1、（中）（中）集成電路集成電路：相對于分立元件而言，即把整個電路中相對于分立元件而言，即把整個電路中的元器件及各元件間的連接制作在一塊半導體芯片上，的元器件及各元件間的連接制作在一塊半導體芯片上，構成具有特定功能的電子電路。構成具有特定功能的電子電路。集成電路集成電路按功能：按功能：數字集成電路數字集成電路模擬集成電路：集成運算放大器模擬集成電路：集成運算放大器組成：組成：由四個基本部分組成由四個基本部分組成輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級偏置電路偏置電路u-u+uo集成運放的組成集成運放的組成+Aouou +u-。 。+UCCUEE運放外形：運放外形：8 1圓殼式圓殼式雙列直插式雙列直插式

2、123456782反相輸入端，輸出與輸入反相反相輸入端，輸出與輸入反相3同相輸入端，輸出與輸入同相同相輸入端，輸出與輸入同相4負電源端負電源端7正電源端正電源端6輸出端輸出端1和和5外接調零電位器外接調零電位器8空端空端2、集成運放的電壓傳輸特性、集成運放的電壓傳輸特性指開環應用時輸出電壓與輸入電壓的關系曲線：指開環應用時輸出電壓與輸入電壓的關系曲線：+Uo(sat)-Uo(sat)ud = u+u- uo線性區線性區負飽和區負飽和區正飽和區正飽和區可見，集成運放可見，集成運放有兩個工作區：有兩個工作區：線性區、飽和區線性區、飽和區工作在線性區時：工作在線性區時：)(uuAuoo工作在飽和區時

3、：工作在飽和區時：ooUuuu時， ooUuuu時， Uo+、Uo-的絕對值分別小于正負電源值的絕對值分別小于正負電源值Uo +Uo -ud = u+u- uouo+u +u-。 。 “虛短虛短”：差模輸入電壓約等差模輸入電壓約等于于 0，即，即 u+= u “虛斷虛斷”：輸入電流約等于輸入電流約等于 0，即即 i+= i 0ooooAuuuuuuA 可以認為集成運放的兩個輸入端電位相等，象短接可以認為集成運放的兩個輸入端電位相等，象短接一樣，稱為一樣，稱為“虛短虛短”。0idirui 兩個輸入端的電流視為兩個輸入端的電流視為0，好像輸入端與運放斷開，好像輸入端與運放斷開 一樣，稱為一樣，稱為

4、“虛斷虛斷”。反饋：反饋：將放大電路輸出端信號將放大電路輸出端信號( (電壓或電流電壓或電流) )的一部的一部分或全部引回到輸入端。分或全部引回到輸入端。直流反饋：直流反饋：反饋只對直流分量起作用，反饋反饋只對直流分量起作用，反饋 元件只能傳遞直流信號。元件只能傳遞直流信號。負反饋：負反饋：反饋信號削弱凈輸入信號，使放大反饋信號削弱凈輸入信號，使放大 倍數降低。倍數降低。在振蕩器中引入正反饋在振蕩器中引入正反饋，用以產生波形。用以產生波形。交流反饋：交流反饋：反饋只對交流分量起作用，反饋反饋只對交流分量起作用，反饋 元件只能傳遞交流信號。元件只能傳遞交流信號。 在放大電路中，出現正反饋將使放大

5、器在放大電路中，出現正反饋將使放大器產生自激振蕩，使放大器不能正常工作。產生自激振蕩，使放大器不能正常工作。 正反饋：正反饋：反饋信號增強凈輸入信號，反饋信號增強凈輸入信號， 使放大倍數提高。使放大倍數提高。引入交引入交流負反流負反饋的目饋的目的：的：改善放改善放大電路大電路的性能的性能引入直引入直流負反流負反饋的目饋的目的：的：穩定靜穩定靜態工作態工作點。點。反饋放大電路的三個環節：反饋放大電路的三個環節：基本放大電路基本放大電路dooXXAofXXF 比較環節比較環節fidXXX反饋反饋電路電路F FfXiX反饋電路反饋電路+輸出信號輸出信號輸入信號輸入信號反饋信號反饋信號反饋系數反饋系數

