【正文】 2 12 第二節(jié)、差分放大電路 直接耦合方式 T2的基極電阻為 T1的 RC1 ,省去 RB2。 缺點(diǎn)： ①不利于集成化： C容量大 ,制做困難。 輸入級(jí) —— 要求減少零點(diǎn)漂移，提高 Ri，采用差 分放大電路。 中間級(jí) —— 進(jìn)行電壓放大，要求電壓放大倍數(shù)大， 采用共射電路。 優(yōu)點(diǎn)： 體積小、功耗低、可靠性高、成本低。 6 第一節(jié)、概 述 （二）分類 集成運(yùn)算放大器就是模擬集成電路的基礎(chǔ)電路 模擬集成： 集成運(yùn)算放大器、集成功率放大器、集成穩(wěn)壓電源等 數(shù)字集成： 集成門電路、集成觸發(fā)器 二、集成運(yùn)算放大器的概念 （一）什么是集成運(yùn)算放大器 高增益多級(jí)直接耦合放大器 初期，用于信號(hào)的數(shù)字運(yùn)算。 輸出級(jí) —— 要求 Ro小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。 一、直接耦合方式 二、差分放大電路 10 第二節(jié)、差分放大電路 一、直接耦合方式 耦合 —— 級(jí)與級(jí)之間的連接方式。 ②低頻特性差： C對(duì)變化緩慢的低頻信號(hào)容抗大，低頻信號(hào)大部分衰減在 C上，不向后級(jí)傳遞。 T1和 T2的直流相互流通。 缺點(diǎn)： ①各級(jí)直流狀態(tài)相互影響，設(shè)計(jì)調(diào)試不便。 對(duì)于直接耦合 :使漂移信號(hào)逐級(jí)被放大。 第二節(jié)、差分放大電路 16 T1 T2 電路對(duì)稱 雙端輸入 — 雙端輸出接法 公用發(fā)射極電阻 RE （一）電路組成 第二節(jié)、差分放大電路 二、差分放大電路 R R UEE RE T2 T1 RC1 RC2 +UCC RB1 RB2 ＋ uo－ uI 2 + uI 2 + uI ＋ － 雙電源 —— UCC一定時(shí) ， RE過大，使 ICQ過小 ， Q點(diǎn)偏低，接入電源 UEE補(bǔ)償直流壓降 。 零漂電壓折合到輸入端，相當(dāng)兩管輸入端加共模信號(hào)。 無輸入信號(hào)狀態(tài)。 20 EDA 實(shí)驗(yàn) 第二節(jié)、差分放大電路 差分放大電路（無輸入信號(hào)） 21 EDA 實(shí)驗(yàn) 第二節(jié)、差分放大電路 結(jié) 論 : 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： uC1 uC2 uo 溫度 270C 7. 108V 7. 108 V 0V 溫度 800C 7. 045V 7. 045V 0V 無溫度影響時(shí)，差放的輸出電壓為零。 RE對(duì)有用信號(hào)有負(fù)反饋嗎？ iC2 iC1 R R UEE RE T2 T1 RC1 RC2 +UCC RB1 RB2 ＋ uo－ uI 2 + uI 2 + uI ＋ － 雙入 — 雙出差動(dòng)電路的放大能力只相當(dāng)單管的放大能力。 雙入 單出 單入 雙出 單入 單出 雙入 雙出 第二節(jié)、差分放大電路 雙端輸入 — 雙端輸出 T2 T1 +UCC RC RC RB RB UEE RE ＋uO－ ＋uI－ 26 ? 靜態(tài)時(shí) 輸出端直流電位不為零。 uO1 ＋ － uI ＋ － uO2 ＋ － UBB +UCC T2 T1 RC1 RC2 RB1 RB2 27 第二節(jié)、差分放大電路 單 端輸入 — 雙端輸出 uI ＋ － UBB +UCC T2 T1 RC1 RC2 RB1 RB2 +uO 信號(hào)源有一端接“地” ,用于將單端輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端輸出信號(hào)，作為下一級(jí)差放的差模輸入信號(hào) 。 零點(diǎn)漂移主要原因： 晶體管的溫漂導(dǎo)致 Q 點(diǎn) 的變化。 無外加反饋時(shí)，差模放大倍數(shù) 越大越好 為了綜合考察對(duì)差模信號(hào)的放大能力和對(duì)共模信號(hào)的抑制能力，引入新參數(shù)。精度越高， 運(yùn)放 F007的 rO約為 500Ω。 12~177。 ② 差模輸入電阻 rid→∞ 。 