路后面要接输入有一端接如果双端输出差分电路后面要接输入有一端接地的放大电路，而双端输出没有接地端。地的放大电路，而双端输出没有接地端。地的放大电路，而双端输出没有接地端
26、。地的放大电路，而双端输出没有接地端。24（三）输入、输出方式（三）输入、输出方式（三）输入、输出方式（三）输入、输出方式 零漂小，广泛应用。零漂小，广泛应用。零漂小，广泛应用。零漂小，广泛应用。 信号源和负载不能接信号源和负载不能接信号源和负载不能接信号源和负载不能接“地地地地”端。端。端。端。双入双入双入双入 单出单出单出单出单入单入单入单入 双出双出双出双出单入单入单入单入 单出单出单出单出双入双入双入双入 双出双出双出双出第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路1 1、双端输入、双端输入、双端输入、双端输入双端输出双端输出双端输出双端输出T2T1
27、+UCCRCRCRBRB-UEEREuOuI25 静态时静态时静态时静态时输出端直流电输出端直流电输出端直流电输出端直流电位不为零。无法利用电位不为零。无法利用电位不为零。无法利用电位不为零。无法利用电路的对称性路的对称性路的对称性路的对称性抑制零漂。抑制零漂。抑制零漂。抑制零漂。仅靠仅靠仅靠仅靠R RE E负反馈作用。负反馈作用。负反馈作用。负反馈作用。第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路2 2、双端输入、双端输入、双端输入、双端输入单端输出单端输出单端输出单端输出 用于将差模信号转换为用于将差模信号转换为用于将差模信号转换为用于将差模信号转换为单
28、端输出信号，以便与单端输出信号，以便与单端输出信号，以便与单端输出信号，以便与负负负负载和后级载和后级载和后级载和后级放大器有公共端放大器有公共端放大器有公共端放大器有公共端接接接接“地地地地”。uO1uIuO2-UBB+UCCT2T1RC1RC2RB1RB226第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路3 3、单单单单端输入端输入端输入端输入双端输出双端输出双端输出双端输出uI-UBB+UCCT2T1RC1RC2RB1RB2 +uO- 信号源有一端接信号源有一端接信号源有一端接信号源有一端接“地地地地”,”,”,”,用于将单端输入信号转用于将单端输入信号
29、转用于将单端输入信号转用于将单端输入信号转换为单端输出信号，作为下换为单端输出信号，作为下换为单端输出信号，作为下换为单端输出信号，作为下一级差放的差模输入信号一级差放的差模输入信号一级差放的差模输入信号一级差放的差模输入信号。4 4、单单单单端输入端输入端输入端输入单单单单端输出端输出端输出端输出 输入、输出信号都有输入、输出信号都有输入、输出信号都有输入、输出信号都有一端接一端接一端接一端接“地地地地”。27第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路RaRbU ba差分放差分放大电路大电路（四）应用举例（四）应用举例（四）应用举例（四）应用举例横风横风
30、传感传感器器横风横风风速风速模拟电模拟电信号信号消除干扰、消除干扰、噪声、漂噪声、漂移移物理变物理变化量化量电路电路信号信号处理处理横风传感器电路框图横风传感器电路框图28RaRbU baT2T1+UCCRCRCRBRB-UEEREuo横风横风传感传感器器信号信号处理处理电路电路横风传感器电路横风传感器电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路29归纳归纳3 3 3 3、抑制、抑制、抑制、抑制零点漂移的最好方法：零点漂移的最好方法：零点漂移的最好方法：零点漂移的最好方法：差分放大电路。差分放大电路。差分放大电路。差分放大电路。1 1 1 1、直接耦合放
31、大电路的零点漂移现象：直接耦合放大电路的零点漂移现象：直接耦合放大电路的零点漂移现象：直接耦合放大电路的零点漂移现象：输入信输入信输入信输入信号为零时，输出电压不为零号为零时，输出电压不为零号为零时，输出电压不为零号为零时，输出电压不为零, , , ,且且且且缓慢变化缓慢变化缓慢变化缓慢变化。 2 2 2 2、零点漂移主要原因：、零点漂移主要原因：、零点漂移主要原因：、零点漂移主要原因：晶体管的温漂导致晶体管的温漂导致晶体管的温漂导致晶体管的温漂导致Q Q 点点点点的变化的变化的变化的变化。4 4 4 4、差分放大电路工作原理。、差分放大电路工作原理。、差分放大电路工作原理。、差分放大电路工作
32、原理。5 5 5 5、差分放大电路的四种接法：、差分放大电路的四种接法：、差分放大电路的四种接法：、差分放大电路的四种接法：根据输入端和输出根据输入端和输出根据输入端和输出根据输入端和输出端接地情况不同。端接地情况不同。端接地情况不同。端接地情况不同。第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路第二节、差分放大电路30一、集成运算放大器的符号一、集成运算放大器的符号二、主要参数二、主要参数三、电压传输特性三、电压传输特性31第三节、第三节、第三节、第三节、 运算放大器的运算放大器的运算放大器的运算放大器的 电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传
33、输特性和主要参数管脚功能管脚功能管脚功能管脚功能15V负电源负电源10k调零电位器调零电位器41567231k输出端输出端15V正电源正电源同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端一、集成运算放大器的符号一、集成运算放大器的符号32第三节、第三节、第三节、第三节、 运算放大器的运算放大器的运算放大器的运算放大器的 电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数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反相输入端与输出端反相输入端与输出端反相输入端与输出端反相输入端与输出端反相反相反相反相同相输入端与输出端同相输入端与输出端同相输入端与输出端同
34、相输入端与输出端同相同相同相同相 从外部看从外部看, ,是一个是一个双端输入、单端输双端输入、单端输出的差动放大电路出的差动放大电路 +_+ u+ u- uOA_+ u+ u- uO符符 号号33第三节、第三节、第三节、第三节、 运算放大器的运算放大器的运算放大器的运算放大器的 电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数三、三、电压传输特性电压传输特性1 1、线性区、线性区、线性区、线性区 uo与与与与ui成线性关系成线性关系成线性关系成线性关系 uoAuo(u+ u-) )2 2 2 2、非线性区（饱和区、非线性区（饱和区、非线性区（饱和区、非线
35、性区（饱和区）u uo o 与与与与u ui i不是线性关系不是线性关系不是线性关系不是线性关系uo有两种可能有两种可能有两种可能有两种可能uo UOm高电平高电平uo UOm低电平低电平UCCUEE电压传输特性电压传输特性uOui=u+ +- u- -O线性线性区区非线非线性区性区因因因因A Auouo= = u ui i很小，要加负反馈很小，要加负反馈很小，要加负反馈很小，要加负反馈不加反馈，或加正反馈不加反馈，或加正反馈不加反馈，或加正反馈不加反馈，或加正反馈34第三节、第三节、第三节、第三节、 运算放大器的运算放大器的运算放大器的运算放大器的 电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参
