第3章 集成运算放大器及其应用 3.1 集成运算放大器简介 3.2 差动放大器 3.3 理想运算放大器及其分析依据 第3章 目录 第3章 集成运算放大器及其应用 3.1 集成运算放大器简介 3.2 差动放大器 3.3 理想运算放大器及其分析依据 3.4 集成运放在模拟运算方面的应用 3.5 放大电路中的负反馈 3.6 集成运放在信号测量方面的应用 3.7 电压比较器 3.8 集成运放在信号产生方面的应用

3. 1 集成运算放大器简介 3.1.1 集成运放概述 3.1.2 集成电路的特点 集成运放是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。 第3章 31 3. 1 集成运算放大器简介 3.1.1 集成运放概述 集成运放是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。 3.1.2 集成电路的特点 1. 元器件参数的一致性和对称性好； 2. 二极管多用三极管的发射结代替； 3. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替， 电位器需外接； 4. 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感 和变压器均需外接。

3.1.3 集成运放的结构和符号 输入级 中间级 输出级 偏置电路 1. 集成运放的内部电路结构框图 输入级 — 差动放大器 第3章 31 3.1.3 集成运放的结构和符号 1. 集成运放的内部电路结构框图 输入级 中间级 输出级 偏置电路 输入级 — 差动放大器 中间级 — 电压放大器 输出级 — 射极输出器或互补对称功率放大器 偏置电路 — 由镜像恒流源等电路组成

+ – uO -VEE        2. 集成运放 741的电路原理图 +VCC 输入级 偏置电路 中间级 输出级 第3章 31 输入级 偏置电路 中间级 输出级  +VCC 同相输入 T8 T9 T12 T13 T14  反相 输入 T1 T2 R7 + –  C T18 T3 输出 R5 T4 R8 T15 R9  uO T16 R10 T7 T17 T5 T10 T6   T11 T20 T19 R11 R1 R3 R2 R4 R12 -VEE  2. 集成运放 741的电路原理图

u u uo u A 3. 集成运算放大器的符号 – i + 反相 输入端 输出端 同相 输入端 理想运放开环 实际运放开环 信号传 第3章 31 3. 集成运算放大器的符号 理想运放开环 电压放大倍数 实际运放开环 电压放大倍数 信号传 输方向 反相 输入端 u – A 输出端 u uo i u + 同相 输入端

u u 3.2 差动放大器 R R R T U T R 3.2.1 直接耦合方式及其存在问题 +VCC 1. 前、后级静态工作点的相互影响 第3章 3 2 3.2 差动放大器 3.2.1 直接耦合方式及其存在问题 1. 前、后级静态工作点的相互影响 当 T2 接入后, 有UCE1 = UBE2 0.6V, 使T1进入饱和 状态, T1的动 态范围很小。 +VCC R R R C1 C2 B1 解决办法： 提高VE2。 T U 2 u CE1 T o u 1 E2 R i (1)加入电阻RE2

第3章 3 2 （2）在T2的发射极加入稳压管 +V CC R R R R B1 C1 C2 T T 2 u 1 u o Uz Dz i

u u R R R R T T + V （3）利用NPN型管和PNP型管进行电平移动 o i CC C1 B1 E2 2 1 C2 第3章 3 2 （3）利用NPN型管和PNP型管进行电平移动 V CC + R R R B1 C1 E2 T 2 T 1 u u R i o C2

u uO往往不为常数，称这种现象为放大器的零点漂移。 2. 直流放大器的零点漂移 差动放大器 能够很好地抑制 零点漂移。 t 第3章 3 2 2. 直流放大器的零点漂移 当放大器的输入电压 ui = 0 时，其输出电压 uO往往不为常数，称这种现象为放大器的零点漂移。 u o 差动放大器 能够很好地抑制 零点漂移。 t

u u uo2 u u R R R R R EE o o1 ui1= – ui2 ui1 = ui2 i1 i2 C C B B P E V 第3章 3 2 3.2.2 差动放大器 1.典型差动放大器 CC V R R C C u o u uo2 u R R o1 u i1 B B i2 T1 R P E EE T2 差模输入 ui1= – ui2 共模输入 ui1 = ui2