u+ u uO ∞ + _ + rid 運(yùn)用兩個(gè)重要依據(jù)，可大大簡(jiǎn)化運(yùn)放電路的分析 42 加減運(yùn)算 ui多路輸入反相端 —— 反相求和 ui多路輸入同相端 —— 同相求和 ui多路輸入兩輸入端 —— 加減法 二 、 三極管 比例運(yùn)算 ui反相端入 —— 反相比例 ui同相端入 —— 同相比例 電容 C 電阻 R 負(fù)反饋元件 微分運(yùn)算 —— R換 C 積分運(yùn)算 ——RF換成 C 對(duì)數(shù)運(yùn)算 指數(shù)運(yùn)算 → 組合運(yùn)算 乘法器 冪運(yùn)算 除法運(yùn)算 第四節(jié)、運(yùn)算放大器的 基本應(yīng)用電路 取決于反饋元件的性質(zhì) 43 二、反相輸入運(yùn)算電路 從反相輸入端輸入信號(hào) 第四節(jié)、運(yùn)算放大器的 基本應(yīng)用電路 1 2 uI – + ∞ + _ + RF R2 R1 uO – + F12 // RRR ?加平衡電阻 R2（ 補(bǔ)償電阻 ）。 F12 // RRR ?根據(jù) u = u+ = 0 , i+ = i =iI =0 ， 則 :u+= u≈ uI i1 ≈ iF 什么負(fù)反饋？ 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 46 第四節(jié)、運(yùn)算放大器的 基本應(yīng)用電路 iF i1 uI – + uO – + iI 1 2 ∞ + _ + RF R2 R1 從同相輸入端輸入信號(hào) 1i11 RuRui ???? ?FIOFOf RuuRuui ??????I1FO )1( uRRu ??故電壓放大倍數(shù)： 1F1uf RRA ?? uO與 uI同相 47 1IOuf ?? uuA同相比例電路電壓放大倍數(shù)： 同相比例電路特例 第四節(jié)、運(yùn)算放大器的 基本應(yīng)用電路 RRA F1uf ??電壓跟隨器 當(dāng) R1=∞ (斷開 ) 或 RF = 0 時(shí) uI – + uO – + ∞ + _ + 與分立元件的射極輸出器相比： 具有良好的電壓跟隨和隔離作用。 48 第四節(jié)、運(yùn)算放大器的 基本應(yīng)用電路 實(shí)驗(yàn)七 、 反相比例運(yùn)算電路 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?集成運(yùn)放的運(yùn)算功能。 EDA 實(shí)驗(yàn) 調(diào)整可變電阻的大小，再觀察兩者電壓。 uO – + uI3 uI2 uI1 RF R1 R3 R2 ∞ + _ + R2 1 2 54 在同一輸入端 輸入多組信號(hào) 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 iF iI uO – + uI3 uI2 uI1 i1 i2 i3 根據(jù) u = u+ , i+ = i =iI =0 ， 則 :u+= u≈0, i1+i2+i3≈ iF RF R1 R3 R2 ∞ + _ + R2 1 2 3I332I221I11 , RuiRuiRui ???fO321f Ruiiii ?????)()(3I3F2I2F1I1FF321FFOuRRuRRuRRRiiiRiu??????????當(dāng)： 1321 RRRR ??? 時(shí)： )( 3I2I1I1fO uuuRRu ????55 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 iF iI uO – + uI3 uI2 uI1 i1 i2 i3 RF R1 R3 R2 ∞ + _ + R2 1 2 [例 351]:已知： R1=R2=R3=10kΩ, RF= 50kΩ，ui1= ， ui2= 1V， ui3= V。 按順序（信號(hào)流經(jīng)），先算 A1的 uO1。 試計(jì)算 :輸出電壓 uO2。 方波變?nèi)遣ǎ? 不同時(shí)間段里， uI正跳變或 負(fù)跳變， uO充放電，變?nèi)遣ā? 實(shí)用電路 測(cè)震儀用于測(cè)量物體振動(dòng)的位移。 當(dāng) t0時(shí)： C充電，積分運(yùn)算起作用。 ui負(fù)半周時(shí)的電流路徑 : 地 → R1 → D1→ 表頭 → D3→ 輸出端。 69 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 S1FF URRU ???電流源電路 IL UF + US R1 R2 R39。 