第七章 集成运算放大器 第一节 直接耦合放大电路与差动放大电路 第二节 集成运算放大器简介 第三节 集成运放在信号运算电路中的应用 第七章 集成运算放大器 第一节 直接耦合放大电路与差动放大电路 第二节 集成运算放大器简介 第三节 集成运放在信号运算电路中的应用 第四节 放大电路中的负反馈 第五节 集成运放在信号处理与产生方面的 应用 第六节 运算放大器在汽车中的应用

7.1 直接耦合放大电路与差动放大电路 7.1.1 直接耦合放大电路 *直流信号：变化比较缓慢且极性往往不变的信号。     零点漂移 — 当输入信号为零时，输出端电压偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂动，这种现象叫零点漂移。 产生原因 — 温度变化、电源电压的波动、电路元件参数的变化等等。 第一级产生的零漂对放大电路影响最大。 7.1 直接耦合放大电路与差动放大电路 7.1.1 直接耦合放大电路 *直流信号：变化比较缓慢且极性往往不变的信号。 *直接耦合：级与级之间用导线直接相连的方式。 ＋UCC ○ RB2 RC1 RC2 R RB1 ○ VT1 VT2 ○ V3 ○ ○ 返回

7.1.2 差动放大电路 uo ui 1. 基本差动放大电路 电路结构特点：左右两边对称 输入输出形式：双端输入、双端输出 uo2 uo1 ○ ＋UCC RB2 RC RB1 VT1 VT2 uo1 uo2 ui 电路结构特点：左右两边对称 输入输出形式：双端输入、双端输出

uo ui 1) 抑制零点漂移的原理 静态时，ui1=ui2=0，由于电路对称 温度上升，引起两边电流变化 零漂被抑制。 uo2 uo1 ○ ＋UCC RB2 RC RB1 VT1 VT2 uo1 uo2 ui 1) 抑制零点漂移的原理 静态时，ui1=ui2=0，由于电路对称 温度上升，引起两边电流变化 零漂被抑制。

uo ui u u i i i i 2) 动态工作原理 uo2 uo1 ui1 ui2 *差模信号：极性相反，大小相同的信号。 * 01 ○ ＋UCC RB2 RC RB1 VT1 VT2 uo1 uo2 ui 2) 动态工作原理 ① 差模输入 *差模信号：极性相反，大小相同的信号。 * 1 b i 1 c i 01 u 2 b i 2 c i 02 u 有放大作用 *差模电压 放大倍数：

uo ui u u i i i i uo2 uo1 ui1 ui2 *共模信号：极性相同，大小相同的信号。 * 01 02 ○ ＋UCC RB2 RC RB1 VT1 VT2 uo1 uo2 ui ② 共模输入 *共模信号：极性相同，大小相同的信号。 * 1 b i 01 u 1 c i 2 b i 02 u 2 c i 理想化 对共模信号的不放大就是对零点漂移的抑制 *共模电压 放大倍数： (由于两侧不完全对称,uo≠0， 很小，即AC«1)

2. 典型差动放大电路 *任意信号：既非差模，又非共模的，大小和 相位都任意的一对信号。 * *共模抑制比 ③ 任意输入 *任意信号：既非差模，又非共模的，大小和 相位都任意的一对信号。 * 放大任意信号中的差值成份 *共模抑制比 差模电压放大倍数Ad 共模电压放大倍数AC 2. 典型差动放大电路 由于电路仍然保持对称，所以该电路对零点漂移的抑制和对输入信号的处理过程与基本差动放大电路相同。但电路中增加了RE、RP、-UEE三个元件。