uo ui1 u ui2 R R i +V R R R R T1 T2 P R E R V EE 2. 差动放大器的输入输出方式 第3章 3 2 1 双端输入双端输出方式 +V R R CC C C uo R R B B T1 R T2 P ui1 R u i R E R ui2 V EE

u uo2 u EE o1 i +V R R R R R T1 T2 R CC （2）单端输入单端输出方式 C C B B P E 第3章 3 2 （2）单端输入单端输出方式 +V R R CC C C o1 u uo2 R R B B R T1 T2 P u i R E EE

u uO i R1 RE3 R2 –V 3. 具有恒流源的差动放大器 +V RC CC RC RB T1 T2 RP RB T3 EE 第3章 3 2 3. 具有恒流源的差动放大器 +V R1 R2 T3 RC CC uO RC RB T1 T2 u RP i RB RE3 –V EE

ui uo ui uO uO ui 3.3 理想运算放大器及其分析依据 1. 运算放大器的电压传输特性 + – 第3章 3 3 3.3 理想运算放大器及其分析依据 1. 运算放大器的电压传输特性 ui uo + – uo= f ( ui ) , 其中 ui = u+ – u– ui uO uO ui UOM UOM –Uim Uim –UOM –UOM 实际运放 理想运放

, u –  u ii uO ui ii rid ui rid rid ii  0 ui uO uo ui u ui  0 Auo 第3章 3 3 2. 理想运放工作在线性区的分析依据 1 “虚断路”原则 ii + uO ui ii rid = 对于理想运放 ui + rid rid , ii  0 – 相当于两输入端之间断路 “虚短路”原则 2 ui uO + – uo = ui – u Auo + Auo ui  0 , 对于理想运放  u –  u + 相当于两输入端之间短路

u u u u+  u– = 0 注意 Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ 3 “虚地”的概念 结论：反相输入端为 “虚地”。 当同相输入端接地时， o 第3章 3 3 Ｆ 3 “虚地”的概念 u Ｒ 当同相输入端接地时， i １ u o 由“虚断路”原则 ii = 0 , 有 u+=0 Ｒ ２ u+  u– = 0 由“虚短路”原则 结论：反相输入端为 “虚地”。 Ｒ Ｆ １ ２ u i o 注意 在右图所示电路中， 因为存在负反馈信号, 同 相输入端 不是“虚地”！

, ii ui ii rid ui rid uO rid 注意: u+ = u– 不一定成立！ 必须引入深度负反馈。 “虚断路”原则 = 第3章 3 3 运放工作在线性工作状态的必要条件： 必须引入深度负反馈。 3. 理想运放工作在非线性区的分析依据 “虚断路”原则 ii ui ii rid = 对于理想运放 ui + rid uO rid , ii  0 + 相当于两输入端之间 断路 注意: u+ = u– 不一定成立！

uo =  ui u u ui u id  0 i1  if i1 = —– if = – — if i1 id RF R1 3.4 集成运放在模拟运算方面的应用 第3章 3 4 3.4.1 比例运算电路 1. 反相比例运算电路 if RF RF引入深度负反馈 i1 id u 虚断路 id  0 i i1  if R1 u 虚地 ui i1 = —– R1 R2 o u if = – — o RF uo =  ui RF R1 故有：

u u uo if i1 uo= uo uo uo u RF i1 = — if = – uo ui ' ' ' R1 R3 R2 R4 第3章 3 4 例: 反相比例运算电路 设: RF>>R4 , 求Auf if RF 解： 由 RF>>R4 , i1 uo= R4 R3 + uo 得 ' u u R1 u i1 = — i R1 o i 虚地： R3 uo if = – RF ' R2 uo ' R4 R4 R3 + uo = – RF 1 有： Auf = = – R1 RF (1+ ) R4 R3 ui uo 代入 if = i1

u u = u u = ——– u u u = uo = 1+ u+ u uf – id  0 = 1+ ui RF R1 第3章 3 4 2. 同相比例运算电路 RF id  0 虚断路 uf u i u = + u o u = ——– f R1 RF + R 1 u u o R i 虚短路 2 u – u = + uo = 1+ u+ RF R1 = 1+ ui RF R1 故有：

