1、本章主要內本章主要內容容 本章主要內容有三個方面：一是介紹集成運算放大器的基本章主要內容有三個方面：一是介紹集成運算放大器的基本組成、傳輸特性、主要參數、理想化模型以及它的分析依據；本組成、傳輸特性、主要參數、理想化模型以及它的分析依據；二利用運算放大器構成各種應用電路，如信號運算電路、信號二利用運算放大器構成各種應用電路，如信號運算電路、信號處理電路等；三是介紹運算放大電路中的負反饋和負反饋對放處理電路等；三是介紹運算放大電路中的負反饋和負反饋對放大電路工作性能的改善。大電路工作性能的改善。第第12章章 集成運算放大器集成運算放大器【引例【引例】 電池參數檢測儀及其內部電路電池參數檢測儀及其

2、內部電路這些運算放這些運算放大器做什么大器做什么用的呢？用的呢？幾種集成運放實物圖12.1 12.1 集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數12.1.1 12.1.1 基本組成基本組成 集成運算放大器是由多級直接耦合放大電路構成的，主要集成運算放大器是由多級直接耦合放大電路構成的，主要包括輸入級、中間級、輸出級三大部分，除此還有偏置電路。包括輸入級、中間級、輸出級三大部分，除此還有偏置電路。uu差分輸差分輸入級入級電壓放大電壓放大級（中間級（中間級）級）ou輸出級輸出級集成運算放大器組成框圖集成運算放大器組成框圖12.1 12.1 集成運算放大器的組成

3、、傳輸特性和主要參數集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數集成運算放大器的符號集成運算放大器的符號國際標國際標準符號準符號單運算放大器單運算放大器A741外形圖外形圖國際常國際常用符號用符號單運算放大器單運算放大器A741管腳圖管腳圖12.1 12.1 集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數12.1.2 12.1.2 傳輸特性傳輸特性定義：輸出電壓定義：輸出電壓uo與輸入電壓與輸入電壓ui（ui =u+- u-）的關系，稱為集）的關系，稱為集成運放的傳輸特性。成運放的傳輸特性。 集成運放的傳輸特性集成運放的傳輸特性12.1 12.1 集成運算放大器的

4、組成、傳輸特性和主要參數集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數1在線性區在線性區在線性區內，在線性區內，uo與與ui成正比，即成正比，即uo = Auoui = Auo (u+- u-)Auo很大，很大，直線很直線很陡陡Auo為為12.1 12.1 集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數2在飽和區在飽和區 當當ui的數值增加到一定限度后，的數值增加到一定限度后，uo的數值由于電源電壓的限的數值由于電源電壓的限制出現正飽和或負飽和，工作點進入正飽和區或負飽和區。在制出現正飽和或負飽和，工作點進入正飽和區或負飽和區。在正飽和區：正飽和區：+Uo(sat)

5、 = +Uom +UCC ；在負飽和區：；在負飽和區：-Uo(sat) = -Uom -UEE12.1 12.1 集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數12.1.3 12.1.3 主要參數主要參數1開環電壓放大倍數開環電壓放大倍數AuoAuo是指集成運放輸出端和輸入端之間沒有外接元件（即無反饋）是指集成運放輸出端和輸入端之間沒有外接元件（即無反饋）時所測出的差模電壓放大倍數。時所測出的差模電壓放大倍數。Auo愈大，集成運放愈穩定，運愈大，集成運放愈穩定，運算精度愈高。實際的集成運放其算精度愈高。實際的集成運放其Auo一般為一般為104107（用分貝表（

6、用分貝表示即為示即為80140dB）。）。2最大輸出電壓最大輸出電壓UomUom是指在不失真的情況下運放輸出的最大電壓，這個電壓可是指在不失真的情況下運放輸出的最大電壓，這個電壓可以從集成運放的傳輸特性上看出來。以從集成運放的傳輸特性上看出來。 3差模輸入電阻差模輸入電阻ridrid是指集成運放開環時，兩個輸入端之間的輸入電壓變化量是指集成運放開環時，兩個輸入端之間的輸入電壓變化量與由它引起的輸入電流變化量之比與由它引起的輸入電流變化量之比 。集成運放。集成運放rid 很大，一般很大，一般為為105106。12.1 12.1 集成運算放大器的組成、傳輸特性和主要參數集成運算放大器的組成、傳輸特