RE 对共模信号有强烈的负反馈作用，进一步抑制零漂。但对差模信号相当于短路毫不影响Ad，同时，也可克服电路不对称引起的零漂。 RC RB1 RP RE EE －＋ ＋UCC ui1 ui2 ui uo VT1 VT2 IC1↑ T↑ IE↑ UE↑ IC2↑ IC1↓ IB1↓ UBE1↓ IC2↓ IB2↓ UBE2↓ RE 对共模信号有强烈的负反馈作用，进一步抑制零漂。但对差模信号相当于短路毫不影响Ad，同时，也可克服电路不对称引起的零漂。 加入射极公共电阻RE（共模反馈电阻）可以克服电路 不完全对称引起的零漂 。

RP 为调零电位器，用来改变两边晶体管的工作状态，使输出电压为零，一般取值不大。 负电源UEE (EE)的作用是补偿RE上的电压降，从而保证两管有合适的静态工作点。 RC RB1 RP RE EE －＋ ＋UCC ui1 ui2 ui uo VT1 VT2 但当RE 越大时，虽然抑制零漂作用越强，但UEE也需增大。 RP 为调零电位器，用来改变两边晶体管的工作状态，使输出电压为零，一般取值不大。

差动放大电路四种输入输出方式性能比较

7.2 集成运算放大器简介 * 集成运算放大器 利用半导体集成制造技术，将一个具有高放大倍数，多级的直接耦合的放大电路，集中制造在一个半导体硅基片上，并进行封装，引出功能引脚所形成的集成电子电路，简称集成运放。 返回

7.2.1 集成运算放大器的电路构成简单介绍 1. 集成运放的组成 抑制零漂，共模抑制比高 低输出电阻，多采用射随器 差动输 入级 中间级 1. 集成运放的组成 抑制零漂，共模抑制比高 低输出电阻，多采用射随器 差动输 入级 中间级 输出级 偏置电路 输入 输出 放大作用的主要单元 提供各级静态电流

信号从反相输入端输入时，输出与输入相位相反。 信号从同相输入端输入时，输出与输入相位相同。 A — 反相输入端 B — 同相输入端 2. 集成运放的管脚图及符号 F007管脚图 符号         F 741 （F 0 07） 1 2 3 4 8 7 6 5  Au － ＋ u+ u－ uo A B F 信号从反相输入端输入时，输出与输入相位相反。 信号从同相输入端输入时，输出与输入相位相同。 A — 反相输入端 B — 同相输入端 F — 输出端

7.2.2 集成运算放大器的主要技术指标 1. 输入失调电压Uio 当无输入信号时，为使输出的电压值为零，在输入端加入的补偿电压。 其值越小越好 （0.5～5mV） 2. 输入失调电流Iio 输入电压为零时，流入放大器两个输入端的静态基极电流之差。 Iio＝IB1－IB2 其值越小越好 （1~10nA）

3. 输入电阻与输出电阻 输入电阻大，ri>1MΩ，有的可达100MΩ以上；输出电阻小， ro＝几Ω～几十Ω。 4. 开环差模放大倍数Auo 运放在开环时的差模放大倍数 其值越高越好 （104～107） 5. 最大输出电压Uopp 输出不失真的最大输出电压值，通常小于近似等于集成运放的供电电压。 共模抑制比KCMR 集成运放的开环差模电压放大倍数与开环共模电压放大倍数之比，大于100dB。

实际运放 u+ u－ uo ri ro ui 理想运放 u+ u－ uo ui u+ uo － ＋ u- Auo很高，> 104 ri很高，几十~几百kΩ ro很低，几十~几百Ω KCMR 很高 u+ u－ uo ri ro AuoUi ui 理想运放 Auo＝∞ ri=∞ ro=0 KCMR＝∞ u+ u－ uo AuoUi ui u+ uo ∞ － ＋ u- 集成运放图形符号