第3章 3 4 同相跟随器 uo = ui RF uo R ui 若接入电阻R、RF，运算关系不变

u u u u u' uO = -  ui1 uO = 1+ u+ o " RF = 1 +   ui2 RF R1 R1 第3章 3 4 3. 差动比例运算电路 利用叠加原理进行分析 RF uO = -  ui1 RF R1 ′ R1 u i1 uO = 1+ u+ RF R1 ″ R2 i2 u u ' ' o R3 = 1 +   ui2 RF R1 R2+R3 R3 = 1+   ui2 RF R1 R2+R3 R3 -  ui1 " u o = u' +u

u = – (  +  +  ) ui2 ui1 ui3 ui1 ui2 ui3 u i1 if i2 i3 Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ RF 第3章 3 4 3.4.2 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 i1 if Ｒ Ｒ ui1 F 1 i2 Ｒ ui2 2 i3 Ｒ ui3 3 Ｒ u P o u = – (  +  +  ) ui2 o ui1 ui3 RF R1 R2 R3

ui1 u ui2 ui3 ui3 ui1 ui2 uO = 1+ R  +  +   Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ RF R1 第3章 3 4 2. 同相加法运算电路 F Ｒ 1 ui1 Ｒ u 21 o ui2 Ｒ 22 Ｒ Ｒ ui3 23 RF R1 uO = 1+ R  +  +   R21 R23 ui3 ui1 R22 ui2 其中 R = R21 R22  R23 R

u ui2 ui1 = 1+    ui2 o RF R1 R2 R3 RF R3 R1 R2 + R3 3.4.3 减法运算电路 第3章 3 4 3.4.3 减法运算电路 RF 1. 差动比例运算电路 R1 ui2 差动比例运算 是减法运算电 路的一种形式 R2 ui1 u o R3 = 1+    ui2 u o RF R1 R2 + R3 R3 -  ui1

u u u u ui2 R R R R R R R R = —– • —– – —– 2. 两级反相输入减法运算电路 i1 i2 N1 N2 第3章 3 4 2. 两级反相输入减法运算电路 R F1 R 12 R R F2 u 11 u i1 i2 N1 R u N2 R 13 o 21 R 22 u o = —– • —– – —– i1 ui2 11 R 13 12 F1 F2

u uo ∫ u u uC uidt i1 = —— iC = iC duC iC = i1 = – ——– Ｒ Ｒ2 １ 第3章 3 4 3.4.4 积分和微分运算电路 1. 反相积分运算电路 uC iC duC dt CF —– iC = CF i1 由虚断和虚地 u u i1 = —— i R1 iC = Ｒ i １ uo Ｒ2 uO= – uC = – ——– u o R1 CF １ uidt ∫ 可得

第3章 3 4 2. 同相积分运算电路 C Ｒ u Ｒ o u i C = –— u o RC 1 ui dt ∫

ui u uO uo u dui 输出与输入 的关系式为 dt ＲF Ｒ C1 o 3. 反相微分运算电路 = – RF C1 –— 第3章 3 4 3. 反相微分运算电路 由于微分和积分互为逆运算， 将电容与电阻位置对调即可。 若输入为方波 则输出波形为 ＲF ui C1 u uO uo i 输出与输入 的关系式为 dui dt u o = – RF C1 –— Ｒ

u 输出与输入的关系式为 u = – [(  +  ) + RFC1–— + —— ui dt ] u ui ∫ dui dt 第3章 3 4 应用举例：PID调节器 ＲF CF C1 u i u o 输出与输入的关系式为 Ｒ 1 Ｒ 2 dui u = – [(  +  ) + RFC1–— + —— ui dt ] o ui RF R1 R1CF C1 CF dt 1 ∫

u u duo –5uo = 10ui dt 应用举例：求解微分方程 o N1 N2 N3 根据电路参数，所要 求解的微分方程为： i 第3章 3 4 应用举例：求解微分方程 10k u i 100k 0.1F 100k 50k N1 u N2 o 150k N3 50k dt duo –5uo = 10ui 根据电路参数，所要 求解的微分方程为：