7、性和主要參數4輸出電阻輸出電阻ro集成運放的輸出級一般多采用射極輸出器，所以輸出電阻非常集成運放的輸出級一般多采用射極輸出器，所以輸出電阻非常小，一般只有幾十歐，有很強的帶負載能力小，一般只有幾十歐，有很強的帶負載能力 5輸入失調電壓輸入失調電壓Uio對于理想集成運放來說，當兩個輸入端信號均為零（即把兩個對于理想集成運放來說，當兩個輸入端信號均為零（即把兩個端入端同時接地）時，輸出電壓也應為零。但實際的集成運放端入端同時接地）時，輸出電壓也應為零。但實際的集成運放達不到這一點（因為仍然存在零漂）。反過來看，如果要求輸達不到這一點（因為仍然存在零漂）。反過來看，如果要求輸出電壓為零，必須在輸入端

8、加上一個很小的補償電壓，這就是出電壓為零，必須在輸入端加上一個很小的補償電壓，這就是輸入失調電壓。集成運放的輸入失調電壓。集成運放的Uio一般為幾毫伏，愈小愈好。一般為幾毫伏，愈小愈好。6其他參數其他參數集成運放還有其他參數，例如共模抑制比集成運放還有其他參數，例如共模抑制比KCMRR（可達（可達107） 12.2 12.2 集成運算放大器的理想模型和分析依據集成運算放大器的理想模型和分析依據12.2.1 12.2.1 集成運算放大器的理想模型集成運算放大器的理想模型實際運算放大器符號實際運算放大器符號Auo非常大：非常大： 104107 rid非常大，可達非常大，可達106W W ro非常小

9、，只有幾十歐非常小，只有幾十歐 KCMRR非常大，可達非常大，可達107 理想運算放大器符號理想運算放大器符號Auo rid ro 0KCMRR 12.2 12.2 集成運算放大器的理想模型和分析依據集成運算放大器的理想模型和分析依據12.2.2 12.2.2 分析依據分析依據1線性運用的分析依據線性運用的分析依據虛短虛短uo = Auoui = Auo (u+- u-)ououuuA注意：注意：線性區線性區uo為有限值，而為有限值，而Auo，則，則(u+- u-) 0u+ u-12.2 12.2 集成運算放大器的理想模型和分析依據集成運算放大器的理想模型和分析依據虛斷虛斷rid i+ 0，i

10、- 0 i+i-2非線性運用的分析依據非線性運用的分析依據 集成運放工作在飽和區（非線性區）集成運放工作在飽和區（非線性區）時，輸出電壓只有兩個值，即時，輸出電壓只有兩個值，即 當當u- u+時時uo = -Uo(sat) = -Uom -UEE 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用12.3.1 12.3.1 比例運算電路比例運算電路1反相比例運算電路反相比例運算電路根據虛斷根據虛斷i+ 0i- 0 根據虛短根據虛短u- u + =0由電路得由電路得ii111uuuiRRoofFFuuuiRR i1 ifu+=0oi1FuuRR Foi1RuuR 輸出電壓輸出電

11、壓uo與輸入電壓與輸入電壓ui為比例為比例運算關系，故稱比例運算電路。運算關系，故稱比例運算電路。式中負號表明輸出電壓式中負號表明輸出電壓uo的極性的極性與輸入電壓與輸入電壓ui的極性相反的極性相反 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用Foi1RuuR 反相比例運算電路中反相比例運算電路中集成運集成運放工作在閉環狀態之下，故電放工作在閉環狀態之下，故電壓放大倍數稱為閉環電壓放大壓放大倍數稱為閉環電壓放大倍數，即倍數，即 注意：注意：oFufi1uRAuR R2稱為靜態平衡電阻，且稱為靜態平衡電阻，且R2 = R1RF ，保證集成運放兩輸，保證集成運放兩輸入端（即