7.2.3 集成运算放大器的电压传输特性及其 分析特点 7.2.3 集成运算放大器的电压传输特性及其 分析特点 运算放大器的电压传输特性 集成运放的输出电压uo与输入电压ui (u+－u－) 之间的关系uo＝f (ui) 称为集成运放的电压传输特 性。 uo ui +UOM －UOM 非线性区 ui > |UiM| ，运放饱和， 工作在非线性区 uo＝Auo ui = Auo(u+－u－) 引入深度负反馈，可以使运放工作在线性区。 ui < |UiM| ， 运放工作在线性区 线性区 O 线性区

开环系统：不加反馈网络时的电路系统，此时的放大倍数叫开环放大倍数。  ∞ － ＋ uo ud 反馈电路 闭环系统：加上反馈网络时的电路系统，此时的放大倍数叫闭环放大倍数。 理想运放的电压传输特性 uo ui +UOM －UOM ui ≠0， |uo|＝±UOM 即u+ ≠ u－时，运放处于非线性区。 O

u＋≈u－ 运算放大器的分析特点 u+ u－ uo ui 1. 线性区 虚短 uo＝Auo（u＋－u－） Auo≈∞ u＋－u－≈uo／Auo≈0 集成运放两个输入端之间的电压通常非常接近于零，但不是短路，故简称为“虚短”。 u＋≈u－ 当u＋＝0 （接地） u － ≈ u ＋≈ 0 称此时的反相输入端为“虚地点”。反之， 也成立。

流入集成运放两个输入端的电流通常为零，但又不是断路故简称为“虚断”。 I－ 虚 断 u－ uo u+ 流入集成运放两个输入端的电流通常为零，但又不是断路故简称为“虚断”。 I+ ∵ ri≈∞ I－≈I+ ≈0 2. 非线性区 在非线性区，虚短概念不成立，但虚断概念成立。

例、利用理想运放组成的二极管检测电路，求出流过VD的电流 iD 及VD两端的电压uD。 ui 1.5kΩ  ∞ － ＋ uo 15V i － iR ＋ －0.67V 虚地点 i＋ 解：

7.3 集成运放在信号运算电路中的应用 1. 比例运算电路 ∵ i+≈0 （虚断） ∴ u +＝0 u +≈ u －≈0 （虚地点） R2 1. 比例运算电路 1) 反相比例运算电路 ∵ i+≈0 （虚断） ∴ u +＝0 u +≈ u －≈0 （虚地点） R2  ∞ － ＋ uo ui if i1 R1 Rf i1=u i／R1 if = u－－uo=－uo／Rf ∵ i －≈ i +＝0 ∴ i 1＝ i f 即 ui/R1=－uo/ Rf 返回

uo、ui 符合比例关系，负号表示输出输入电压变化方向相反。 电路中引入深度负反馈， 闭环放大倍数Auf 与运放的Au无关，仅与R1、Rf 有关。 当R1＝Rf 时， uo＝－ui ，该电路称为反相器。 R2 — 平衡电阻 同相端与地的等效电阻 。其作用是保持输入级电路的对称性，以保持电路的静态平衡。 R2＝R1//Rf R2  ∞ － ＋ uo ui if i1 R1 Rf

2) 同相比例电路 ∵ i+≈0 （虚断） ∴ u +＝ ui Rf u +≈ u －≈ ui （虚短） if i1 R1  － uo 2) 同相比例电路 ∵ i+≈0 （虚断） ∴ u +＝ ui u +≈ u －≈ ui （虚短） Rf if R1 i1  ∞ － ＋ uo i1=（0－u i）／R1 if = (u－－uo )／Rf =( u i－uo)／Rf ∵ i －≈ i +＝0 ∴ i 1＝ if ＋ ui R2

R2 — 平衡电阻 R2＝R1//Rf 当Rf＝0或为有限值时，R1＝∞ Auf =1 → 电路成为电压跟随器。  － uo uo＝ui + uo ＋ ui Auf =1 → 电路成为电压跟随器。 uo＝ui 此电路输入电阻大，输出电阻小。

