第16章集成运算放大器

1、 一、集成运放的内部电路结构框图一、集成运放的内部电路结构框图输入级输入级 差分放大器差分放大器输出级输出级 射极输出器或互补对称功率放大器射极输出器或互补对称功率放大器中间级中间级 电压放大器电压放大器偏置电路偏置电路 由各种恒流源电路组成由各种恒流源电路组成uPuNuo特点特点输入级输入级采用差分放大电路，目的是抑制零飘采用差分放大电路，目的是抑制零飘 提高输入电阻，提高输入电阻，KCMRR 和和 ri 很高。很高。 中间级中间级采用多级共射电路，起电压放大作用。采用多级共射电路，起电压放大作用。 输出级输出级采用互补对称功率放大电路，采用互补对称功率放大电路，ro 很小，很小， 带负载能

2、力很强。带负载能力很强。偏置电路偏置电路作用为上述各级电路提供稳定合适作用为上述各级电路提供稳定合适 的偏置电流，稳定各级的静态工作点，一般由的偏置电流，稳定各级的静态工作点，一般由 恒流源电路构成恒流源电路构成AuoAuou- -u+u- -u+uououo=Auo(u+- -u- -)uo=Auo(u+- -u- -)Auo开环电压放大倍数开环电压放大倍数二、集成运算放大器的电路符号及器件外形二、集成运算放大器的电路符号及器件外形集成运算放大器的电路符号及器件外形集成运算放大器的电路符号及器件外形87654321- -VCC+ +VCCuou+u- -调零调零调零调零空空LM741双列直插

3、式单运放外部引脚双列直插式单运放外部引脚标志标志三、集成运算放大器的主要参数三、集成运算放大器的主要参数一般一般略低于正略低于正、负电源电压负电源电压。1 1）最大输出电压）最大输出电压Uopp ：能使输入输出保持不失真关系的最大能使输入输出保持不失真关系的最大输出电压。输出电压。2 2）开环电压放大倍数）开环电压放大倍数A ad ：越大越好。越大越好。 一般为一般为10104 4 10 107 73 3）差模输入电阻）差模输入电阻rid 与输出电阻与输出电阻ro ：输入电阻很高。输入电阻很高。 一般为一般为几十千欧几十千欧 几十兆欧几十兆欧。输出电阻很低。输出电阻很低。 一般为一般为几十欧几

4、十欧。无外接反馈时的差模电压放大倍数。无外接反馈时的差模电压放大倍数。7 7）输入失调电压）输入失调电压U Uio io ： Uo=0时，在输入端加的补偿电压时，在输入端加的补偿电压反映了电路的不对称性。反映了电路的不对称性。 一般为一般为几毫伏几毫伏。4 4）共模抑制比）共模抑制比KCMRR ： 对共模信号的抑制能力。对共模信号的抑制能力。很高。很高。 一般为一般为103 107 。运放能抑制共模信号的范围。运放能抑制共模信号的范围。5 5）共模输入电压范围）共模输入电压范围UiCM ：运放正常工作时，允许输入差模电压的范围。运放正常工作时，允许输入差模电压的范围。6 6）最大差模输入电压）

5、最大差模输入电压UidM ：四、四、理想运算放大器理想运算放大器1 1、理想运放理想运放： rid KCMRR ro 0Au 2 2、理想运放的理想运放的传输特性传输特性 uo=f（ui）uoui = u+ - u- +Uom -Uom理想运放理想运放有无线性有无线性区？区？3 3、理想运放的分析依据理想运放的分析依据因为因为： ri d = u u+ uo ii+1） i = i+ =0因为因为： u+ - u- = uo / A u 02） u+ = u-uo 为有限值为有限值， A u 0 为为 注意注意！“虚断虚断”“虚短虚短”1 16. 6.2 2集成运放的应用集成运放的应用理想运放

6、理想运放引入深度负反馈，使运放工引入深度负反馈，使运放工作于线性状态。作于线性状态。运放的线性应用运放的线性应用理想运放线性应用时的两个重要结论：理想运放线性应用时的两个重要结论：1） i = i+ =0 “虚断虚断”2） u+ = u- “虚短虚短” u u+ uo 虚地虚地1. 1. 比例运算电路比例运算电路1 1） 反相比例运算电路反相比例运算电路uiuo0uu= = =- -+ +i1=ifi+= i- = 0i1ifi-i+u+u-_+ + RfR1R2foiRuRu- -= =1ifouRRu1- -= =1RRuuAfiouf- -= = = uo 与与 ui 为比例关系为比例关

7、系 uo 与与 ui 反相位反相位 若若Rf=R1，则为反相器，则为反相器 电压并联负反馈电压并联负反馈 R2 ： 平衡电阻，保平衡电阻，保持运放输入级电路的对持运放输入级电路的对称性称性 R2=R1/Rf_+ + RfR1R2uiuoifouRRu1- -= =电位为电位为0 0，虚地，虚地 uic =02 2） 同相比例运算电路同相比例运算电路uiuo_+ + RfR1R2u-= u+= ui没有虚地概念。没有虚地概念。i1ifi-i+u+u-i+= i- = 0i1= if = = （ui - uo ）/ Rf- ui / R1ifouRRu)1(1+ += = uo 与与 ui 为比例