12、輸入級差分放大電路入端（即輸入級差分放大電路VT1和和VT2管的基極）電阻要保管的基極）電阻要保持平衡持平衡 說明電阻說明電阻R1和和RF參與運算，若其參與運算，若其精度足夠高，就能保證運算電路精度足夠高，就能保證運算電路有足夠的精確度，而與集成運放有足夠的精確度，而與集成運放本身的參數無關本身的參數無關 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用Foii1RuuuR 若若R1= RF，則，則Foi1RuuR 說明輸出電壓說明輸出電壓uo與輸入電壓與輸入電壓ui大小相等、極性相反，該電路稱大小相等、極性相反，該電路稱為反相器或反號器。為反相器或反號器。 12.3 12

13、.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用2同相比例運算電路同相比例運算電路根據虛斷根據虛斷i+ 0i- 0 根據虛短根據虛短u- u + = ui由電路得由電路得i1110uuiRR oiofFFuuuuiRRi1 ifu+= uiioi1FuuuRRFFoi+1111RRuuuRR（） =（）輸出電壓輸出電壓uo與輸入電壓與輸入電壓ui為比例為比例運算關系，且輸出電壓運算關系，且輸出電壓uo的極性的極性與輸入電壓與輸入電壓ui的極性相同，故為的極性相同，故為同相比例運算同相比例運算 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用FFoi+1111RRuuu

14、RR（） =（）閉環電壓放大倍數為閉環電壓放大倍數為注意：注意：oFufi11uRAuR R2也是靜態平衡電阻，且也是靜態平衡電阻，且R2 = R1RF也是只有電阻也是只有電阻R1和和RF參與運算，參與運算，若其精度足夠高，可保證運算電若其精度足夠高，可保證運算電路有足夠的精確度，而與集成運路有足夠的精確度，而與集成運放本身的參數無關放本身的參數無關 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用FFoi+1111RRuuuRR（） =（）Foii11RuuuR（） 若若R1= 或或 RF = 0，則，則說明輸出電壓說明輸出電壓uo與輸入電壓與輸入電壓ui大小相等、極性相

15、同，該電路稱大小相等、極性相同，該電路稱為電壓跟隨器或同號器。電路形式為為電壓跟隨器或同號器。電路形式為 比較比較常用常用 第一級為同相比第一級為同相比例運算電路，輸出電例運算電路，輸出電壓為：壓為：12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用【例【例12.3-1】在如圖】在如圖12.3-4所示運算電路中，已知所示運算電路中，已知ui = 1V, R1 = RF1 = 10kW W , R4 = 20kW W , RF2 = 100kW W。求輸出電壓。求輸出電壓uo及平衡電及平衡電阻阻R2和和R3 。【解【解】 F1o1i1(1)2VRuuR第二級為反相比例運算電路，

16、輸出電壓為：第二級為反相比例運算電路，輸出電壓為：F2F2oi2o144100210V20RRuuuRR 靜態平衡電阻靜態平衡電阻 R2 = R1RF1 = 1010 = 5kW W R3 = R4RF2 = 20100 = 16.7kW W 由于由于u-u+= 0和和 i+i- 0，故，故12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用【例【例12.3-2】運算電路如圖所示。電阻】運算電路如圖所示。電阻RF對對R3和和R4電路的分流作電路的分流作用很小，可以忽略不計。試求：用很小，可以忽略不計。試求：(1)電壓放大倍數電壓放大倍數Auf；(2)該電路該電路是否仍為反相比例

17、運算電路？是否仍為反相比例運算電路？【解【解】 i1 = if i11uiRofFuiRFoi1RuuR 忽略忽略RF對對R3和和R4的分流作用可以，所以用分壓原理得的分流作用可以，所以用分壓原理得 4oo34RuuRRF4io134RRuuRRR3Foi14(1)RRuuRR 代入代入整理整理3Fuf14(1)RRARR 該電路仍為反相比例運算電路，該電路仍為反相比例運算電路，不同的是，比例系數還可由不同的是，比例系數還可由（1+R3R4)進行調節。進行調節。 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用12.3.2 12.3.2 加法運算電路加法運算電路1反相加法運