例1、应用运放来测量电阻的电路如图，U＝10V，R1=1MΩ，输出端接电压表，被测电阻为Rx，试找出Rx与电压表读数uo之间的关系。  ∞ － ＋ R1 － ＋ U V 解: 此电路为反相比例电路

√ × 例2、理想化运放组成的电路如图，试推算输出电压uo的表达式。 R2 解: 此电路为同相比例电路 R1  － uo ＋ ＋ ui ∞ － ＋ uo ＋ ui R3 R4 √ 判断这个等式 、 ×

R2 解: 此电路为同相比例电路 R1  ∞ － ＋ u+ uo ＋ ui R3 R4

2. 加法运算电路 Rf if ui1 i1 R1 i2 R2 ui2  ∞ － ＋ uo ui3 i3 R3 ＋ RP

在调节某一路信号的输入电阻的阻值时，不影响其它输入电压与输出电压的比例关系，调节方便。 求和电路也可从同相端输入，但同相求和电路的共模输入电压较高，且不如反相求和电路调节方便。

3. 减法运算电路（差动运算电路） 利用叠加原理 Rf if R1 i1 ui1 ui1  － ＋ uo 同相端输入 ＋ ui2 R2 3. 减法运算电路（差动运算电路） 利用叠加原理 Rf if R1 i1 ui1 ui1  ∞ － ＋ uo 同相端输入 ＋ ui2 R2 R3 反相端输入

当 当 R1= R2= R3= Rf =R 时， uo= ui2－ui1 (减法器） R2// R3 = R1// Rf

例3、用运放组成的直流毫伏表电路如图所示，设表的内阻可忽略，试求Io与US的关系。  ∞ － ＋ Uo US I2 I1 R1 mA Io I R 解: 电路实为反相比例电路 Uo=－US I1= I2 ( 虚断） I=Uo/R I1= I2= US/R1 Io= I－I2=Uo/R－US/R1 =－US(1 /R+ 1 /R1)

例4、已知RF＝4R1，求uo与ui1、 ui2的关系式。  A1 － + ＋  A2 － ＋ ui1 uo R2 ＋ ui2 解: A1为跟随器；A2为差放。 uo′= ui1 uo＝5 ui2－4 ui1

例5、如图，求uo 与 ui1、ui2的关系式。 30kΩ ui1 6kΩ 10kΩ ui2  － + 10kΩ 10kΩ ＋  － ＋ A1 － + 10kΩ 10kΩ ＋  A2 － ＋ uo uo′ ＋ 解: A1为反向加法器；A2为反相比例电路。

4. 积分运算电路 C iC R ui  ∞ － ＋ uo t －UOM i1 ＋ uo ui t O RP O uo正比于ui的积分

积分电路的应用 延迟 uo t T －U 信号延迟时间T后，电压值达到U ui t U O O 方波转化为三角波 uo t ui t O O

例6、电路如图，已知运放±UOM=±10V，输入信号波形如图，R＝1MΩ，C＝0.05μF，求输出波形。 （电容初始能量为零）  ∞ － ＋ ui R RP C uo ui /v 1 t/s O uo/v t/s －10 0.5 解: RC=1×106×0.05×10－6s=0.05s O uo = UOMAX＝－10V =－20 t t = 0.5s

例7、在积分运算电路中，R＝50KΩ，C＝1μF，输入波形如图，求uO。设电容的初始电压为零。 解： 当t＝0～10ms时 ui/V +5 O 1O 2O 3O t(ms) －5 uo/V O t(ms) -1 当t＝10～20ms时

例8、电路如图所示，已知R1=R2=10kΩ,C=0.1μF,集成运放±UOM=±18V,求：试导出uo与u1、u2关系式；  已知u1、u2波形，试画出uo波形 。 u1 /v t/ms 1 －0.5 0.5 10 20 u2 /v  ∞ － ＋ u1 R1 R C uo u2 R2 t =10ms O uo/v t/ms －15 10 20 －10 －12 t =20ms O