u u u >0 u = uD ui u iD i1 i1 = iD =IS(e -1)  IS e Ｒ1 Ｒ2 T 第3章 3 4 3.4.5 对数和反对数运算电路 1. 对数运算电路 uD iD 利用三极管发射结 的指数特性 T u >0 i1 i1 = iD =IS(e -1) uDUT i Ｒ1  IS e uDUT u —— i R1 = u o 代入 – u D u = O Ｒ2 u o = – UT ln —— ui R1 IS 有

u u 输出与输入 的关系式为 uo = –RF IS e T ＲF Ｒ ui /UT o 2. 反对数运算电路 i 由于反对数和 第3章 3 4 2. 反对数运算电路 ＲF 由于反对数和 对数互为逆运 算，将三极管 与电阻的位置 对调即可。 u T i u 输出与输入 的关系式为 o Ｒ uo = –RF IS e ui /UT

x1 ln ln + x2 乘法 – 除法 ln x1 ln x2 3. 乘法和除法运算电路结构框图 + Kx1· x2 - K - 第3章 3 4 3. 乘法和除法运算电路结构框图 lnx1 lnx1 + lnx2 x1 ln （ lnx1·x2 ） Kx1· x2 - 1 ln + x2 ln 乘法 lnx2 lnx2 ln – lnx1 - 1 （ lnx1 /x2 ） K x1 x2 除法

uO = - ui1·ui2 /RIS ui1 ui2 u 4. 乘法器的原理电路 T1 T2 T3 Ｒ R Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ 第3章 3 4 4. 乘法器的原理电路 T1 利用对数、加法和反对 数运算构成乘法运算。 ui1 Ｒ R Ｒ Ｒ Ｒ T2 T3 ui2 Ｒ u Ｒ Ｒ o Ｒ uO = - ui1·ui2 /RIS Ｒ

xi xd xo xf xi — 总输入信号 xd — 净输入信号 A xf — 反馈信号 xo — 输出信号 xd = xi + xf 第3章 3 5 3.5 放大电路中的负反馈 3.5.1 反馈的基本概念 xi — 总输入信号 xi xd xo xd — 净输入信号 A xf — 反馈信号 xf  xo — 输出信号 F xd = xi + xf 正反馈 xd = xi – xf 负反馈 反馈：将放大器输出信 号的一部分或全部经反 馈网络送回输入端。 A= xo / xd 开环放大倍数 F= xf / xo 反馈系数 Af = — = ——– xo xi A 1+ AF 闭环放大倍数

A F xi xd xo uo A xf ui uf ud= ui – uf < ui，为负反馈。 ud F 3.5.2 负反馈的类型 第3章 3 5 3.5.2 负反馈的类型 1. 电压串联负反馈 xi xd xo ud uo A RL A xf ui F uf F 信号 x均以电压 u 的形式出现 在放大器输出端，F与A相并联, xf与uo成正比，为电压反馈； 在放大器输入端,信号以电压出现,uf与ud相串联,为串联反馈； ud= ui – uf < ui，为负反馈。 净输入电压

A F u uo ui uf 例图 ud 框图 3.5.2 负反馈的类型 RL R2 R1 RL RF 1. 电压串联负反馈 同相比例运算 第3章 3 5 3.5.2 负反馈的类型 1. 电压串联负反馈 例图 ud uo A RL 同相比例运算 ui R2 u i o RL RF R1 uf F 框图

Ａ Ｆ xi xd xo A xf ii id uo if F id = ii – if < ii ，为负反馈。 RL 第3章 3 5 2. 电压并联负反馈 ii id Ａ uo if RL xi xd xo A xf Ｆ F 在放大器输出端，F与A相并联, xf与uo成正比, 为电压反馈； 在放大器输入端, 信号以电流出现, if与id相并联,为并联反馈； id = ii – if < ii ，为负反馈。 净输入电流

第3章 3 5 2. 电压并联负反馈 ii id A uo if 例图 RL 反相比例运算 F u i o RF RL R2 R1 框图

A F xi xd xo A xf ui uo uf ud= ui – uf < ui ，为负反馈。 io ud F RL 第3章 3 5 3. 电流串联负反馈 io xi xd xo ud A A xf ui uo RL F uf F 在放大器输出端，F与A相串联， xf与 io成正比，为电流反馈； 在放大器输入端,信号以电压出现,uf与ud相串联,为串联反馈； ud= ui – uf < ui ，为负反馈。 净输入电压,