6、凈輸入信號凈輸入信號dXoX基本放大基本放大電路電路Ao放大倍數放大倍數2、負反饋放大電路的一般表達式、負反饋放大電路的一般表達式 引入反饋后，反饋放大電路的放大倍數稱為閉環放引入反饋后，反饋放大電路的放大倍數稱為閉環放大倍數，用大倍數，用Af表示，則反饋放大電路的基本關系式：表示，則反饋放大電路的基本關系式：oodoooddofdoiofFAAXXFAXFXXAXXXXXA11. 引入負反饋后，凈輸入信號引入負反饋后，凈輸入信號Xd減小，從而使閉環放減小，從而使閉環放大倍數下降，即大倍數下降，即ofAA oooAFAA111oFA 越大，越大， 越小，反饋越越小，反饋越強烈。強烈。oFA1f

7、A若若1FAo稱為稱為深度負反饋深度負反饋，此時：，此時：閉環放大倍數閉環放大倍數A Af f取決于反饋系數取決于反饋系數F F，與開環放大倍數，與開環放大倍數A Ao o無無關。關。反饋深度反饋深度FAAAoof1FAo1FAf1 反映了負反饋的強弱程度。反映了負反饋的強弱程度。1. 1. 負反饋的類型負反饋的類型1) 根據反饋所采樣的信號不同，可以分為根據反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。電壓反饋和電流反饋。 電流負反饋電流負反饋具有具有穩定輸出電流穩定輸出電流、增大輸、增大輸出電阻的作用。出電阻的作用。 電壓負反饋電壓負反饋具有具有穩定輸出電壓穩定輸出電壓、減小輸、減小輸

8、出電阻的作用。出電阻的作用。如果反饋信號取自輸出電壓，叫如果反饋信號取自輸出電壓，叫電壓反饋電壓反饋。如果反饋信號取自輸出電流，叫如果反饋信號取自輸出電流，叫電流反饋電流反饋。2)2) 根據反饋信號在輸入端與輸入信號比較根據反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯反饋和并聯形式的不同，可以分為串聯反饋和并聯反饋。反饋。反饋信號與輸入信號串聯，即反饋信號與輸反饋信號與輸入信號串聯，即反饋信號與輸入信號以電壓形式作比較，稱為入信號以電壓形式作比較，稱為串聯反饋串聯反饋。反饋信號與輸入信號并聯，即反饋信號與輸反饋信號與輸入信號并聯，即反饋信號與輸入信號以電流形式作比較，稱為入信號以電流

9、形式作比較，稱為并聯反饋并聯反饋。串聯反饋使電路的輸入電阻增大，串聯反饋使電路的輸入電阻增大，并聯反饋使電路的輸入電阻減小。并聯反饋使電路的輸入電阻減小。2、反饋的判別、反饋的判別分析步驟：分析步驟：2) 2) 判別是否負反饋？判別是否負反饋？1) 1) 找出反饋網絡（一般是電阻、電容）。找出反饋網絡（一般是電阻、電容）。3) 3) 是負反饋！判斷是何種類型的負反饋？是負反饋！判斷是何種類型的負反饋？2、反饋的判別、反饋的判別分析方法：分析方法：1) 1) 反饋極性的判別：反饋極性的判別：瞬時極性法瞬時極性法a、先假設輸入信號的瞬時極性，并用符號、先假設輸入信號的瞬時極性，并用符號 、 表示；

10、表示；b、沿反饋環路逐步判定并標出有關各點信號的極性，、沿反饋環路逐步判定并標出有關各點信號的極性， 確定反饋信號的瞬間極性；確定反饋信號的瞬間極性；c、根據反饋信號對輸入信號的作用判定正負反饋。、根據反饋信號對輸入信號的作用判定正負反饋。如果反饋信號使輸入信號加強則為正反饋；如果反饋信號使輸入信號加強則為正反饋；如果反饋信號使輸入信號減弱則為負反饋。如果反饋信號使輸入信號減弱則為負反饋。在單級集成運放放大電路中，當反饋信號引到同相端在單級集成運放放大電路中，當反饋信號引到同相端時為時為正反饋正反饋，引到反相端時為，引到反相端時為負反饋負反饋。2、反饋的判別、反饋的判別方法方法分析方法：分析方