5. 微分运算电路 iR  ∞ － ＋ ui R RP C iC uo uo t ui t O O uo正比于ui的微分

关于推导运算关系的小结 解： A1：反相比例 A2：同相比例 A3：差动输入 1. 利用基本单元运算电路的基本关系式 例1、如图，求uo 。  A1 － + ＋ A3 uo 100k uo1 50k 80k 20k A2 12k 11k 30k 60k uo2 －0.3V 0.4V 解： A1：反相比例 A2：同相比例 A3：差动输入

例2、如图，求uo1、uo2、uo3的值。 A1：反相加法 A2：同相比例 A3：差动输入 1.2V －1V uo1 uo3 uo2 3V 4kΩ 2kΩ 3kΩ 24kΩ  A1 － + ＋ A3 uo3 12kΩ uo1 A2 uo2 －1V 3V 1.2V A1：反相加法 A2：同相比例 A3：差动输入

2. 利用虚断、虚短、虚地重新推导 例1：求iL 与ui 的关系式。  ∞ ＋ － uo ui R R1 iL RL

例2、图示电路为T形反馈网络的反相比例电路，试推算输出输入之间的关系。 R4 R  ∞ － ＋ uo ui i2 i1 R1 R2 R3 i4 i3 M u +≈ u －≈0 （虚地点） 解: ∵ i －≈ i +＝0 ∴ i 1＝ i2 = u i／R1 此电路只在要求放大倍数较大、输入电阻较高和避免阻值过高时才采用。

例3：电路如图求运算关系 比例——积分——微分放大器 即PID调节器 ui  ∞ － ＋ uo if iR1 R2 Cf Rf R1 C1 iC1 比例——积分——微分放大器 即PID调节器

3. 即利用基本单元运算电路的基本关系式 ，又利用虚断、虚短、虚地，还要利用分析电路的各种定律及分析方法。  A1 + － ＋ A3 uo uo1 A2 uo2 R R/2 R1 ui1 ui2 例1、理想运放如图，试求证： uR1=ui1－ui2

例2：由仪用放大器组成的温度测量电路 ui 集成化:仪表放大器AD520系列 Rt - R Rt=f(T°C) ui = U 2(Rt+R) U=+5V R Rt ui ＋  uo R/2 + A3 R A1 _ A2 R1  集成化:仪表放大器AD520系列 Rt 热敏电阻 ui = Rt - R 2(Rt+R) U Rt=f(T°C) uo=

例3: 按下列运算关系画出运算电路， 给定RF=10k。 _ +   RF R1 RP1 ui2 R3 RP2 R2 ui1 uo 答案不唯一！ 请再设计一个不同的电路。

放大电路 7.4 放大电路中的负反馈 反馈电路 7.4.1 反馈的基本概念 7.4 放大电路中的负反馈 7.4.1 反馈的基本概念 1. 反馈：指将放大电路输出量的一部分或全部按一定方式送回到输入回路来影响整个放大电路的过程。 放大电路 反馈电路 输出信号 反馈信号 输入信号 比较环节 净输入信号 正反馈：输入量不变，输出量由于加反馈而变大。 负反馈：输入量不变，输出量由于加反馈而变小。 返回

2. 反馈放大器的一般分析 开环放大倍数： 反馈系数： 放大电路 反馈电路 闭环放大倍数:

负反馈放大器的一般关系 反馈深度 正反馈 负反馈

深度负反馈 当A很大时,负反馈放大器的闭环放大 倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。

7.4.2 反馈类型及其判别 电压 串联 负反馈 电流 并联 1. 反馈类型 1. 反馈类型 电压负反馈 — 反馈信号取自输出电压,反馈信号与输出电压成比例; 电流负反馈 — 反馈信号取自输出电流,反馈信号与输出电流成比例; 串联负反馈 — 反馈信号与输入信号以串联的形式作用于输入端； 并联负反馈 — 反馈信号与输入信号以并联的形式作用于输入端。 电压 串联 负反馈 电流 并联