18、算電路反相加法運算電路特點：特點：反相加法運算電路的多個反相加法運算電路的多個輸入電壓（信號群），均作用于輸入電壓（信號群），均作用于集成運放的反相輸入端集成運放的反相輸入端 。由虛短由虛短u-u+= 0和虛斷和虛斷 i+i- 0得得i1i111uiRi2i212uiRi3i313uiRofFuiR ii1 + ii2 + ii3 = ifi3oi1i2111213FuuuuRRRR FFFoi1i2i3111213RRRuuuuRRR 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用FFFoi1i2i3111213RRRuuuuRRR 若取若取R11 = R12 = R1

19、3 = R1，則，則 Foi1i2i31()RuuuuR 說明輸出與各輸入說明輸出與各輸入之和成比例關系之和成比例關系若取若取R11 = R12 = R13 = R1= RF ，則，則 oi1i2i3()uuuu 靜態平衡電阻靜態平衡電阻 R2 = R11R12R13RF注意：注意：可利用疊加原理推到輸出電壓表達式可利用疊加原理推到輸出電壓表達式12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用2同相加法運算電路同相加法運算電路特點：特點：同相加法運算電路的多個同相加法運算電路的多個輸入電壓（信號群），均作用于輸入電壓（信號群），均作用于集成運放的同相輸入端集成運放的同相輸入

20、端 。 根據同相比例運算電路的輸根據同相比例運算電路的輸出電壓公式：出電壓公式： Fo+11RuuR式中式中u+可由結點電壓法寫出，即可由結點電壓法寫出，即i3i1i2i2122232i+212223242i11111uuuuRRRRuRRRRR12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用i3i1i2212223Fo121222324iF2i12i1111111uuuRRRRuRRRRRuRRRR平衡電阻平衡電阻R1RF = R21R22R23R24 反相加法運算的輸出電反相加法運算的輸出電壓為壓為12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用【例

21、【例12.3-3】一個控制系統輸出電壓】一個控制系統輸出電壓uo與溫度、壓力和速度三個與溫度、壓力和速度三個物理量所對應的電壓信號（經過傳感器將三個物理量轉換成電物理量所對應的電壓信號（經過傳感器將三個物理量轉換成電壓信號分別為壓信號分別為ui1、ui2和和ui3）之間的關系為）之間的關系為uo = -10ui1 - 4ui2 - 2.5ui3，若用如圖所示的反相加法運算電路來模擬上述關系，試，若用如圖所示的反相加法運算電路來模擬上述關系，試計算電路中各電阻的阻值（設計算電路中各電阻的阻值（設RF = 100kW W）。）。【解【解】 FFFoi1i2i3111213RRRuuuuRRR 則則

22、F1110RRF124RRF132.5RR1110kR W故故1225kR W1340kR WR2 = R11R12R13RF 5.73kW W12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用【例【例12.3-4】如圖所示的運算電路中，已知】如圖所示的運算電路中，已知ui1 = 1V，ui2 = -1V，R1 = RF = 10kW W，R = 5kW W，試求輸出電壓，試求輸出電壓uo。【解【解】 第一級是反相器，第一級是反相器，其輸出電壓為其輸出電壓為Fo1i111VRuuR 第二級是反相輸入第二級是反相輸入加法運算電路，其輸加法運算電路，其輸出電壓為出電壓為oo1i2

23、2()2 ( 1 1)4VRuuuR 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用12.3.3 12.3.3 減法運算電路減法運算電路特點：特點：減法運算電路是減法運算電路是將兩個信將兩個信號（或兩個信號群）分別送到運號（或兩個信號群）分別送到運放的同相輸入端和反相輸入端放的同相輸入端和反相輸入端 。利用疊加原理：利用疊加原理： (1)當當ui1單獨作用時，單獨作用時，ui2 = 0，電，電路為反相比例運算電路，輸出路為反相比例運算電路，輸出電壓分量電壓分量Fo1i11RuuR 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用(2)當當ui2單獨作用

