10-5 微分器及積分器 10-4 加法器及減法器 10-3 反相及非反相放大器 10-2 運算放大器之特性及參數 10-1 理想運算放大器簡介 第 10 章 運算放大器 ………………………………………………………… … 10-6 比較器 ………………………………………………………… …

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1 10-5 微分器及積分器 10-4 加法器及減法器 10-3 反相及非反相放大器 10-2 運算放大器之特性及參數 10-1 理想運算放大器簡介 第 10 章 運算放大器 ………………………………………………………… … 10-6 比較器 ………………………………………………………… …

2 1. 符號與接腳 10-1 理想運算放大器簡介 (1) 輸入端：含反相輸入 ( － ) 端與非反相輸入 ( ＋ ) 端。 (2) 輸出端：一個。 (3) 直流電源：含＋ V CC 及－ V CC 。 ………………………………………………………………………….… 節目錄

3 Z i →∞( 輸入阻抗無限大 ) Z o →0Ω( 輸出阻抗為 0) A vo →∞ B.W.→∞ 輸入抵補電壓為 0 特性不隨溫度改變 特性 2. 理想運算放大器 節目錄

4 輸入阻抗很高 輸出阻抗很低 電壓增益很高 很寬的頻帶寬度 特性 3. 實際運算放大器 節目錄

5 1. 輸入特性 10-2 運算放大器之特性及參數 特性 ( 使前級的負載效應減至最低 ) (I ib 愈小， R i 愈大 ) ( 此值愈高，表示溫度的穩定性愈差 ) (V io 愈小愈佳 ) ( 此值愈高，表示溫度穩定性愈差 ) ( 愈小愈佳 ) ………………………………………………………………………….… 節目錄

6 2. 輸出特性 Z o →0 ( 此值愈小愈佳 ) I os ( 輸出短路電流，限流電路保護 ) V oo ( 兩個輸入端接地時，在 V o 處電壓 間的差別 ) V op ( 易受電源、頻率及訊號內阻的影 響 ) 特性 節目錄

7 3. 動態特性 A vo ( 典型 A vo 值為 100dB) B.W.( 單位增益頻帶寬度指定為增益降 到 1 時的高頻率 ) 特性 節目錄

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10 Z i →∞ I i →0 (1) 特性 V i 處等於有個短路或虛接地存在。 虛設的短路表示雖然該處的電壓 幾乎是 0 ，但是在輸入端到地之間 並沒有電流流過。 (2) 觀念 4. 虛接地特性 節目錄

11 5. 負回授 (1) 概念： 它是一個由放大器輸出電壓部分回 授至反相輸入端的過程。 節目錄

12 A vo 可被減少及控制，以使 OPA 具有 線性放大的功能。 (2) 功能 輸入阻抗增加或減少至任意值。 輸出阻抗減少至任意值。 放大器的頻帶寬度能控制到足夠的 寬廣。 節目錄

13 1. 反相放大器 10-3 反相及非反相放大器 ………………………………………………………………………….… 節目錄

14 (1) 公式 在線性放大系統中， V o 不要超出 正、負飽和之外，否則將產生失真。 若 V i 過大，則會導致進入正、負飽 和。 增益為 ，完全由回授電路決定。 (2) 特性 節目錄

15 2. 非反相放大器 (1) 公式 (2) 特性 A vf 由 決定，與 A vo 無關，相當穩 定。 V o 不要超出正、負飽和之外。 節目錄

16 3. 電壓隨耦器 (1) 公式 (2) 特性 V o 大小與相位均與 V i 相同，為輸入 訊號的再製。 具有高輸入阻抗及低輸出阻抗。 若 V i 過大， V o 也會導致正、負飽 和之情形。 節目錄

17 4. 多級放大器 (1) 理想多級放大器之總電壓增益，為各級 電壓增益之乘積。 (2) 第一級 A v1 與下一級等效輸入阻抗 R 3 無 關， 第二級 A v2 則與負戴電阻 R L 無關。 (3) 節目錄