2. 反馈类型的判别 反馈类型的判别包括反馈极性 、直流反馈或交流反馈、电压反馈或电流反馈以及串联或并联反馈的分析判定。 正反馈或负反馈的判别 — 瞬时极性法 假定输入信号在某一瞬时对地极性为正。 由各级输入、输出之间的相位关系，分别推出其它有关各点的瞬时极性。 判别反映到电路输入端的作用是加强了输入信号还是削弱了输入信号。若加强则为正反馈，削弱则为负反馈。

电压反馈与电流反馈的判别 — 输出短路法 令输出电压端口短路，若此时反馈信号仍存在（非0），则电路为电流反馈，反之为电压反馈。 并联反馈或串联反馈的判别 净输入信号与负反馈信号是并联关系，且有 净输入信号与负反馈信号是串联关系，且有

例： 电压并联负反馈 电压串联负反馈 Rf if R1 ui  － uo i1 ＋ R2 Rf if i1 R1  － uo ＋ ui ∞ － ＋ uo ui if i1 R1 Rf 电压并联负反馈 R2  ∞ － ＋ uo ui R1 Rf if i1 电压串联负反馈

例、判断下图反馈类别。 R R  － + R ＋  － ＋ ui uo uo′ ＋ İi R İf 负反馈 RF A1 － + R ＋  A2 － ＋ ui uo uo′ ＋ İi R İf 负反馈 RF 若ui＝0， uo′＝0， 则uo＝0 交、直流并联电压负反馈 电压反馈 显然有 并联反馈

例、判断下图反馈类别。 ＋UCC ＋UCC uS 直流电流串联负反馈 电压串联负反馈 RB C2 C1 + RS ui RE RE uo ○ RE RL ○ RB + uo ＋UCC RS uS ui ～ C2 C1 CE RE 直流电流串联负反馈 电压串联负反馈

例：判别串联型晶体管稳压电路的反馈类型 调整 比较放大 基准 采样 C UI=Uo+UCE1 UBE1=UB1－UE1 =UC2－Uo Io UCE1 调整 比较放大 基准 采样 UBE1 R3 R1 R4 UCE2 UBE2 RP Uo UI C RL UZ R2 VZ UI=Uo+UCE1 UBE1=UB1－UE1 =UC2－Uo Uo  →UB2  →UC2  →UBE1 Uo  UCE1

7.4.3 负反馈对放大器性能的影响 1. 放大倍数被降低 电路加入负反馈，使净输入信号减小，等于削弱了输入信号，使得放大倍数减小。   增加放大倍数的稳定性 电路加入负反馈，放大倍数被降低的同时，也使由于温度、负载、元器件等条件变化而引起的放大倍数的变化大大减小，放大倍数的稳定性得到提高。

电路加入负反馈，通频带由BO加宽到BF 。 |A| f 、|Af|      扩展通频带 电路加入负反馈，通频带由BO加宽到BF 。 O BO BF     减小非线性失真 电路加入负反馈，使净输入信号减小，iC减小，改善了非线性失真。

串联负反馈增加输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。 电压反馈能稳定输出电压，减小输出电阻；电流反馈能稳定输出电流，增加输出电阻。 放大电路 反馈电路      抑制干扰和噪声 加入负反馈的电路，以降低放大 倍数为代价，换来了放大器诸多 方面性能的改善。      串联负反馈增加输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。 电压反馈能稳定输出电压，减小输出电阻；电流反馈能稳定输出电流，增加输出电阻。

例：下列情况下，应引入何种组态的负反馈？ (1) 使放大电路的输出电阻降低，输入电阻降低。 (2) 使放大电路的输入电阻提高，输出电压稳定。 (3) 使放大电路吸收信号源的电流小，带负载能力强。 电压并联负反馈 电压串联负反馈 电压串联负反馈