24、時，單獨作用時，ui1 = 0，電路為同相比例運算電路，輸電路為同相比例運算電路，輸出電壓分量出電壓分量3FFo2+i2112311RRRuuuRRRR(3)當當ui1和和ui2共同作用時，輸出電共同作用時，輸出電壓為壓為 3FFoo1o2i2i112311RRRuuuuuRRRR若取若取R2 = R1和和R3 = RF，上式化簡為，上式化簡為Foi2i11()RuuuR說明輸出與輸入之說明輸出與輸入之差成比例關系，差成比例關系，此此種輸入方式也稱差種輸入方式也稱差分輸入分輸入 本題有兩個信號群，分別本題有兩個信號群，分別作用于運放的反相輸入端和同相作用于運放的反相輸入端和同相輸入端，采用疊加

25、原理輸入端，采用疊加原理12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用【例【例12.3-5】在如圖所示運算電路中，已知】在如圖所示運算電路中，已知R11 = 60kW W，R12 = 30kW W，R21 = 50kW W，R22 = 50kW W，R23 = 100kW W，RF = 120kW W，ui1 = 2sint V，ui2 = -0.5V，ui3 = 4V，ui4 = -2V。試分析。試分析uo的運算式。的運算式。 【解【解】 (1)在反相輸入端信號在反相輸入端信號ui1和和ui2作作用時，設同相輸入端用時，設同相輸入端ui3=ui4=0（接地），為反相加法

26、運算。（接地），為反相加法運算。FFo1i1i211121201202sin+( 0.5)6030(4sin2)VRRuuuRRtt 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用(2)在同相輸入端信號在同相輸入端信號ui3和和ui4作作用時，設反相輸入端信號用時，設反相輸入端信號ui1=ui2=0（接地），則為同相（接地），則為同相加法運算電路加法運算電路 Fo211RuuR其中：其中： R1 = R11R12 = 6030 = 20kW Wi3i42122+2122234250500.8V1111115050100uuRRuRRRo25.6Vu由結點電壓法可得由結點電

27、壓法可得12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用(3)在所有輸入信號共同作用下，在所有輸入信號共同作用下，則有則有oo1o24sin+2+5.6(7.64sin)Vuuutt 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用采取差分輸入采取差分輸入方式，其輸入方式，其輸入電阻已經很高電阻已經很高 但為了進一步提高減法運算電路的輸入電阻，常采用兩級運算但為了進一步提高減法運算電路的輸入電阻，常采用兩級運算電路實現減法運算電路實現減法運算 注意：注意：F1o1i111RuuR12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用第一級為

28、同相輸入比例運算電路，其輸出為第一級為同相輸入比例運算電路，其輸出為F2F2F2F2F1oi2o1i2i133331111RRRRRuuuuuRRRRR第二級為差分輸入的減法運算電路，其輸出電壓為第二級為差分輸入的減法運算電路，其輸出電壓為 取取R1 = RF2，RF1 = R3 ，則有，則有F2oi2i131()RuuuR12.3.4 12.3.4 微分運算電路微分運算電路12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用根據虛斷根據虛斷i+ 0i- 0 根據虛短根據虛短u- u + = 0由電路得由電路得i1 ifu+= 0C11ii11ddd()ddduiCtuuuCC

29、ttoofFFuuuiRRioF1dduuR Ct 說明輸出與輸入的微說明輸出與輸入的微分成比例關系，分成比例關系，故稱故稱微分運算電路微分運算電路 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用作為特例，當作為特例，當ui是階是階躍信號時，微分運算躍信號時，微分運算電路的輸出電壓電路的輸出電壓uo將將在在ui發生突變時，產發生突變時，產生尖脈沖。生尖脈沖。 注意：注意：12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用【例【例12.3-6】試分析如圖所示電路的運算功能。】試分析如圖所示電路的運算功能。【解【解】 與微分電路相比，該電路在與微分電路相比，