18 1. 加法器 10-4 加法器及減法器 (1) 反相加法器 ………………………………………………………………………….… 節目錄

19 特性 輸出電壓等於各輸入訊號放大後相 加而得。 若使 R 1 =R 2 =R 3 =R f ，則 V o = － (V 1 +V 2 +V 3 ) 為理想加法器。 如果 V i 過大，會使 OPA 進入正、負 飽和狀態。 公式： 節目錄

20 (2) 同相加法器 節目錄

21 特性： 為同相相加 VoVo 若 ， ， ，則 公式 節目錄

22 2. 減法器 (2) 特性 輸出正比於兩輸入訊號的差量， 如同雙端輸入的差動放大器。 其增益為 。 (1) 公式 若 ， ，則 節目錄

23 3. 運算放大器之直流偏壓造成 的誤差與消除 Vo Vo 節目錄

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25 說明 圖 10-29(a) 中，使 ，可減少 輸出誤差電壓。 圖 10-29(b) 中，反相放大器亦可依上 述方法補償。 圖 10-29(c) 中， 應視為開路，所以 R 3 =R 1 //R 2 R 3 =R 2 。 C1C1 節目錄

26 10-5 微分器及積分器 1. 微分器 ………………………………………………………………………….… 節目錄

27 (1) 輸入三角波，輸出為反相方波。 (2) 公式 (3)V o 是 V i 的微分，同時被反相且被乘了一個 RC 的比例數。 節目錄

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29 2. 積分器 (1) V i 為方波， V o 為三角波。 (2) 公式 (3) V o 是 V i 的積分，同時被反相且被乘了一個 的比例數。 節目錄

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31 10-6 比較器 1. 零位檢測器 (1) 基本比較器 ………………………………………………………………………….… 節目錄

32 電路：將 OPA 接成開環路型式。 功用：檢知二輸入端的差異。 一般取 。 記憶法：誰大，誰飽和。 V o ≒ ±0.9 V CC = ± V sat 工作原理 當 V ＋ >V － 時， 當 V － > V ＋ 時， V o =+V CC =+V sat V o = － V CC = － V sat 節目錄

33 (2) 零位檢測器 功能：可以測試輸入電壓是否大於某一 準位之電壓。 零位檢測器可將正弦波輸入變為方波輸 出，作為方波產生器。 事實上，是接受線性電壓而提供一項數 位輸出。 節目錄

34 2. 非零位檢測器 節目錄

35 電路結構：將 OPA 之非反相輸入端接 V i ，而反 相輸入端接 V REF ( 或上述兩者交換 接法 ) 。 節目錄

36 3. 輸入雜訊對比較器工作之影響 節目錄

37 (1) 比較器在實際工作時，往往有若干雜訊夾 雜在輸入訊號上而同時出現在輸入端，使 輸出造成閃爍不定的現象。 (2) 為消除雜訊干擾，可應用正回授技巧，此 技巧稱之遲滯現象。 節目錄

38 4. 輸出之限制 節目錄

39 工作原理：在輸出與輸入間接上稽納二極體， 放大器輸出電壓就會保持在稽納電 壓 V z 與二極體順向偏壓之間變動。 經過這樣的處置以限制輸出的範圍 ，稱之為定界限。 節目錄

40 5. 窗比較器 節目錄

41 (1) 功能：可以檢測 是否介於兩個限制值 與 之間，其中 。 (2) 工作原理 當 時， ON ， D 2 OFF ， V o =+V sat 。 當 V i <V L 時， D 1 OFF ， D 2 ON ， V o =+V sat 。 當 V U >V i >V L 時， D 1 及 D 2 均 OFF ， V o =0 。 V U >V L VU VU VLVL ViVi V i >V U D1 D1 節目錄

42 6. 比較器之應用 (1) (2) 工作原理 圖 (a) 中，當 V i > +6V 時  V o = +V sat  LED 亮  指示 V i > V REF 圖 (b) 中，當 V i < +6V 時  V o = +V sat  LED 亮  指示 V i < V REF 節目錄