A F io 框图 ui ud uo io ud uf ui uo uf 例图 RL R RL 3. 电流串联负反馈 电压控制电流源 2 1 第3章 3 5 3. 电流串联负反馈 1 2 R RL ui uo io ud uf 框图 io ud A ui uo RL 电压控制电流源 uf F 例图

A F xi xd xo i A xf uo ii id if F id= ii – if < ii ，为负反馈。 4.电流并联负反馈 第3章 3 5 4.电流并联负反馈 ii id xi xd A xo if i o A xf uo RL F F 信号 x 均以电流 i 的形式出现 在放大器输出端，F与A相串联 , xf与 io成正比，为电流反馈； 在放大器输入端, 信号以电流出现, if与id相并联,为并联反馈； id= ii – if < ii ，为负反馈。 净输入电流

A F i i i i i u u 框图 例图 R2 RL R1 R RF R 4.电流并联负反馈 + o o o i d f d f L 第3章 3 5 4.电流并联负反馈 i i RL + i o u R2 R1 RF R d f i d A i i o f R u L o F 框图 例图

ui uO uf 例1 if 3.5.3 反馈的判别 RF1电压并联负反馈(级间) 1.正反馈和负反馈 RF2电压串联负反馈(级间) 第3章 3 5 3.5.3 反馈的判别 RF1电压并联负反馈(级间) 1.正反馈和负反馈 RF2电压串联负反馈(级间) 例1 RF3电压并联负反馈(本级) if RF1 RF3 ui N1 R N2 N3 uO uf RF2

u u uo u 电流 + + o uf 与uo成正比 例2：反馈类型的判别 RF1 RF2 R3 R1 R4 R6 RL RF R2 R5 第3章 3 5 例2：反馈类型的判别 RF1 RF2 + u i R3 R1 N1 + u o R4 N2 uo R6 RL u RF R2 R5 f uf 与uo成正比 io 反馈类型：串联 电压 负反馈 利用瞬时极性法判断反馈的正负 电流

ui uo uf ui uo uf io ud ud xf 与uo成正比 xf 与io成正比 2. 电压反馈和电流反馈 R1 R2 RL 第3章 3 5 2. 电压反馈和电流反馈 xf 与uo成正比 是电压反馈 ui R1 R2 ud uo RL io R2 ud uf ui uo uf R F RL xf 与io成正比 是电流反馈 R 1

ii id if u u xi 与 xf 串联为串联反馈 xf 必以电压形式出现 xi 与 xf 并联为并联反馈 xf 必以电流形式出现 第3章 3 5 3. 串联反馈和并联反馈 (在输入回路中判别) xi 与 xf 串联为串联反馈 xf 必以电压形式出现 xi 与 xf 并联为并联反馈 xf 必以电流形式出现 xi 与 xf 分别接在两个输入端为串联反馈 xi 与 xf 接在同一个输入端为并联反馈 R2 ii id R1 RL u o u i if RF

uO ui uS +VCC 例3：分析分压式偏置电路中反馈的类型。 C1 T RB1 RC C2 RS RE1 RL RB2 RE2 CE 第3章 3 5 例3：分析分压式偏置电路中反馈的类型。 +VCC RB1 RC C2 C1 + + T RS RE1 RL uO ui RB2 uS + RE2 CE

uf = RE1iC ，与输出电流成正比，是电流反馈。 是串联比较，且三者同相， uf 削弱了ube。 第3章 3 5 分析 ib ic  ib ube rbe ui uO RB1 RB2 R'L uf RE1 uf = RE1iC ，与输出电流成正比，是电流反馈。 ube = ui  uf ， 是串联比较，且三者同相， uf 削弱了ube。  RE1引入了 串联电流负反馈