30、該電路在C1上并聯了一個電阻上并聯了一個電阻R1。故。故fR1C1iiiofFui R oR1C1Fii1F1FiIF11()dddCduiiRuuCRRtRuuRRt 比例比例（Proportion）微分微分（differentiation ）該電路稱為比例該電路稱為比例-微分微分調節器（調節器（PD調節器），調節器），用于控制系統用于控制系統 積分運算是微分運算的逆運算，只要將微分運算電路中積分運算是微分運算的逆運算，只要將微分運算電路中的電容和反饋電阻調換位置，就構成了積分電路的電容和反饋電阻調換位置，就構成了積分電路 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用

31、12.3.5 12.3.5 積分運算電路積分運算電路根據虛斷根據虛斷i+ 0，i- 0 根據虛短根據虛短u- u + = 0由電路得由電路得i1 ifu+= 0i1f1uiiRoCfF1duui tC oi1F1duu tRC 說明輸出與輸說明輸出與輸入的積分成比入的積分成比例關系，例關系，故稱故稱積分運算電路積分運算電路 12.3 12.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用 作為積分運算的特例，當作為積分運算的特例，當ui是階是階躍信號時，積分運算電路的輸出電躍信號時，積分運算電路的輸出電壓為壓為 oi1Fii1F1F1d1duu tRCUU ttRCRC 輸出電壓輸出電壓u

32、o與時間與時間t成線性關成線性關系（系（0t URuo = -Uomu+- u- 0 當當ui 0 電壓比較器的傳輸特性電壓比較器的傳輸特性 系統工作正常及溫系統工作正常及溫度未超過上限值時，即度未超過上限值時，即 12.4 12.4 集成運算放大器的非線性應用集成運算放大器的非線性應用【例【例12.4-1】如圖所示為用電壓比較器構成的溫度過限保護電路。】如圖所示為用電壓比較器構成的溫度過限保護電路。Rt是具有負溫度系數的熱敏電阻（溫度高時，電阻變小），它是具有負溫度系數的熱敏電阻（溫度高時，電阻變小），它與與R2串聯組成采樣電路，將取得的信號串聯組成采樣電路，將取得的信號ui送到電壓比較器的

33、同送到電壓比較器的同相輸入端。相輸入端。R3與與R4串聯組成參考電壓電路，將取得的參考電壓串聯組成參考電壓電路，將取得的參考電壓UR送到電壓比較器的反相輸入端。晶體管送到電壓比較器的反相輸入端。晶體管VT和繼電器和繼電器KM組成組成驅動電路，驅動電路，KM的常閉觸頭的常閉觸頭KM1負責控制加熱器電路的通與斷。負責控制加熱器電路的通與斷。試分析該電路的工作原理。試分析該電路的工作原理。【解【解】 ui UR ， uo = +UomVT飽和導通飽和導通KM通電通電 KM1動作斷開動作斷開 加熱器停止工作，實現溫度過限保護加熱器停止工作，實現溫度過限保護 加熱器停止加熱后溫度降低，加熱器停止加熱后溫

34、度降低，Rt阻值增大，阻值增大，ui數值變小，則數值變小，則ui 0uo = -Uomu+- u- 0 當當ui 0 電壓比較器的傳輸特性電壓比較器的傳輸特性注意：注意：過零比較器可用來測定輸入信號過零比較器可用來測定輸入信號ui是大于零還是小于零，故又稱檢零器。是大于零還是小于零，故又稱檢零器。 由電壓傳輸特性可知：由電壓傳輸特性可知：在信號的正半周，在信號的正半周，ui 0， uo = -Uom -15V ；12.4 12.4 集成運算放大器的非線性應用集成運算放大器的非線性應用【例【例12.4-2】設】設ui = 5sin t V加在過零比較器的反相輸入端，試加在過零比較器的反相輸入端，