7.5 集成运放在信号处理与产生方面的应用 7.5.1 有源滤波器 1. 滤波器概述 7.5 集成运放在信号处理与产生方面的应用 7.5.1 有源滤波器 1. 滤波器概述 (1) 滤波器：它是一种选频电路。能使一定频率 范围内的信号顺利通过，而在此频率范围以外的信号衰减很大，不易通过。 (2) 滤波器的分类: 有源滤波器 R R1 RF C + - * 按所用元件分: 无源滤波器 R C +  返回

    * 按电路功能分: 高通 低通 带阻 带通 * 按阶数分：即传递函数中出现信号频率ω的几次项， 称为几阶。有一阶、二阶、‥‥‥高阶。

2. 一阶有源低通滤波器 R R1 RF C + -

称ω0为截止角频率 幅频特性曲线 |Auf| ω |Auf0| 0.707|Auf0| ω0 O

阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器 理想低通 一阶低通 二阶低通 二阶有源低通滤波器 R R1 RF C + - 阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器 |Auf| ω |Auf0| O 理想低通 一阶低通 二阶低通

7.5.2 电压比较器 1. 电压比较器概述 它是一种用来比较输入信号ui和参考电压UR大小的电路。 1) 电压比较器： 比较器处于开环或正反馈状态，输入与输出之间成非线性关系，因此虚短等深度负反馈概念不再适用。 2) 工作状态： 3) 分析方法： *门限电压UT：使u+=u－的 ui称为门限电压UT， 当ui与UT比较。 *使u+>u- 时，比较器输出高电平(无限幅时，uo=+Uom） *使u+<u-时，比较器输出低电平(无限幅时，uo=-Uom）

2. 过零比较器 uo R ui  － uo ＋ ui RP ui 若ui为正弦波 t uo uo为方波 t +UOM ∞ －UOM

限幅措施 uo +UZ ui －UZ uo +UZ ui uo ui -UZ ui < 0 正饱和 uo＝+ (UZ+UD) R  ∞ － ＋ ui R RP uo ±UZ uo ui +UZ －0.7V O  ∞ － ＋ ui R RP uo ±UZ  ∞ － ＋ ui R RP uo ±UZ uo ui -UZ +0.7V O

关于画电压传输特性曲线的小结： 或大部分(任意电压比较器)在2、4象限。 或大部分(任意电压比较器)在1、3象限。 1、曲线的跃变点：门限电压UT 2、曲线的扭拐形状： 反相输入(ui)：曲线全部(过零电压比较器) 或大部分(任意电压比较器)在2、4象限。 同相输入(ui)：曲线全部(过零电压比较器) 或大部分(任意电压比较器)在1、3象限。 3、曲线的高度： 1)输出无限幅：uO＝±UOM 2)输出双向稳压管限幅：uO＝±UZ或±(UZ+0.7V) 3)输出单稳压管限幅：+UZ、-0.7V或- UZ、+0.7V

3. 任意电压比较器 uo ui +UZ ui < UR 正饱和 uo＝+ UZ ui > UR 负饱和 uo＝－ UZ UR  ∞ － ＋ ui R1 R2 uo ±UZ O UR －UZ uo ui O UR  ∞ － ＋ ui R1 R2 uo ±UZ +UZ UR －UZ

集成运放的应用——车灯断线监测电路 + - VT 正常工作时，车灯全亮，检测电阻R中电流大，R上电压大。UA电位低，使UB>UA即u－>u+，比较器输出u0低电平三极管VT截止，断线报警灯不亮。 当有一个或几个车灯断线R中电流小、电压小。uA↑使UA>UB，u0高电平VT导通，报警灯亮。 返回