11、法：2) 2) 反饋方式的判別：反饋方式的判別：a、在輸出回路：根據反饋信號的、在輸出回路：根據反饋信號的采樣采樣判定是判定是電流電流反饋反饋 還是還是電壓電壓反饋。反饋。將采樣輸出端將采樣輸出端短路短路（令（令uo0），若），若反饋信號消失反饋信號消失則則為為電壓反饋電壓反饋，否則為電流反饋。，否則為電流反饋。將采樣輸出端將采樣輸出端開路開路（令（令io0），若），若反饋信號消失反饋信號消失則則為為電流反饋電流反饋，否則為電壓反饋。，否則為電壓反饋。2、反饋的判別、反饋的判別方法方法分析方法：分析方法：2) 2) 反饋方式的判別：反饋方式的判別：b、在輸入回路：判定是、在輸入回路：判定是并聯

12、并聯反饋還是反饋還是串聯串聯反饋。反饋。若反饋信號和輸入信號在輸入端以若反饋信號和輸入信號在輸入端以電壓電壓加減形式出現加減形式出現，則為則為串聯反饋串聯反饋；若以；若以電流電流加減形式出現則為加減形式出現則為并聯反饋并聯反饋。根據電路結構：若反饋信號和輸入信號接在放大器根據電路結構：若反饋信號和輸入信號接在放大器同一同一點點則為則為并聯反饋并聯反饋，否則為串聯反饋。，否則為串聯反饋。例例1： 1) 1) 判定反饋元件判定反饋元件（電阻和電容）（電阻和電容） (1(1）連接在輸入與輸出之間的元件。）連接在輸入與輸出之間的元件。 (2(2）輸入回路與輸出回路所共有的元件。）輸入回路與輸出回路所共

13、有的元件。電阻電阻 Rf連接輸入回連接輸入回路和輸出回路，所以路和輸出回路，所以Rf是反饋元件。是反饋元件。uo+uf+uiudR1R2RfRL+ 2) 2) 判定反饋極性判定反饋極性 瞬時極性法瞬時極性法反饋信號為正，加在反饋信號為正，加在反相輸入端，使得凈反相輸入端，使得凈輸入減小，為輸入減小，為負反饋負反饋。 3) 3) 判定反饋類型判定反饋類型輸出端短路輸出端短路u uf f消失，則消失，則為為電壓電壓反饋；反饋；在輸入端以電壓加減形在輸入端以電壓加減形式出現（或電路結構）式出現（或電路結構）可見為可見為串聯串聯反饋反饋反饋類型：反饋類型：電壓電壓串聯串聯負反饋負反饋判斷反饋類型判斷反

14、饋類型 4 4）反饋過程分析：反饋過程分析：當當u ui i一定時，負載變化一定時，負載變化LRoufuoudu可見，通過反饋的引入，可見，通過反饋的引入，使得輸出電壓得到穩定使得輸出電壓得到穩定5 5）電路分析計算：電路分析計算：11RRuuAfiouf由由“虛斷虛斷”：offiuRRR uuu11 ,由由“虛短虛短”：fuuuuo+uf+uiudR1R2RfRL+Rio 1) 1) 判定反饋元件判定反饋元件（電阻和電容）（電阻和電容） (1(1）連接在輸入與輸出之間的元件。）連接在輸入與輸出之間的元件。 (2(2）輸入回路與輸出回路所共有的元件）輸入回路與輸出回路所共有的元件 2) 2)

15、判定反饋極性判定反饋極性 瞬時極性法瞬時極性法 3) 3) 判定反饋類型判定反饋類型電阻電阻 Rf連接輸入回路和連接輸入回路和輸出回路，所以輸出回路，所以Rf是反是反饋元件，饋元件，與與R1組成反饋組成反饋網絡。網絡。反饋信號為正，加在反反饋信號為正，加在反相輸入端，使得凈輸入相輸入端，使得凈輸入減小，為減小，為負反饋負反饋。輸出端短路輸出端短路u uf f不消失，不消失，則為則為電流電流反饋；或者計反饋；或者計算算u uf f的值（正比與的值（正比與i io o）在輸入端以電壓加減形在輸入端以電壓加減形式出現（或電路結構）式出現（或電路結構）可見為可見為串聯串聯反饋反饋反饋類型：反饋類型：電