ui uf uo uS uf = uo ，输出电压 ube = ui uf， uf 削弱了ube ，  RE 引入了 深度串联电压负反馈 第3章 3 5 例4：分析射极输出器的反馈类型 +VCC uf = uo ，输出电压 全部反馈到输入端。 RB C1 T C2 ube = ui – uf， + + RS 是串联比较， 且三者同相， uf 削弱了ube ， ui uf uo RE RL uS  RE 引入了 深度串联电压负反馈

xi xd xo A xf  F 3.5.4 负反馈对放大器性能的影响 1. 扩展放大器的通频带 加入负反馈使放大器 的通频带展宽 第3章 3 5 3.5.4 负反馈对放大器性能的影响 1. 扩展放大器的通频带 xi xd xo 加入负反馈使放大器 的通频带展宽 A xf  BWf  1 AF  BW F Au Auf Au 无负反馈 0.707Au BW Auf 有负反馈 0.707Auf BWf f fLf fL fH fHf

A A F uo ui ui ud uo uf 负反馈改善了波形失真 2. 提高放大倍数的稳定性 1+ AF dAf Af dA A 第3章 3 5 2. 提高放大倍数的稳定性 —— = ——— 1 1+ AF dAf Af dA A —— 3. 改善非线性失真 uo ui A 无负反馈 ui ud uo 加入 负反馈 A uf F 负反馈改善了波形失真

4. 改变输入电阻 5. 改变输出电阻 串联负反馈提高输入电阻 rif > ri 并联负反馈降低输入电阻 rif < ri 第3章 3 5 4. 改变输入电阻 串联负反馈提高输入电阻 rif > ri 并联负反馈降低输入电阻 rif < ri 5. 改变输出电阻 电压负反馈降低输出电阻 rof < ro 因为：电压负反馈稳定了输出电压。 电流负反馈提高输出电阻 rof > ro 因为：电流负反馈稳定了输出电流。

+ V 3.6 集成运放在信号测量方面的应用 RF R1 R2 – 1. 同相输入式直流电压表原理电路 U U UO = (1 + RF 第3章 3 6 3.6 集成运放在信号测量方面的应用 1. 同相输入式直流电压表原理电路 RF R1 U o U + x R2 V UO = (1 + RF R1 ) Ux –

（ + ） 2. 反相输入式直流电流表电路 R1 R + R + I2 If I1 R2 I Ix Ix If Ix = I = 1 R1 第3章 3 6 2. 反相输入式直流电流表电路 R1 R + M A R + M A I2 If I1 R2 I Ix Ix If Ix = I = （ 1 + R1 R2 ） Ix

R1 R2 3.整流桥接在反馈回路的交流电流表原理电路 D1 D2 I D4 D3 I 特点 I = 0.9 Ix A 第3章 3 6 3.整流桥接在反馈回路的交流电流表原理电路 D1 D2 A I D4 D3 若被测电流 Ix为正弦 电流，经过桥式整流 ， 流过表头的是全波整流 电流 I， 微安表的示数为平均值，故有关系式 R1 I x R2 特点 I = 0.9 Ix 微安表为线性刻度

4. 测量放大器 uO =  (1 +  )(ui2 – ui1) ui1 uo1 uo ui2 uo2 N1 A N3 B N2 RF 第3章 3 6 uO =  (1 +  )(ui2 – ui1) RF R 2R1 RP 4. 测量放大器 ui1 uo1 RF R N1 R1 A RP B N3 uo R1 ui2 N2 uo2 RF R

ui uo uo ui uo ui -UOM uo ui -UOM 3.7 电压比较器 1.过零比较器 (1) 反相输入过零比较器 UOM 第3章 3 7 3.7 电压比较器 uo 1.过零比较器 (1) 反相输入过零比较器 UOM R1 ui ui uo R2 -UOM ui uo (2) 同相输入过零比较器 UOM R1 R2 uo ui -UOM

第3章 3 7 例题：反相输入过零比较器的应用 ui R1 ui R2 uO t uo uo UOM UOM ui t -UOM -UOM

第3章 3 7 2. 过零限幅比较器 (1)反相输入过零限幅比较器 UZ uO Dz UZ -UZ R1 ui uO ui R2

第3章 3 7 (2)同相输入过零限幅比较器 R1 R3 uo R2 ui Dz UZ uo UZ ui -UZ

uO ui uo ui -UZ UZ 3. 同相输入任意电平比较器 R1 UR R3 R2 Dz UZ UR 设 UR>0 第3章 3 7 3. 同相输入任意电平比较器 R1 UR R3 uO R2 ui Dz UZ uo UZ ui UR 设 UR>0 -UZ