36、数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数1 1、开环电压放大倍数、开环电压放大倍数 Auo4、共模抑制比、共模抑制比 KCMRR二、主要参数二、主要参数运放运放运放运放F007F007的的的的A AOO约为约为约为约为100db100db( ( ( (10105 5倍倍倍倍) ) ) )。无外加反馈时，无外加反馈时，无外加反馈时，无外加反馈时，差模放大倍数差模放大倍数差模放大倍数差模放大倍数越大越好越大越好 为了综合考察对差模信号的放大能力和为了综合考察对差模信号的放大能力和为了综合考察对差模信号的放大能力和为了综合考察对差模信号的放大能力和对共模信号的抑制能力，引入新参数。对共模信号的
37、抑制能力，引入新参数。对共模信号的抑制能力，引入新参数。对共模信号的抑制能力，引入新参数。KCMR =差模差模Ad共模共模AC运放运放运放运放F007F007的的的的 K KCMRRCMRR约为约为约为约为80db80db u+ + u- - uO+_+35第三节、第三节、第三节、第三节、 运算放大器的运算放大器的运算放大器的运算放大器的 电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数4、开环输出电阻、开环输出电阻 rO3 3、开环输入电阻、开环输入电阻rid(差模输入电阻差模输入电阻 ) r ridid越大，从信号源流入的电流越小。精越大，从信号源流
38、入的电流越小。精越大，从信号源流入的电流越小。精越大，从信号源流入的电流越小。精度越高，度越高，度越高，度越高，运放运放运放运放F007F007的的的的r ridid约为约为约为约为12M12M。 r rOO越小，越小，越小，越小，运放带负载能力运放带负载能力运放带负载能力运放带负载能力越强。精度越越强。精度越越强。精度越越强。精度越高，高，高，高，运放运放运放运放F007F007的的的的r rOO约为约为约为约为500500。5、输入失调电压、输入失调电压 Uio 由于差分放大电路的不对称，输入电压由于差分放大电路的不对称，输入电压由于差分放大电路的不对称，输入电压由于差分放大电路的不对称，
39、输入电压为零时，为零时，为零时，为零时，输出电压不为零。输出电压不为零。输出电压不为零。输出电压不为零。静态时保证输出电静态时保证输出电静态时保证输出电静态时保证输出电压为压为压为压为0 0 0 0的补偿电压的补偿电压的补偿电压的补偿电压加一理想电压加一理想电压加一理想电压加一理想电压源，几毫伏级源，几毫伏级源，几毫伏级源，几毫伏级 uIOIO uO=0+_+36第三节、第三节、第三节、第三节、 运算放大器的运算放大器的运算放大器的运算放大器的 电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数6、最大共模输入电压、最大共模输入电压 UOPP 失真不超过允
40、许值时的最大输出电压，一失真不超过允许值时的最大输出电压，一失真不超过允许值时的最大输出电压，一失真不超过允许值时的最大输出电压，一般用般用般用般用峰峰值峰峰值峰峰值峰峰值表示，也称为表示，也称为表示，也称为表示，也称为动态输出范围动态输出范围动态输出范围动态输出范围。运放运放运放运放F007F007的的的的U UOPPOPP约为约为约为约为12121212 13V13V13V13V。37一、理想运算放大器一、理想运算放大器二、反相输入运算电路二、反相输入运算电路三、同相输入比例运算电路三、同相输入比例运算电路38集成运放应用电路的分类集成运放应用电路的分类 有无外加反馈，有无外加反馈，组成不
41、同功能组成不同功能的应用电路的应用电路引引入入负负反反馈馈不加反馈不加反馈单限电压比较器单限电压比较器加正反馈加正反馈滞回电压比较器滞回电压比较器非正弦波发生器非正弦波发生器有源滤波有源滤波低通低通高通高通带通带通带阻带阻运算电路运算电路比例运算比例运算反相反相同相同相加减运算加减运算积分运算积分运算微分运算微分运算对数和指数运算对数和指数运算乘除运算乘除运算第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路反馈网络反馈网络负反馈应用负反馈应用负反馈应用负反馈应用开环应用开环应用开环应用开环应用正反馈应用正反馈应用
42、正反馈应用正反馈应用 uO u+ + u- -+_+39集成运放的理想化条件集成运放的理想化条件集成运放的理想化条件集成运放的理想化条件: : : :开环输出电阻开环输出电阻开环输出电阻开环输出电阻 r rOO0000。开环电压放大倍数开环电压放大倍数开环电压放大倍数开环电压放大倍数 A AuOuO。差模输入电阻差模输入电阻差模输入电阻差模输入电阻 r ridid。共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比 K KCMRRCMRR。一、理想运算放大器一、理想运算放大器第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路
43、 u+ + u- - uO+_+ 集成运放可视为一集成运放可视为一集成运放可视为一集成运放可视为一个个个个理想电压放大器理想电压放大器理想电压放大器理想电压放大器 u uOOA AuOuO( (u u+ + u u- -) )402 2、“ “虚断虚断虚断虚断” ”的概念的概念的概念的概念 ii0 即即: iI0因因因因r rid id = = ,i iI I近似为零。近似为零。近似为零。近似为零。1 1 1 1、“虚短虚短虚短虚短”的概念的概念的概念的概念 u+ u- 即即u+ u-0线性区分析依据线性区分析依据iI第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大
44、器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路因因因因A AuOuO= = ，u uOOA AuOuO( (u u+ + u u- -) )，u ui i很小即可产生很小即可产生很小即可产生很小即可产生u uOO。 u+ + u- - uO+_+rid 运用两个重要运用两个重要运用两个重要运用两个重要依据，可大大简化依据，可大大简化依据，可大大简化依据，可大大简化运放电路的分析运放电路的分析运放电路的分析运放电路的分析41加减运算加减运算 ui多路输入反相端多路输入反相端反相求和反相求和 ui多路输入同相端多路输入同相端同相求和同相求和 ui多路输入两输入端多路输入两输入端加减法加减法
45、二、三极管二、三极管比例运算比例运算比例运算比例运算 u ui i反相端入反相端入反相端入反相端入反相比例反相比例反相比例反相比例 u ui i同相端入同相端入同相端入同相端入同相比例同相比例同相比例同相比例电容电容C电阻电阻R负负反反馈馈元元件件微分运算微分运算微分运算微分运算 R R换换换换C C积分运算积分运算积分运算积分运算R RF F换成换成换成换成C C对数运算对数运算对数运算对数运算指数运算指数运算指数运算指数运算组合运算组合运算组合运算组合运算 乘法器乘法器乘法器乘法器 幂运算幂运算幂运算幂运算 除法运算除法运算除法运算除法运算第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运