16、流電流串聯串聯負反饋負反饋4 4）反饋過程分析：反饋過程分析：當當u ui i一定時，負載變化一定時，負載變化LRoifuoidu可見，通過反饋的引入，可見，通過反饋的引入，使得輸出電流得到穩定使得輸出電流得到穩定5 5）電路分析計算：電路分析計算：ioufuuA由由“虛斷虛斷”：offiiRRRRR uuu11 ,由由“虛短虛短”：fuuufLouRiLfRRRRRR11基本放大基本放大電路電路AodXoX反饋反饋電路電路FfXiX+dooXXAofXXFfidXXX 反饋電路的基本方程反饋電路的基本方程反饋系數反饋系數凈輸入信號凈輸入信號基本放大器基本放大器的放大倍數的放大倍數閉環放大倍數

17、閉環放大倍數fA開環放大倍數開環放大倍數oAdooXXAofXXF fidXXX FAAXXAooiof1AAdAFAAdff11dfXX、同相，所以同相，所以AF是正實數是正實數負反饋時，負反饋時，。AFAAf 1中，中，dfofdoXXXXXXAF 則有：則有：AAf AF11。Auiufud加反饋前加反饋前加反饋后加反饋后uoui小小大大小小大大小小大大 負反饋是利用失真的波形來改善波形的失真，負反饋是利用失真的波形來改善波形的失真，因此只能減小失真，而不能完全消除失真。因此只能減小失真，而不能完全消除失真。 uoAF引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加：引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加：o

18、ofBFAB)1( fAu無負反饋無負反饋有負反饋有負反饋在同樣的在同樣的I Ib b下下，Ui= Ube + Uf Ube， rif 提高提高。iifrFAr)1(0 1 1）串聯負反饋）串聯負反饋bbebiiIUIUr 無負反饋時：無負反饋時：有負反饋時：有負反饋時：biifIUr uiubeib+uf+使電路的輸入電阻提高使電路的輸入電阻提高FArrifi01 ifbbeiIUr 無負反饋時：無負反饋時：有負反饋時：有負反饋時：ibeifIUr 在同樣的在同樣的Ube下，下，Ii= Ib + If Ib， rif 降低降低。2 2）并聯負反饋）并聯負反饋 使電路的輸入電阻降低使電路的輸入

19、電阻降低iiibube+oofrFAr)1(0 FArroof01 電壓負反饋具有穩定輸出電壓的作用，電壓負反饋具有穩定輸出電壓的作用，即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。 電流負反饋具有穩定輸出電流的作用，電流負反饋具有穩定輸出電流的作用，即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。1 1）電壓負反饋使電路的輸出電阻降低）電壓負反饋使電路的輸出電阻降低2 2）電流負反饋使電路的輸出電阻提高）電流負反饋使電路的輸出電阻提高0 ii11Ruuii FFRuui0 fii 1iFuRRu101RRuuAFiouf 平衡電阻，保證輸入端對平衡電

20、阻，保證輸入端對地的靜態電阻相等地的靜態電阻相等R2=R1/Rf 虛短虛短 u- = u+ = 0 稱稱“虛地虛地” 反相反相 輸入運算的重要特點輸入運算的重要特點1RRuuAFiouf iFouRRu1 uo+.uiR2RFu+u_。 R1.。 。 + 例：電路如下圖所示，已知例：電路如下圖所示，已知 R1= 10 k ，RF = 50 k 。 求：求：1、Auf ； 2、若、若 R1不變，要求不變，要求Au f為為 10，則，則RF 應為應為 多少？多少？RF+.uiuoR2u+u_。 R1解：解：1、 Au f = RF R1 = 50 10 = 52、 Au f = RF R1 = R