第3章 3 7 UZ Dz R1 ui 4.反相求和型电压比较器 R2 UR uO R3 uo UZ ui – —UR R1 R2 –UZ

ui ui uO uo uo ui -UZ -UZ 例题 Dz R1 R2 UR t R3 t R1 UT = R2 UZ 第3章 3 7 例题 UZ 设 UR< 0，UT> 0 Dz R1 ui ui R2 UT UR uO t R3 uo uo UZ UZ ui t -UZ – —UR R1 R2 UT = – — UR R1 R2 -UZ 门限电平：

第3章 3 7 R1 ui 5.反相输入过零滞回比较器 R3 uO R2 RF UZ Dz uo UZ ui UT2 UT1 -UZ

ui uO uo ui ui -UZ 例题 R1 R3 R2 UZ uo RF Dz -UZ 过零滞回比较器 UZ t UT2 UT1 t 第3章 3 7 例题 R1 过零滞回比较器 ui uO R3 R2 RF UZ Dz uo ui UZ UT1 t UT2 ui uo UT2 UT1 UZ t -UZ -UZ

ui uO ui -UZ R1 6.反相输入滞回电压比较器 R3 R2 UR RF uo UZ Dz UZ U'R = ———UR R2 + 第3章 3 7 R1 ui 6.反相输入滞回电压比较器 R3 uO R2 UR UZ Dz RF uo UZ U'R = ———UR R2 + RF ui UT2 U'R UT1 -UZ

u u = u u < uo< u u > uo> 电压比较器的分析方法 + – 1. 输出电压跃变的条件 第3章 3 7 电压比较器的分析方法 1. 输出电压跃变的条件 u – u = + 由此可求出电压比较器的门限电压UT 对过零比较器 门限电压 UT = 0 2. 电压传输特性 u – u < + uo< 0。 时， u – u > + uo> 0； 时， 输出端不接 DZ时， uo =  UOM 输出端接 DZ限幅时， uo =  UZ

ui uO 方波发生器 滞回电压比较器 3.8 集成运放在信号产生方面的应用 R1 R3 R2 RF 3.8.1 方波发生器 第3章 3 8 3.8 集成运放在信号产生方面的应用 3.8.1 方波发生器 1. 电路的组成 方波发生器 滞回电压比较器 R ui C R1 R3 uO R2 UZ DZ RF

uC uO uo= u uo= u uo uc  = FUZ –UZ 2. 方波发生器的工作原理 = FUZ = –FUZ R R3 t 第3章 3 8 2. 方波发生器的工作原理 当 uC = FUZ 设 uo= UZ u + = FUZ ， C充电； uo= –UZ u + = –FUZ ，C放电； uo uC R uc UZ  FUZ R3 C uO t R2 R1 -FUZ UZ Dz -UZ T1 T2

uC uO uO uC  3. 方波发生器的主要参数 R R3 t R2 R1 T R1 UZ FUZ C -FUZ UZ DZ -UZ 第3章 3 8 3. 方波发生器的主要参数 uO R uC UZ uC  FUZ R3 C uO t R2 -FUZ R1 UZ DZ -UZ T 幅度 Uom=UZ 周期 T=2RCln(1+ 2R2 R1 )

uC uO uo  uo 4. 矩形波发生器 RP R t R -FUZ -UZ R3 R2 t R1 -FUZ -UZ UZ FUZ 第3章 3 8 4. 矩形波发生器 UZ FUZ D1 R RP D2 t R -FUZ uC  -UZ uo R3 C UZ uO FUZ R2 t R1 UZ DZ -FUZ -UZ

uO1 uO ui 3.8.2 三角波发生器 C R5 N2 R R4 N1 R3 R2 R1 1. 三角波发生器的组成 UZ DZ 第3章 3 8 3.8.2 三角波发生器 1. 三角波发生器的组成 C uO R5 N2 R R4 uO1 N1 R3 R2 UZ DZ R1 ui N1— 滞后电压比较器 三角波发生器由 组成 N2 — 反相积分电路