70 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 US R1 ∞ + + RL RF IL F UF + 同相輸入式 FSFFL RURUI ???因?yàn)?U≈US=UF 改變 RF,可調(diào) IL 。 高通濾波器 —— 讓輸入信號(hào)中的高頻成份順利通過的 濾波電路 。 有源濾波： RC電路 ＋ 集成運(yùn)放。 ②輸入、輸出阻抗易于匹配， 頻率特性不受負(fù)載變化的影響。 低通濾波器 —— 低頻成份順利通過，高頻成份受到衰減。 討論 采用何種濾波器 ? 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 76 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 在控制、遙控、遙測(cè)、近代生物物理合醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，常常需要將模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 在數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)中，為了數(shù)字化顯示，需將 模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號(hào) 。 傳感器的輸出是放大器信號(hào)源 。 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 干擾和噪聲嚴(yán)重，使 放大電路不能正常工作。 非線性區(qū)分析依據(jù) 因 uI＝ u+－ u， 當(dāng) uI大于零或小于零時(shí)，分別接近正或負(fù)電源電壓。 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行鑒別和比較的電路，比較兩輸入電壓 uI和參考電壓 uR大小，確定輸出狀態(tài)。 畫電壓傳輸特性三要素 （ 2）輸出電壓： 高、低電平 UOS、 UOS。 輸入端二極管保護(hù)電路。 EDA 實(shí)驗(yàn) 鏈接 EDA8 98 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 EDA 實(shí)驗(yàn) 過零電壓比較器 99 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 EDA 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 輸入波形 輸出波形 結(jié) 論 : 輸入正弦形， 輸出 方波。 當(dāng) uI UR 時(shí) ， uO=+UOS 高電平 當(dāng) uI= UR 時(shí) ， uO 跳變 當(dāng) uI UR 時(shí) ， uO=UOS 低電平 103 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 電路構(gòu)成 在單限比較器基礎(chǔ)上引入正反饋。 R2 R1 U+1 U+2 能否產(chǎn)生兩個(gè)閾值電壓 ? 兩個(gè)門限電壓不是同時(shí)產(chǎn)生 ! R uO uI ∞ + _ + 104 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 （ 1）不加參考電壓的滯回比較器 閾值電壓： t h 1OH2121 UURRRu ????O uO uI Uth1 Uth2 工作原理 t h 2OL2122 UURRRu ????R2 R1 R uO uI ∞ + _ + U+1 U+2 105 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 ?當(dāng) uI從小于 Uth1開始增大時(shí) ： uI+Uth1， uO保持 高電平 uI+Uth1 ， uO保持 低電平 閾值 電壓變?yōu)?Uth2 ?當(dāng) uI從大于 Uth2方向減小時(shí) ： uI Uth2， uO保持 低電平 uI Uth2， uO保持 高電平 假設(shè)電源接通瞬間， uO高電平。 ?b →c uI從足夠高開始減小時(shí)： 在 Uth2處發(fā)生躍變 ，Uth1不起作用 。 要判斷 ui是否在兩個(gè)給定電平之間，怎么辦呢 ？ 窗口比較器 單限比較器 O uO uI