46、算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路取决于反馈元件的性质取决于反馈元件的性质取决于反馈元件的性质取决于反馈元件的性质42二、反相输入运算电路二、反相输入运算电路从反相输入从反相输入从反相输入从反相输入端输入信号端输入信号端输入信号端输入信号第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路12uI+_+RFR2R1uO+加平衡电阻加平衡电阻加平衡电阻加平衡电阻R R2 2（补偿电阻补偿电阻补偿电阻补偿电阻）。）。）。）。为使输入级两差分放大管对称为使输入级两差分放大管对称
47、为使输入级两差分放大管对称为使输入级两差分放大管对称, , , ,负反馈电阻负反馈电阻负反馈电阻负反馈电阻深度负反馈深度负反馈深度负反馈深度负反馈 放大倍数取决于反馈网放大倍数取决于反馈网放大倍数取决于反馈网放大倍数取决于反馈网络，与基本放大电路无关络，与基本放大电路无关络，与基本放大电路无关络，与基本放大电路无关什么负反馈？什么负反馈？什么负反馈？什么负反馈？电压并联负反馈？电压并联负反馈？电压并联负反馈？电压并联负反馈？43从反相输入从反相输入从反相输入从反相输入端输入信号端输入信号端输入信号端输入信号根据根据 u- = u+ = 0 , “虚地虚地”。根据根据i+ = i- =iI =0
48、 ， 则则: i1 = iF+iI iF。电压放大倍数：电压放大倍数：第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路12uI+_+RFR2R1uO+iFi1iI负号表示负号表示负号表示负号表示u uOO与与与与u ui i反相反相反相反相44第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路uI+uO+iFi1iI12+_+RFR2R1三、同相输入运算电路三、同相输入运算电路从同相输入从同相输入从同相输入从同相输入端输入信号端输入信
49、号端输入信号端输入信号加平衡电阻加平衡电阻加平衡电阻加平衡电阻R R2 2（补偿电阻补偿电阻补偿电阻补偿电阻）。）。）。）。根据根据 u- = u+ = 0 , i+ = i- =iI =0 ， 则则:u+ += u- -uI i1 iF什么负反馈？什么负反馈？什么负反馈？什么负反馈？电压并联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈45第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路iFi1uI+uO+iI12+_+RFR2R1从同相输入从同相输入从同相输入从同相输入端输入信号端输入信号端输入信号端输入信
50、号电压放大倍数：电压放大倍数：u uOO与与与与u uI I同相同相同相同相46同相比例电路电压放大倍数：同相比例电路电压放大倍数：同相比例电路特例同相比例电路特例第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路电压跟随器当当R1= (断开断开) 或或 RF = 0 时时uI+uO+_+与分立元件的射极输出器相比：与分立元件的射极输出器相比：4 4 4 4、具有良好的电压跟随和隔离作用。、具有良好的电压跟随和隔离作用。、具有良好的电压跟随和隔离作用。、具有良好的电压跟随和隔离作用。1 1 1 1、电压放大倍数、电
51、压放大倍数、电压放大倍数、电压放大倍数A Aufuf= =1 1 1 1。2 2 2 2、输入电阻高。、输入电阻高。、输入电阻高。、输入电阻高。3 3 3 3、输出电阻低。、输出电阻低。、输出电阻低。、输出电阻低。47第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路实验七实验七 、反相比例运算电路反相比例运算电路实验目的：实验目的：实验目的：实验目的：集成运放的运算功能。集成运放的运算功能。集成运放的运算功能。集成运放的运算功能。建立电路：建立电路：建立电路：建立电路：1 1 1 1、取一个理想的运放、电阻、可变
52、电取一个理想的运放、电阻、可变电取一个理想的运放、电阻、可变电取一个理想的运放、电阻、可变电 阻组成阻组成阻组成阻组成反相比例运算反相比例运算反相比例运算反相比例运算电路电路电路电路 2 2 2 2、同相同相同相同相输入端接地。输入端接地。输入端接地。输入端接地。 3 3 3 3、反相输入端接反相输入端接反相输入端接反相输入端接2V2V电压。电压。电压。电压。实验步骤：实验步骤：实验步骤：实验步骤：1 1 1 1、观察输出电压和输入电压的大小。观察输出电压和输入电压的大小。观察输出电压和输入电压的大小。观察输出电压和输入电压的大小。 EDA实验实验2 2 2 2、调整可变电阻的大小，再观察两者
53、调整可变电阻的大小，再观察两者调整可变电阻的大小，再观察两者调整可变电阻的大小，再观察两者电压。电压。电压。电压。 链接链接EDA748第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路EDA实验实验反相比例运算电路反相比例运算电路49第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路 结结结结 论论论论: : : : 输出电压与输入电压成比例且具有反相输出电压与输入电压成比例且具有反相输出电压与输入电压成比例且具有反相输出电压与输入电
54、压成比例且具有反相 的关系。的关系。的关系。的关系。实验数据实验数据实验数据实验数据：输出电压输出电压（mV V）输入与输输入与输出关系出关系可变电阻可变电阻100k*35%-350.0可变电阻可变电阻100k*95%-950EDA实验实验50一、加法运算电路一、加法运算电路二、减法运算电路二、减法运算电路三、积分运算电路三、积分运算电路四、微分运算电路四、微分运算电路五、五、PI调节器调节器51六、交流电压表电路六、交流电压表电路七、电压源和电流源七、电压源和电流源八、有源低通滤波器八、有源低通滤波器九、电流、电压转换电路九、电流、电压转换电路十、精密放大电路十、精密放大电路52一、加法运算
55、电路一、加法运算电路平衡电阻（补偿电阻）平衡电阻（补偿电阻）平衡电阻（补偿电阻）平衡电阻（补偿电阻）在同一输入端在同一输入端在同一输入端在同一输入端输入多组信号输入多组信号输入多组信号输入多组信号第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用运放的线性应用主要实现各种模拟信号运放的线性应用主要实现各种模拟信号运放的线性应用主要实现各种模拟信号运放的线性应用主要实现各种模拟信号的比例、加减、微分、积分、对数、指数等的比例、加减、微分、积分、对数、指数等的比例、加减、微分、积分、对数、指数等的比例、加减、微分、积分、对数、指数等运算
56、，以及有源滤波、信号检测、采样保持运算，以及有源滤波、信号检测、采样保持运算，以及有源滤波、信号检测、采样保持运算，以及有源滤波、信号检测、采样保持等。用途十分广泛。等。用途十分广泛。等。用途十分广泛。等。用途十分广泛。uO+ uI3 uI2 uI1RFR1R3R2+_+R21253在同一输入端在同一输入端在同一输入端在同一输入端输入多组信号输入多组信号输入多组信号输入多组信号第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用iFiIuO+ uI3 uI2 uI1i1i2i3根据根据 u- = u+ , i+ = i- =iI =0