例1：已知：UOM＝±15V，UZ＝6V，正向导通电压 0.7V，画出uo1～uo4的波形。 ui ui/V － ＋  ∞ ＋ uo1 5 1V 1 t VS O uo1 t 过1反相限幅比较器 +6.7 O 1V － ＋ －6.7  ∞ ＋ uo2 ui uo2 t VS +6.7 O 过1同相限幅比较器 －6.7

ui －  uo3 ＋ ui/V t uo3 t ui －  uo4 ＋ uo4 t 过1反相限幅比较器 过1反相限幅比较器 1V 1V ∞ － ＋ ui uo3 1V VS ui/V 5 1 t O 过1反相限幅比较器 uo3 t +6.7 O －0.7  ∞ － ＋ ui uo4 1V VD uo4 t +15 O －0.7 过1反相限幅比较器

例2：已知UOM＝±12V，UZ＝6V，正向导通电压0.7V，ui=12sinωt，UR＝3V，画出电压传输特性曲线和uo波形。 ＋ ui uo UR VS  ∞ － ui < 3 正饱和 VS稳压，uo＝6V ui > 3 负饱和 VS导通，uo=－0.7V ui/V t 12 uo ui O +6V －0.7V 3V uo t +6 O O －0.7

例3、电路如图所示，已知运放±UOM，画出电压传输特性uo=f (ui)曲线。 当 时 uo ui O 解： u－ >u+ ＝0 uo＝- UOM  ∞ － ＋ ui R2 RP uo R1 UR +UOM 当 时 UT u－ <u+ ＝0 uo＝+UOM －UOM u+＝0，令u+＝u- 得

例4：电路如图：已知± UOM＝±12V，UE＝6V，求：1)A1的反馈类型，A2的工作状态。2)RP数值。3)当ui1＝0 例4：电路如图：已知± UOM＝±12V，UE＝6V，求：1)A1的反馈类型，A2的工作状态。2)RP数值。3)当ui1＝0.2V， ui2＝0V时，与ui1＝-0.2V， ui2＝0V时的u0。 － ＋ ui1 R2 RP uo1 R1 10KΩ ui2 uo VS 100KΩ ∞ A1 A2 解： 1) A1为电压 并联负反馈 A2为开环的 电压比较器 2) 3) 当ui1＝0.2V时， uo1＝-RF/R1＝-2V＝u+2，u-2 ＝ ui2 ＝0V， u-2 > u+2 ， ＝-12V，u0＝-0.7V。 当ui1＝-0.2V时， uo1＝-RF/R1＝2V ＝u+2 ， u-2 ＝ ui2 ＝0V， u+2 > u-2 ， ＝+12V，u0＝6V。

集成运放在汽车中的应用——CCS的基本原理 A2 巡航车速 指令信号 车速 误差 信号 节气门 控制信号 发动机 与 变速器 A4 A1 执行器 实际车 速信号 A3 CCS ECU 车速传感器 实际车速反馈信号

7.5.3 正弦信号发生器 1．自激振荡的条件 当开关S接在“1”端时 ~ 2 ~ 放大器不需外接输入电压信号，而是通过合适的正反馈来维持一定的输出电压，就可以形成自激振荡。 开关S换接到“2”端 放大器的输出电压将保持不变

要产生自激振荡必须满足两个条件 振幅条件 相位条件

输入端产生微小的电压变化量 输出信号被放大 产生正反馈 稳幅振荡 起振过程 输入端产生微小的电压变化量 满足相位平衡条件的频率的信号 电路接通电源 输出信号被放大 产生正反馈 电路开始振荡 稳幅振荡

2．RC桥式正弦信号发生器 选频网络 放大器 R + ∞ Rf R1 C – Uo

选频网络 R C 当 时， 与 同相且

小结： 选频网络 放大器 Uo Rf R ∞ – C + R1 * 正弦信号发生器 放大电路+正反馈电路+选频电路 * 集成运放：同相比例运算 * 选频网络： * 稳幅电路： 组成电压串联负反馈

例：电子琴原理图：