35、試畫出其輸出電壓畫出其輸出電壓uo的波形。運放的型號為的波形。運放的型號為CF741，電源電壓為，電源電壓為15V。【解【解】在信號的負在信號的負半周，半周，ui 1，則，則FA1f說明，深度負反饋時，閉環電壓放大倍數說明，深度負反饋時，閉環電壓放大倍數Af只與反饋系數只與反饋系數F 有關有關 。12.5 12.5 集成運算放大電路中的負反饋集成運算放大電路中的負反饋 1 1提高放大倍數的穩定性提高放大倍數的穩定性f1AA+ AFffd1d1AAAAFA求導求導 其中其中dAf / Af是閉環放大倍數的相對變化率，是閉環放大倍數的相對變化率，dA / A是是開環放大倍數的相對變化率。顯然，前者

36、比后者小，穩定性開環放大倍數的相對變化率。顯然，前者比后者小，穩定性提高了。提高了。12.5 12.5 集成運算放大電路中的負反饋集成運算放大電路中的負反饋 F1o1F100.0910 100uRFuRR【例【例12.5-4】在如圖所示同相比例運算電路中，】在如圖所示同相比例運算電路中，R1 = 10k，RF = 100k，開環電壓放大倍數，開環電壓放大倍數Auo = 105。試計算：。試計算：(1)閉環電壓放閉環電壓放大倍數大倍數Auf；(2)當當dAuo / Auo = 20%時，時，dAuf / Auf =？ 【解【解】 (1)求閉環電壓放大倍數求閉環電壓放大倍數Auf閉環電壓放大倍數閉

37、環電壓放大倍數 5uouf5uo1011.111 100.09AAA F(2)Auf的相對變化率的相對變化率 ufuo5ufuouodd110.22.2%11 100.09AAAA F A12.5 12.5 集成運算放大電路中的負反饋集成運算放大電路中的負反饋 2減小非線性失真減小非線性失真 開環放大電路開環放大電路靜態工作點不靜態工作點不合適，失真了合適，失真了閉環放大電路閉環放大電路3擴展通頻帶擴展通頻帶12.5 12.5 集成運算放大電路中的負反饋集成運算放大電路中的負反饋 f1AA+ AF有負反饋時有負反饋時通頻帶展寬通頻帶展寬帶寬帶寬放大電路的幅頻特性放大電路的幅頻特性帶寬帶寬12.

38、5 12.5 集成運算放大電路中的負反饋集成運算放大電路中的負反饋 4對輸入電阻的影響對輸入電阻的影響 串聯負反饋增大放大器輸入電阻，并聯負反饋降低放大串聯負反饋增大放大器輸入電阻，并聯負反饋降低放大器輸入電阻。器輸入電阻。無負反饋時無負反饋時diiiiUUrII+riuoor-riu+-+duii+o-uLRAi+ro+oLiuiA+ouru-dRiu+-rRfu-f+R1ifi串聯負反饋時串聯負反饋時dfiifiiUUUrII12.5 12.5 集成運算放大電路中的負反饋集成運算放大電路中的負反饋 無負反饋時無負反饋時diiiiUUrII+riuoor-riu+-+duii+o-uLRAi

39、+Aru-Li+uoriR-rd+-+diuoifouiRffiiiiifidfUUrIII12.5 12.5 集成運算放大電路中的負反饋集成運算放大電路中的負反饋 5對輸出電阻的影響對輸出電阻的影響 電壓負反饋減小放大器輸出電阻，電流負反饋降低放大電壓負反饋減小放大器輸出電阻，電流負反饋降低放大器輸入電阻。器輸入電阻。電壓負電壓負反饋反饋穩定輸出電穩定輸出電壓（當負載壓（當負載變化時）變化時）恒壓源恒壓源輸出電輸出電阻小阻小電流負電流負反饋反饋穩定輸出電穩定輸出電流（當負載流（當負載變化時）變化時）恒流源恒流源輸出電輸出電阻大阻大12.6 12.6 集成運算放大器的使用集成運算放大器的使用 1型號選擇型號選擇 應根據實際要求來選用運算放大器，按技術指標可分為通用應根據實際要求來選