57、 ， 则则:u+ += u- - 0, i1+i2+i3 iFRFR1R3R2+_+R212当：当：时：时：54第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用iFiIuO+ uI3 uI2 uI1i1i2i3RFR1R3R2+_+R212 例例例例3-5-1:3-5-1:3-5-1:3-5-1:已知：已知：已知：已知： R R1 1= =R R2 2= =R R3 3=10k, =10k, R RF F= 50k= 50k，u ui1i1= 0.5V= 0.5V， u ui2i2= -1V= -1V， u ui3i3=-0.8
58、V=-0.8 V。试计算试计算试计算试计算: : : :输出电输出电输出电输出电压压压压u uOO。解：解：55运算放大器的串级应用运算放大器的串级应用解题思路解题思路第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用R3RF2+_+A1+_+A2R1R2R4RF1 uI1 uI2uO1uO2+求输出电压求输出电压uO。1 1、先判别先判别A1、A2电路电路。2 2、按顺序（信号流经），先算、按顺序（信号流经），先算A1的的uO1。3 3、其做为、其做为A2的的uI2，再对，再对A2进行运算进行运算。4 4、uO里含有与里含有与uI
59、1、uI2的运算关系的运算关系。56第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用 例例3-5-1:3-5-1:已知：已知： R1=10k,R2=50k,50k,R3=R4, RF1= 10k，RF1= 500k， ui1= 30mV， ui2= 50mV。试计算试计算: :输出电压输出电压uO2。解：解：R3RF2+_+A1+_+A2R1R2R4RF1 uI1 uI2uO1uO2+A A1 1是是是是同相输入运算电路，同相输入运算电路，同相输入运算电路，同相输入运算电路，A A2 2是加法运算电路。是加法运算电路。是加法运算电
60、路。是加法运算电路。57两个输入端两个输入端都输入信号都输入信号第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用二、减法运算电路二、减法运算电路12R1R3+_+RFR2 uI1 uI2uO+减数减数减数减数被减数被减数被减数被减数根据根据 :u+ += u- - 0, i1=i2 0输出电压为两个输出电压为两个输出电压为两个输出电压为两个输入电压之差输入电压之差输入电压之差输入电压之差 既能放大差既能放大差既能放大差既能放大差模信号又能抑模信号又能抑模信号又能抑模信号又能抑制共模信号制共模信号制共模信号制共模信号差分输入差分输入
61、差分输入差分输入运算电路运算电路运算电路运算电路58根据根据 u- = u+ = 0 , “虚地虚地”。根据根据i+ = i- =iI =0 ， 则则: i1 = iF+iI iF第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的第四节、运算放大器的 基本应用电路基本应用电路基本应用电路基本应用电路12+_+R2R1uI+uO+iFi1iICF三、积分运算电路三、积分运算电路将反相输入运算电将反相输入运算电路中路中RF用用CF代替代替 电容上电压等电容上电压等于其电流的积分于其电流的积分1 1、uO与与uI成积分关系成积分关系59第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应
62、用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用延迟：延迟：延迟：延迟： t t=0=0时，时，时，时，uI由由由由0 0跳变到跳变到跳变到跳变到-3V,-3V,u uOO随着随着随着随着C CF F的充电，逐渐变为的充电，逐渐变为的充电，逐渐变为的充电，逐渐变为+6V+6V，延迟了一段时间。延迟了一段时间。延迟了一段时间。延迟了一段时间。方波变三角波：方波变三角波：方波变三角波：方波变三角波： 不同时间段里，不同时间段里，不同时间段里，不同时间段里，u uI I正跳变或正跳变或正跳变或正跳变或负跳变，负跳变，负跳变，负跳变，u uOO充放电，变三角波。充放电，变三角波。充放电，变三
63、角波。充放电，变三角波。2 2、应用、应用 当为一阶跃直流电压时：当为一阶跃直流电压时：当为一阶跃直流电压时：当为一阶跃直流电压时：ttOOuIuOttOOuOuI60第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用 例例3-5-2:3-5-2:已知：已知： R1=1M,CF=1F, , U1= 1V， 试计算试计算: :t=0,0.02s,0.6s,1s时的时的输出电压输出电压uO各为各为多少？多少？解：解：iFi1uI+12+_+R2R1iICFuO+ R1CF=110610-6=1s当当t=0 0时：时： uO=0V当当t=
64、t=0.6s时：时：uO=-0.6V；当；当t=1s时：时：uO=-1V。当当t=0.02s时：时：61第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用iFi1iI12+_+R2R1CFuI+uO+四、微分运算电路四、微分运算电路将反相比例运算电将反相比例运算电路中路中R1用用CF代替代替根据根据 u- = u+ = 0 , “虚地虚地”。根据根据i+ = i- =iI =0 ， 则则: i1 = iF+iI iF1 1、uO与与uI成微分关系成微分关系62第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器
65、的线性应用第五节、运算放大器的线性应用2 2 2 2、应用、应用、应用、应用 方波变尖顶波。方波变尖顶波。方波变尖顶波。方波变尖顶波。3 3 3 3、实用电路、实用电路、实用电路、实用电路 测震仪用于测量物体振动的位移。测震仪用于测量物体振动的位移。电磁传感器电磁传感器电磁传感器电磁传感器微分器微分器微分器微分器积分器积分器积分器积分器放大器放大器放大器放大器1 12 23 3V测量速度测量速度测量速度测量速度测量加速度测量加速度测量加速度测量加速度测量位移测量位移测量位移测量位移63五、五、PI调节器调节器第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第
66、五节、运算放大器的线性应用比例比例比例比例- - - -积分运算电路。积分运算电路。积分运算电路。积分运算电路。u uOO与与与与u uI I成比例成比例成比例成比例- - - -积分关系积分关系积分关系积分关系 iFi1iI12+_+R2R1C CF FRFuI+uO+当当当当u uI I为恒定值时：为恒定值时：为恒定值时：为恒定值时：64第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用iFi1iI12+_+R2R1C CF FRFuI+uO+当当当当u uI I为恒定值时：为恒定值时：为恒定值时：为恒定值时：ttOOuOuI