21、F 10 = 10 RF = Auf R1 = 10 10 = 100oFuRRRu 11 uu0 iiuu iFuRRu)1(10 11RRuuAFiouf uiuo+.u+u_。 URLR1R2+.uoR2RFu+u_。ui。 R1 此電路是電壓此電路是電壓 串聯負反饋，輸串聯負反饋，輸 入電阻高，輸出入電阻高，輸出 電阻低，在電路電阻低，在電路 中的作用與分立中的作用與分立 元件的射極輸出元件的射極輸出 器相同，但是電器相同，但是電 壓跟隨性能更好。壓跟隨性能更好。FoiiiiRuRuRu22110 iFoiiiiRuuRuuRuu 2211)(2211iiFiiFouRRuRRu2、1

22、212iiiiuRRRu 22111)1(iiiiF ouRRRRRu F ouRRu )1(112121)1 (iiiiFuRRRRR )(1(221112121iiiiiiiiFouRRRuRRRRRu 分析方法一：分析方法一：? U22111212iiiiiiiiuRRRuRRRu uRRuFo)1(1ii+.uoRFu+u_。.ui2。 Ri2R1ui1Ri2+.ui2ui1uoR2RFu+u_。 Ri1Ri2。)(1 (221112121iiiiiiiiFouRRRuRRRRRu )(2211iiFiiFouRRuRRu2323iuRRRu 11Riuuu uu1111 RRRuuu

23、Fioi 1123231)1(iFi FouRRuRRRRRu 1123231)1(iFi FouRRuRRRRRu 如果取如果取 R1 = R2 ， R3 = RF )(121iiFouuRRu 則：則： 如果取如果取 R1 = R2 = R3 = RF 12iiouuu 則：則：輸出與兩個輸入信號的輸出與兩個輸入信號的差值差值成正比。成正比。+.ui2ui1uoR3RFu+u-。 R1。R211iF ouRRu o oouuu uRRuF o)1(123231)1(i FuRRRRR +.ui2ui1uoR3RFu+u-。 R1。R2要求電阻必須對稱，但是輸入電阻不高。要求電阻必須對稱，但

24、是輸入電阻不高。可采用同相輸入減法器可采用同相輸入減法器+.ui1ui2uo1R4R2R1。R3+.uoR1。R2。同相輸入減法運算同相輸入減法運算第一級為同相輸入比例運算第一級為同相輸入比例運算1121)1 (iouRRu第二級為減法運算第二級為減法運算)(1 ( )1 (1221121221iioiouuRRuRRuRRudtduCRucFi 1dtduCoF dtuCRuiFo 11dtduCicFf 111RuRuuiiicu則則若輸入信號電壓為恒定直流量，若輸入信號電壓為恒定直流量， 即即 ui= Ui時時，則，則 dtUCRuiFo11tCRUFi1 0U iiu0Ui iuuot

25、0-UOM+UOMt0uiFiOMCRUUt10 積分飽和積分飽和線性積分時間線性積分時間線性積分時間線性積分時間輸出電壓隨時輸出電壓隨時間線性變化間線性變化t0uiuot0-UOM+UOM輸入為方波，輸輸入為方波，輸出為三角波。因出為三角波。因此，積分電路除此，積分電路除了具有運算功能了具有運算功能外，還可用于波外，還可用于波形轉換。形轉換。fii 1FoiRudtduC 1dtduCRuiFo1 uot0t0ui返回返回前一頁前一頁 后一頁后一頁返回返回2. 有源高通濾波器有源高通濾波器電路使電路使頻率大于頻率大于 的信號通過的信號通過 ，而而小于小于 的信號的信號被阻止被阻止3. 帶通濾波器和帶阻濾波器帶通濾波器和帶阻濾波器帶通濾波器使帶通濾波器使通頻帶范圍內的信號可以通過通頻帶范圍內的信號可以通過，通頻帶通頻帶以外的信號以外的信號被阻止被阻止 采樣保持電路采樣保持電路多用于模一數轉換電路多用于模一數轉換電路（A/D）它是將隨時間變化的模擬量轉換成）它是將隨時間變化的模擬量轉換成數字量，然后供計算機進行數據處理。由于