uO1 uO uO uO1 -UZ 3. 三角波发生器的主要参数 - 2. 三角波发生器的工作原理 t t C UZ R4 N1 R3 R 第3章 3 8 2. 三角波发生器的工作原理 uO1 C UZ R4 uO1 uO N1 T t T2 R3 R N2 -UZ R2 uO DZ UZ R5 R1 R1 R2 UZ T2 t 3. 三角波发生器的主要参数 T R1 R2 UZ - 三角波幅值 Uom= UZ R1 R2 三角波周期 T = 4RC R1 R2

uO1 uO 3.8.3 锯齿波发生器 D1 R' D1 R' D1 R' C R4 N1 R D2 R D2 R D2 R3 N2 R2 3.8.3 锯齿波发生器 第3章 3 8 1. 电路的组成和工作原理 放电 D1 R' D1 R' D1 R' C R4 uO1 充电 N1 R D2 R D2 R D2 R3 N2 uO R2 UZ R5 DZ R1 当积分电容的充电和放电时间常数不同时， 三角波发生器就变为锯齿波发生器。

uO1 uO1 uO uO 2. 锯齿波发生器的工作原理 3. 锯齿波发生器的主要参数 - -UZ = 放电 D1 R' C R4 充电 第3章 3 8 uO1 放电 D1 R' C R4 UZ uO1 充电 N1 D2 R N2 R3 uO T t R2 DZ UZ -UZ R5 R1 T2 T1 uO 3. 锯齿波发生器的主要参数 R1 R2 UZ 锯齿波幅值 Uom = UZ R1 R2 锯齿波周期 T = (R+R' )C 2R1 R2 T t R1 R2 UZ - 锯齿波占空比 D = R'+R R' T1 T =

函数发生器是一种能产生多种信号波形的专用 第3章 3 8 3.8.4 函数发生器 1. 函数发生器的功能 函数发生器是一种能产生多种信号波形的专用 集成电路，如正弦波、 方波、三角波、矩形 波和锯齿波，而且占 空比可调。可将其归 属于压控振荡器集成 电路系列。 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 THDADJ1 NC OUT(S) NC OUT(T) THDADJ 2 5G8038 RA VEE /GND RB CT VCC OUT(Q) 5G8038是函数发 生器的典型产品。 RFM INFM

2. 函数发生器5G8038各管脚功能 5G8038 6 — 正电源 11 —负电源(或地) THDADJ1 NC 2 — 正弦波输出 第3章 3 8 2. 函数发生器5G8038各管脚功能 6 — 正电源 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 11 —负电源(或地) THDADJ1 NC 2 — 正弦波输出 OUT(S) NC 9 — 方波输出 OUT(T) THDADJ 2 3 — 三角波输出 5G8038 RA VEE /GND 8 — 扫频输入 RB CT(CexT) 7 — 扫频输入串接电阻 VCC OUT(Q) 10 — 定时电容 4, 5 — 外接电阻 RFM INFM 13, 14 — 空脚

3. 函数发生器5G8038原理框图     +VCC IS1 I 2I S IS2 C –VEE /GND VCC 23 比较器1 第3章 3 8 3. 函数发生器5G8038原理框图 +VCC  VCC 23 比较器1 IS1 I 10 比较器2 VCC3 2I 三角波 缓冲器1  S 正弦波 Q 触发器 R 正弦波 变换器  Q S IS2 C 方波 缓冲器2  11 –VEE /GND

/GND 4. 函数发生器5G8038的典型应用电路 RP1 +VCC R1 R2 RL 5G8038 C RP2 –VEE 第3章 3 8 4. 函数发生器5G8038的典型应用电路 RP1 +VCC R1 R2 RL 4 5 6 方波 9 7 5G8038 三角波 3 8 2 正弦波 10 11 12 C RP2 –VEE /GND 电路可同时产生正弦波、方波和三角波，若调 整RP1，可得到不同占空比的矩形波和锯齿波。