67、当当当当t=t=0 0 0 0时：时：时：时： C C上电压不能上电压不能上电压不能上电压不能突变。反相比例运算电路。突变。反相比例运算电路。突变。反相比例运算电路。突变。反相比例运算电路。 当当当当tt0 0时：时：时：时：C C充电，积分运充电，积分运充电，积分运充电，积分运算起作用。算起作用。算起作用。算起作用。65第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用i1uImAi+_+R1D1D2D4D3六、交流电压表电路六、交流电压表电路 在交流量的测量中，一般把在交流量的测量中，一般把在交流量的测量中，一般把在交流量的测量
68、中，一般把交流信号整交流信号整交流信号整交流信号整流变为直流后，再加到流变为直流后，再加到流变为直流后，再加到流变为直流后，再加到电压电压电压电压表头上去。表头上去。表头上去。表头上去。待测待测待测待测交流信号交流信号交流信号交流信号表头表头表头表头整流电桥整流电桥整流电桥整流电桥交流电流只能单相流向交流电流只能单相流向交流电流只能单相流向交流电流只能单相流向表头。表头。表头。表头。u ui i正半周时的电流路径正半周时的电流路径正半周时的电流路径正半周时的电流路径: : : : 输出端输出端输出端输出端D D2 2表头表头表头表头D D4 4 R R1 1地。地。地。地。u ui i负半周时
69、的电流路径负半周时的电流路径负半周时的电流路径负半周时的电流路径: : : : 地地地地 R R1 1 D D1 1表头表头表头表头 D D3 3输出端。输出端。输出端。输出端。与表头内阻、与表头内阻、与表头内阻、与表头内阻、二极管非线性二极管非线性二极管非线性二极管非线性无关，精度高无关，精度高无关，精度高无关，精度高u u- -= =u u+ += =u uI I66第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用七、电压源和电流源七、电压源和电流源由运放接上适当负反馈。由运放接上适当负反馈。由运放接上适当负反馈。由运放接上适
70、当负反馈。同相输入式同相输入式反相输入式反相输入式UZ-+UO+-1 1 1 1、电压源电路、电压源电路、电压源电路、电压源电路+USRR1DZR2RF +-+USRR1R2DZR RF F +-UO+-UZ-+电阻匹配电阻匹配电阻匹配电阻匹配R R2 2= =R R1 1/ /R RF F67第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用同相输入式同相输入式反相输入式反相输入式UZ-+UO+-+USRR1DZR2RF +-+USRR1R2DZR RF F +-UO+-UZ-+ 引入电压负反馈，输出阻抗小，引入电压负反馈，输出阻
71、抗小，引入电压负反馈，输出阻抗小，引入电压负反馈，输出阻抗小，U UOO可可可可看作恒压，不受负载看作恒压，不受负载看作恒压，不受负载看作恒压，不受负载R RL L变化的影响。变化的影响。变化的影响。变化的影响。改变改变改变改变R RF F, ,可调可调可调可调U UOO 。68第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用2 2 2 2、电流源电路、电流源电路、电流源电路、电流源电路I IL LUF+-USR1R2RF +-R RL LR RF FF F反相输入式反相输入式 引入电流负反馈，输出阻抗大，引入电流负反馈，输出阻抗
72、大，引入电流负反馈，输出阻抗大，引入电流负反馈，输出阻抗大，I IOO可看可看可看可看作恒流，不受负载作恒流，不受负载作恒流，不受负载作恒流，不受负载R RL L变化的影响。变化的影响。变化的影响。变化的影响。因为因为因为因为u u- -00恒定电压恒定电压改变改变改变改变R RF F或或或或R R F F, ,可调可调可调可调I IL L 。69第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用USR1 +-R RL LR RF FI IL LF FUF+-同相输入式同相输入式因为因为因为因为U U- - U US S= =U U
73、F F改变改变改变改变R RF F, ,可调可调可调可调I IL L 。70第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用八、有源低通滤波器八、有源低通滤波器 滤波器滤波器滤波器滤波器选频电路，选择有用频率的信选频电路，选择有用频率的信选频电路，选择有用频率的信选频电路，选择有用频率的信号，抑制无用频率的信号。号，抑制无用频率的信号。号，抑制无用频率的信号。号，抑制无用频率的信号。种类：种类：种类：种类：低通、高通、带通、带阻。低通、高通、带通、带阻。低通、高通、带通、带阻。低通、高通、带通、带阻。 低通滤波器低通滤波器低通滤波
74、器低通滤波器让输入信号中的低频成份顺让输入信号中的低频成份顺让输入信号中的低频成份顺让输入信号中的低频成份顺利通过，而抑制或衰减高频成份的利通过，而抑制或衰减高频成份的利通过，而抑制或衰减高频成份的利通过，而抑制或衰减高频成份的滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路。 高通滤波器高通滤波器高通滤波器高通滤波器让输入信号中的高频成份顺让输入信号中的高频成份顺让输入信号中的高频成份顺让输入信号中的高频成份顺利通过的利通过的利通过的利通过的滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路。带通滤波器带通滤波器带通滤波器带通滤波器只允许只允许只允许只允许通过有用频段信号。通过有用频段信号。通过有用频段信号。通过有用频段信号
75、。 带阻滤波器带阻滤波器带阻滤波器带阻滤波器抑制已知干扰和噪声。抑制已知干扰和噪声。抑制已知干扰和噪声。抑制已知干扰和噪声。71第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用无源滤波：无源滤波：无源滤波：无源滤波：RCRC电路。电路。电路。电路。有源滤波：有源滤波：有源滤波：有源滤波： RCRC电路电路电路电路 集成运放。集成运放。集成运放。集成运放。仅由无源元件仅由无源元件R、C、L组成。组成。 不仅有无源元件，也有有源元件（晶体管、不仅有无源元件，也有有源元件（晶体管、场效应、集成运放）。场效应、集成运放）。优点：优点：优点
76、：优点：信号可被放大。信号可被放大。信号可被放大。信号可被放大。 输入、输出阻抗易于匹配，输入、输出阻抗易于匹配，输入、输出阻抗易于匹配，输入、输出阻抗易于匹配，频率频率频率频率特性不受负载变化的影响。特性不受负载变化的影响。特性不受负载变化的影响。特性不受负载变化的影响。CF有源低通滤波器有源低通滤波器有源低通滤波器有源低通滤波器 由由由由 R RF F和和和和C CF FL L组成的并组成的并组成的并组成的并联电路代替反馈电阻。联电路代替反馈电阻。联电路代替反馈电阻。联电路代替反馈电阻。RFR1R2+_+uIuO72第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器
77、的线性应用第五节、运算放大器的线性应用CFRFR1R2+_+对直流信号：对直流信号：对交流信号：对交流信号： 对于低于截止频率对于低于截止频率f0的谐波的谐波分量（直流和低次谐波分量（直流和低次谐波分量）分量）放放大倍数较大。而大倍数较大。而对于高于对于高于f0的谐的谐波分量放大倍数较小。波分量放大倍数较小。 低通滤波器低通滤波器低通滤波器低通滤波器低频成份顺低频成份顺利通过，高频成份受到衰减。利通过，高频成份受到衰减。uIuO73第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用对交流信号：对交流信号：f0Of截止频率：截止频率：
78、低通滤波器的幅频特性低通滤波器的幅频特性CFRFR1R2+_+uiuO741 1 1 1、希望抑制、希望抑制、希望抑制、希望抑制50Hz50Hz电源的干扰电源的干扰电源的干扰电源的干扰2 2 2 2、有用信号的频率低于、有用信号的频率低于、有用信号的频率低于、有用信号的频率低于10Hz10Hz3 3 3 3、输入信号的频率为、输入信号的频率为、输入信号的频率为、输入信号的频率为100Hz100Hz120Hz120Hz，希希希希望防止干扰信号的混入望防止干扰信号的混入望防止干扰信号的混入望防止干扰信号的混入带阻滤波器。带阻滤波器。带阻滤波器。带阻滤波器。低通滤波器。低通滤波器。低通滤波器。低通滤
79、波器。带通滤波器。带通滤波器。带通滤波器。带通滤波器。讨论讨论采用何种滤波器采用何种滤波器?第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用75第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用 在控制、遥控、遥测、近代生物物理合医在控制、遥控、遥测、近代生物物理合医在控制、遥控、遥测、近代生物物理合医在控制、遥控、遥测、近代生物物理合医学等领域，常常需要将模拟信号进行转换。学等领域，常常需要将模拟信号进行转换。学等领域，常常需要将模拟信号进行转换。学等领域，常常需要将
80、模拟信号进行转换。 在控制系统中，为了驱动执行机构（记录仪、在控制系统中，为了驱动执行机构（记录仪、继电器），需将继电器），需将电压转换成电流。电压转换成电流。电压转换成电流。电压转换成电流。 在监测系统中，为了数字化显示，需将在监测系统中，为了数字化显示，需将在监测系统中，为了数字化显示，需将在监测系统中，为了数字化显示，需将电电电电流转换成电压。流转换成电压。流转换成电压。流转换成电压。 在整流电路中，需将在整流电路中，需将在整流电路中，需将在整流电路中，需将交流信号交流信号交流信号交流信号转换成直流转换成直流转换成直流转换成直流信号信号信号信号。 在数字测量系统中，为了数字化显示，需在数
81、字测量系统中，为了数字化显示，需在数字测量系统中，为了数字化显示，需在数字测量系统中，为了数字化显示，需将将将将模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号转换成转换成转换成转换成数字信号数字信号数字信号数字信号。九、电压、电流转换电路九、电压、电流转换电路76第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用1 1 1 1、电压、电压、电压、电压电流变换电路电流变换电路电流变换电路电流变换电路RL做做为负反馈电阻。为负反馈电阻。 uIi1iL根据根据 u- = u+ = uI , i1 = iL 输出电流输出电流输出电流输出电流i iL L与
82、输入电压与输入电压与输入电压与输入电压u uI I成正比，而与成正比，而与成正比，而与成正比，而与R RL L无关无关无关无关 负载无接地端负载无接地端,电路改接为电路改接为负反馈负反馈RLR1+_+R RL LR1R2RFR R3 3+_+正反馈正反馈77第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用因iL=i3-i2 注：注：注：注：负反馈深度要大于正负反馈深度。负反馈深度要大于正负反馈深度。负反馈深度要大于正负反馈深度。负反馈深度要大于正负反馈深度。负反馈负反馈R RL LR1R2RFR R3 3+_+i1iFiLi3正反
83、馈正反馈78第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用uIiFi1+_+RFR2R1uO2 2 2 2、电流、电流、电流、电流电压变换电路电压变换电路电压变换电路电压变换电路根据根据 u- = u+ = 0 , i1 = iF 输出电压输出电压输出电压输出电压u uI I与输入电流与输入电流与输入电流与输入电流 i iL L成正比，而与成正比，而与成正比，而与成正比，而与R RL L无关无关无关无关79 十、十、 精密放大器精密放大器1 1 1 1、用途与特点、用途与特点、用途与特点、用途与特点 要求：要求：要求：要求：输入
84、阻抗大、输入阻抗大、输入阻抗大、输入阻抗大、输出阻抗低、输出阻抗低、输出阻抗低、输出阻抗低、增益稳定、增益稳定、增益稳定、增益稳定、抑制共模抑制共模抑制共模抑制共模信号能力强信号能力强信号能力强信号能力强。 传感器的输出是放大器信号源传感器的输出是放大器信号源传感器的输出是放大器信号源传感器的输出是放大器信号源。等效电阻随等效电阻随等效电阻随等效电阻随所测物理量而变，放大能力随信号大小而变。所测物理量而变，放大能力随信号大小而变。所测物理量而变，放大能力随信号大小而变。所测物理量而变，放大能力随信号大小而变。经传感器采集的的信号很弱，必须放大经传感器采集的的信号很弱，必须放大经传感器采集的的信
85、号很弱，必须放大经传感器采集的的信号很弱，必须放大。 特点：特点：特点：特点：高增益、高输入阻抗、高共模抑制高增益、高输入阻抗、高共模抑制高增益、高输入阻抗、高共模抑制高增益、高输入阻抗、高共模抑制比。比。比。比。第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用 干扰和噪声严重，使干扰和噪声严重，使干扰和噪声严重，使干扰和噪声严重，使放大电路不能正常放大电路不能正常放大电路不能正常放大电路不能正常工作。工作。工作。工作。80第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性
86、应用2 2 2 2、电路组成、电路组成、电路组成、电路组成uI1uI2uOiRABuO1uO2RR1_+A2_+A1R1R4R4MR2R2R3R3_+A3同相放大器同相放大器同相放大器同相放大器（电压跟随器）（电压跟随器）（电压跟随器）（电压跟随器）差分放大器差分放大器差分放大器差分放大器同相放大器同相放大器同相放大器同相放大器高输入高输入高输入高输入电阻电阻电阻电阻加减加减加减加减运算运算运算运算81第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用3 3 3 3、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理uI1uI2uOiRABuO
87、1uO2R1R2R_+A2R1R4R4MR2R3R3_+A3_+A1根据根据 u- = u+ = uI 82第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用(1) (1) (1) (1) 抑制共模信号抑制共模信号抑制共模信号抑制共模信号uOiRABuO1uO2R1R2R_+A2R1R4R4MR2R3R3_+A3_+A1uI1uI2 大小相等、方大小相等、方大小相等、方大小相等、方向相同的信号向相同的信号向相同的信号向相同的信号(2)(2)(2)(2)放大差模信号放大差模信号放大差模信号放大差模信号 大小相等、方大小相等、方大小相等
88、、方大小相等、方向相反的信号向相反的信号向相反的信号向相反的信号83第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用4 4 4 4、集成仪表用放大器（、集成仪表用放大器（、集成仪表用放大器（、集成仪表用放大器（INA102INA102INA102INA102） 输入阻抗输入阻抗104M、输出阻抗、输出阻抗0.1、共模抑共模抑制比制比100db。84第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用第五节、运算放大器的线性应用数字式温度计电路5 5 5 5、应用举例、应用举例、应用举例、应用举例R1
89、R2Rw+UCCDuO1R4R5RW2uO2 测量范围：测量范围：-50+1500C；分辩率；分辩率0.10C测量电桥测量电桥仪表用放大器及仪表用放大器及仪表用放大器及仪表用放大器及电压跟随器电压跟随器电压跟随器电压跟随器数字电压表数字电压表数字电压表数字电压表+_+A2+_+A1隔离隔离隔离隔离改变改变改变改变A Au u温度传温度传温度传温度传感器感器感器感器数字数字数字数字显示显示显示显示85一、比较器一、比较器二、方波发生器二、方波发生器86无外加反馈或加正反馈。无外加反馈或加正反馈。无外加反馈或加正反馈。无外加反馈或加正反馈。 u uOO有两种可能有两种可能有两种可能有两种可能: :
90、 : :U UOHOH 高电平高电平高电平高电平 - -U UOLOL 低电平低电平低电平低电平无反馈无反馈无反馈无反馈正反馈正反馈正反馈正反馈反馈网络反馈网络第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用 uO uR uI+_+_+ uI uR uO概述概述 运放工作在非线性区运放工作在非线性区运放工作在非线性区运放工作在非线性区87第三节、第三节、第三节、第三节、 运算放大器的运算放大器的运算放大器的运算放大器的 电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性和主要参数电压传输特性电压
91、传输特性1 1、线性区、线性区、线性区、线性区 uo与与与与uI成线性关系成线性关系成线性关系成线性关系 uoAuo(u+ u-) )2 2 2 2、非线性区（饱和区、非线性区（饱和区、非线性区（饱和区、非线性区（饱和区）u uo o 与与与与u uI I不是线性关系不是线性关系不是线性关系不是线性关系uo有两种可能有两种可能有两种可能有两种可能uo UOm高电平高电平uo UOm低电平低电平UCCUEE电压传输特性电压传输特性uOui=u+ +- u- -O线性线性区区非线非线性区性区因因因因A Auouo= = u ui i很小，要加负反馈很小，要加负反馈很小，要加负反馈很小，要加负反馈不
92、加反馈，或加正反馈不加反馈，或加正反馈不加反馈，或加正反馈不加反馈，或加正反馈复习复习88第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用1 1、“ “虚断虚断虚断虚断” ”的概念的概念的概念的概念 i ii i0 0 即即即即: : i iI I0 0 因因因因r rid id = = ,i iI I近似为零。近似为零。近似为零。近似为零。非线性区分析依据非线性区分析依据因因因因u uI Iu u+ + u u- -，当当当当u uI I大于零或小于零时，分别接近正或负电源电压。大于零或小于零时，分别接近正或负电源电压。
93、大于零或小于零时，分别接近正或负电源电压。大于零或小于零时，分别接近正或负电源电压。当当当当u uI I过零过零过零过零时会产生跳变，时会产生跳变，时会产生跳变，时会产生跳变， 不再存在不再存在不再存在不再存在u u+ + u u- - 。2 2 2 2、无、无、无、无“虚短虚短虚短虚短”的概念的概念的概念的概念 u+ u- UCCUEEuOu- uO线性线性线性线性区区区区非线非线非线非线性区性区性区性区电压传输特性电压传输特性89( (一一) )概述概述2 2、用途、用途 模数转换、电平检测、自动控制、组成模数转换、电平检测、自动控制、组成模数转换、电平检测、自动控制、组成模数转换、电平检
94、测、自动控制、组成各种非正弦波的产生和变换电路。各种非正弦波的产生和变换电路。各种非正弦波的产生和变换电路。各种非正弦波的产生和变换电路。电压比较器是一种模拟信号处理电路。电压比较器是一种模拟信号处理电路。电压比较器是一种模拟信号处理电路。电压比较器是一种模拟信号处理电路。 对输入信号进行鉴别和比较的电路，比较对输入信号进行鉴别和比较的电路，比较对输入信号进行鉴别和比较的电路，比较对输入信号进行鉴别和比较的电路，比较两输入电压两输入电压两输入电压两输入电压u uI I和参考电压和参考电压和参考电压和参考电压u uR R大小，确定输出状大小，确定输出状大小，确定输出状大小，确定输出状态。态。态。
95、态。第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用 uO uR uI+_+一、比较器一、比较器1 1、电路功能、电路功能90第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用单限比较器单限比较器滞回比较器滞回比较器窗口比较器窗口比较器3 3 3 3、电压比较器种类、电压比较器种类、电压比较器种类、电压比较器种类R2R1 uO uR uI+_+ uIRR1R2 uO UZDZ+_+ uI URL UHLR2R1DZ uOD1D2 uO2 uO1+_+A1
96、+_+A2911 1 1 1、过零电压比较器、过零电压比较器、过零电压比较器、过零电压比较器（1 1 1 1）电路组成：）电路组成：）电路组成：）电路组成： UR0（二）单限比较器（二）单限比较器（二）单限比较器（二）单限比较器两种类型两种类型两种类型两种类型U UR R0 0 过零比较器过零比较器过零比较器过零比较器U UR R00 一般单限比较器一般单限比较器一般单限比较器一般单限比较器参考量参考量 UR=0模拟量模拟量 uI数字量数字量 uO反相输入式反相输入式第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用R2R1
97、+_+92（2 2）工作原理工作原理工作原理工作原理第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用当当当当u uI I0 0 时，时，时，时， u uOO低电平低电平低电平低电平当当当当u uI I=0=0时时时时，u uOO发生发生发生发生跳变跳变跳变跳变当当当当u uI I0 0 时时时时， u uOO高电平高电平高电平高电平u uOO是高电平还是低是高电平还是低是高电平还是低是高电平还是低电平，取决于输入电平，取决于输入电平，取决于输入电平，取决于输入信号信号信号信号u uI I与参考量与参考量与参考量与参考量U
98、UR R的比较的比较的比较的比较阈值电压阈值电压UR参考量参考量 UR=0模拟量模拟量 uI数字量数字量 uOR2R1+_+93第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用（3 3 3 3）电压传输特性）电压传输特性）电压传输特性）电压传输特性O u uOO uI+ +UOS- -UOSU UR RURuO从一个电从一个电平跃变为另一个电平跃变为另一个电平的平的 临界条件临界条件 U UR R阈值电压（门限电平、阈值电压（门限电平、阈值电压（门限电平、阈值电压（门限电平、转折电压）。转折电压）。转折电压）。转折电压）。
99、 参考量参考量 UR=0模拟量模拟量 uI数字量数字量 uOR2R1+_+94（3 3 3 3）u uI I变化经变化经变化经变化经U UR R时，时，时，时，u uOO跃变的方向：跃变的方向：跃变的方向：跃变的方向： 是从高电平跃变为低电平，还是相反。是从高电平跃变为低电平，还是相反。是从高电平跃变为低电平，还是相反。是从高电平跃变为低电平，还是相反。画电压传输特性三要素画电压传输特性三要素（2 2 2 2）输出电压：）输出电压：）输出电压：）输出电压： 高、低电平高、低电平高、低电平高、低电平U UOSOS、 - -U UOSOS。（1 1 1 1）阈值电压：）阈值电压：）阈值电压：）阈值
100、电压：U UR R u uI I= =U UR R时，电路时，电路时，电路时，电路u uOO发生跃变发生跃变发生跃变发生跃变。u uI I加反相端：加反相端：加反相端：加反相端：u uI I U UR R 时，时，时，时， u uOO低电平低电平低电平低电平- -U UOSOS当当当当u uI I= =U UR R 时，时，时，时， u uOO发生发生发生发生跳变跳变跳变跳变当当当当u uI I U UR R时时时时， u uOO低电平低电平低电平低电平当当当当 u uI I= =U UR R 时，时，时，时，u uOO发生发生发生发生跳变跳变跳变跳变当当当当u uI I U UR R 时时时
101、时， u uOO高电平高电平高电平高电平波形图波形图波形图波形图101第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用t1t2+UOSOt uIOt uOOt uO-UOS+UOS-UOSU UR R（三）滞回比较器（三）滞回比较器 单限比较器单限比较器单限比较器单限比较器缺点缺点缺点缺点: : : : 抗抗干扰能力差。干扰能力差。 uO在阈值电压附近微小在阈值电压附近微小变化，都引起变化，都引起uO跳变。跳变。当当uI UR 时时，uO=-UOS 低电平低电平102第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性
102、应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用1 1、电路构成、电路构成在单限比较器基础上引入正反馈。在单限比较器基础上引入正反馈。在单限比较器基础上引入正反馈。在单限比较器基础上引入正反馈。两种方式两种方式两种方式两种方式未加参考电压未加参考电压未加参考电压未加参考电压U UR R加参考电压加参考电压加参考电压加参考电压U UR R（1 1）未加参考电压）未加参考电压UR时时 输出电压输出电压输出电压输出电压U UOO反馈到同相端，反馈到同相端，反馈到同相端，反馈到同相端，两个阈值两个阈值两个阈值两个阈值电压电压电压电压U U+ +。R2R1 U+1 U+2能否产生两个能否
103、产生两个能否产生两个能否产生两个阈值电压阈值电压阈值电压阈值电压? ? ? ?两个门限电压两个门限电压不是同时产生不是同时产生!R uO uI+_+103第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用（1 1）不加参考电压的滞回比较器）不加参考电压的滞回比较器阈值电压：阈值电压： O uO uIUth1Uth22 2、工作原理、工作原理R2R1R uO uI+_+ U+1 U+2104第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用l当当uI从小于从
104、小于Uth1开始增大时开始增大时：u uI I + +U Uth1th1 ，u uOO保持保持低电平低电平阈值阈值电压变为电压变为Uth2l当当u uI I从大于从大于Uth2方向减小时方向减小时：u uI I Uth2， uO保持保持低电平低电平u uI I U Uthth 输出低电平输出低电平输出低电平输出低电平u uI I UB uO=-UZ 为负值为负值 uC UBuO=+UZ 为正值为正值（二）工作原理及波形分析（二）工作原理及波形分析 uO UZDZRF uC( u-)+R3+_+UB+R1R2C120第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的
105、非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用 1 1、接通电源瞬间，假设、接通电源瞬间，假设uO高电平高电平UZ时时阈值电平为阈值电平为Uth1，uC=0。+UZ初始暂态时，初始暂态时，uC=0稳态时，稳态时，uC +UZi充充Ot uCOt uOUth1+UZU UZ Z-UZ 当当uC Uth1时时， uO跳变为跳变为-UZ。 Uth1 uO UZDZRFR3+_+UB+R1R2C uC( u-)+121 uO UZDZRFR3+_+UB+R1R2C uC( u-)+第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用第六节、运算放大器的非线性应用 2 2
106、、此时，、此时，uO低电平低电平-UZ，UB=Uth2，uC=+uC，周而复始，产生自激振荡周而复始，产生自激振荡。 当当uCUTH2时时，uO=-UZ保持不变。保持不变。当当uC U UT T 输出低电平输出低电平输出低电平输出低电平u uI I U UT T 输出高电平输出高电平输出高电平输出高电平 （2 2 2 2）比较）比较）比较）比较u uI I与与与与U UT T，确定，确定，确定，确定u uOO状态状态状态状态 广泛用于模数转换、电平检测、自动控广泛用于模数转换、电平检测、自动控广泛用于模数转换、电平检测、自动控广泛用于模数转换、电平检测、自动控制，组成各种非正弦波的产生和变换电
107、路。制，组成各种非正弦波的产生和变换电路。制，组成各种非正弦波的产生和变换电路。制，组成各种非正弦波的产生和变换电路。反相输入式反相输入式反相输入式反相输入式无外加反馈或加正反馈。无外加反馈或加正反馈。无外加反馈或加正反馈。无外加反馈或加正反馈。（1 1 1 1）工作在非线性区）工作在非线性区）工作在非线性区）工作在非线性区138（2 2）滞回电压比较器）滞回电压比较器优点：优点：优点：优点：抗干扰。抗干扰。抗干扰。抗干扰。构成：构成：构成：构成：加正反馈。加正反馈。加正反馈。加正反馈。阈值电压：阈值电压：阈值电压：阈值电压：U UT1T1、U UT2T2。传输特性：传输特性：传输特性：传输特
108、性：单方向跳变一次。单方向跳变一次。单方向跳变一次。单方向跳变一次。（1 1）简单电压比较器（单限）简单电压比较器（单限）构成：构成：构成：构成：无反馈的运放。无反馈的运放。无反馈的运放。无反馈的运放。阈值电压：阈值电压：阈值电压：阈值电压：U UT T。传输特性：传输特性：传输特性：传输特性：单方向跳变一次。单方向跳变一次。单方向跳变一次。单方向跳变一次。（二）方波发生器（二）方波发生器（二）方波发生器（二）方波发生器 滞回比较器滞回比较器滞回比较器滞回比较器RCRC电路电路电路电路 。3 3 3 3、分类、分类、分类、分类139140 为了方便各位老师根据不同的为了方便各位老师根据不同的教学风格修改课件，这里将一部分教学风格修改课件，这里将一部分自行制作自行制作的素材库的素材库附上附上。说说 明明 素材库包括：素材库包括：元器件、电路符号、元器件、电路符号、各种变量、波形、圆点标记等各种变量、波形、圆点标记等。141+UCCC1RbUBBReRSRLUsUs+ +- -Uo+ +- -UO1ui+uO+ + + +U UDDDD+ +U UGGGGIDQT2RC2Rb2 IC uO+-i充充bce讨论讨论附件：素材库附件：素材库+_+iFi1iIuI+UF+-+_+A 链接链接EDA3142