8、关系为比例关系 uo 与与 ui 同相位同相位 电压串联负反馈电压串联负反馈 R2 ： 平衡电阻平衡电阻 R2=R1/Rf_+ + RfR1R2uiuoifouRRu)1(1+ += = uic=ui同相比例系数也即电压同相比例系数也即电压放大倍数放大倍数Af总是大于或总是大于或等于等于1，不会小于，不会小于1。电压跟随器电压跟随器uo_+ + ui 若若Rf=0，或，或R1 = ifouRRu)1(1+ += =iouu = =R3i1ifi-i+u+u-i+= i- = 0i1= if = = （u+ - uo ）/ Rf- u+ / R1_+ + RfR1R2uiuo+ + += =uR

9、Rufo)1(1iuRRRuu323+ += = =+ +- -ifouRRRRRu3231)1(+ + + += = 例例 1 例例 2 设计满足下列要求的电路。设计满足下列要求的电路。(1) uo = 3ui ；(2) uo = 3ui 。 解：解：RfR1 1= 3 f1=3 f = 2R1 f = 3R1 (1) uo = 3ui (2) uo =3ui uo 6.6 k 3.3 k 2.2 k ui uo 15.3 k 5.1 k 3.8 k ui 因因虚短虚短, u= u+= 0Fo2i2i1i1i RuRuRu- -= =+ +故得故得 平衡电阻：平衡电阻： R2= Ri1 /

10、Ri2 / RFii2ii1ifFo2i2i1i1iRuuRuuRuu- -= =- -+ +- - - - -ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R2+因因虚断虚断，i = 0 所以所以 ii1+ ii2 = if )(2i2iF1 i1 iFouRRuRRu+-=2. 2. 加法运算电路加法运算电路1i2i1i2iuRRRu+ += = + +同理，同理，ui2单独作用时单独作用时 1F o)1(+ + + += = uRRu?= = + +u2i2i1i1i1F o)1(uRRRRRu+ + += = 1i2i1i2i1F)1 (uRRRRR+ + += =)(1(2i2i1i1i1i2

11、i1i2i1FouRRRuRRRRRu+ + + + += =ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R1+电路如图示。求电路如图示。求uo的波形。的波形。_+ + 100k100k50kui2uo25kui1tui1tui2tuo1v-1v-0.5v解解：)uRRuRR(u2i12f1i11f0+ +- -= = -（100/100ui1+100/50ui2）= -（ui1+2ui2）例例1 13 减法运算电路减法运算电路应用叠加定理进行分析应用叠加定理进行分析- - ui1 = 1+ ui2 uoRFR1R2 + R3R3RFR1RFi11FouRRu-=RF=R3, R1= R202=iu设

12、设 时时01=iu设设 时时PFouRRu)1 (1+= 23231)1 (iFuRRRRR+=uoR1R2R3ui1ui22121FFiiRRuuRR=-运放工作在线性区运放工作在线性区当当 R1= Rf uo= ui2 ui1 例例1：试求：试求uo与与ui1, ui2的关系的关系 11ui121132212uof1uRRRRRRRi2f2uo11312o1f2i2f2ouRRuRRu- - -= = uoui1 ui2 11RRRRRR 13 12f1f2f211111ifouRRu-= 例例 2 已知电路如图所示。已知电路如图所示。(1) 试推导试推导 uo 与与 ui1、ui2、ui

13、3 的运算关系；的运算关系；(2) 若若 ui1= 2 V，ui2= ui3= 1 V， R11= R12= 10 k，Rf1= 20 k， R3 = R4 = R5=Rf2 = 3 k，求，求 uo 的值。的值。 f1 12 f1 11uo1=( ui1 ui2 )解：解：(1) 推导运算关系推导运算关系 R12Rf1R2R11ui1ui2R5R3Rf2 R4ui3 + uo uo1 加法运算加法运算 减法运算减法运算 uo= R5R4 + R5Rf2R3 ) (1 ui3 f23 uo1 f1 11 f1 12 f2 3ui1 + ui2) +(2) uo= ui3 + 2ui2 + 2u

14、i1 = (1 + 2 1 + 2 2) V = 7 V R12Rf1R2R11ui1ui2R5R3Rf2 R4ui3 + uo uo1 R5R4 + R5 Rf2 R3 ) (1 ui3 =4. 4. 积分运算电路积分运算电路=cucicdtduCiCC= = = =dtiC1uCCi1ui-+R1R2Cfuoif11Ruii= =dtduCiof- -= =dtuCRuifo - -= =11反相积分反相积分 R1CF为积分常数为积分常数保持保持如果积分器从某一时刻如果积分器从某一时刻输入一直流电压输入一直流电压，输出，输出将反向积分，经过一定的时间后输出饱和。将反向积分，经过一定的时间后

15、输出饱和。tui0tuo0U-Uom线性函数线性函数积分积分dtUCRufo - -= =11tCRUufo - -= =1 将比例运算和积分运算结合在一起，就组成将比例运算和积分运算结合在一起，就组成uoCFuiR2R1+ RFifi1电路的输出电压电路的输出电压 + +- -= =)d1(1F1FtiCiR)d1(iF1i1F + +- -= =tuCRuRR)(fFoCuiRu+ +- -= =上式表明：输出电压是对输入电压的比例上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分积分 这种运算器又称这种运算器又称 PI 调节器调节器, 常用于控制系统中常用于控制系统中, 以以保证自控系统的稳定性

16、和控制精度。改变保证自控系统的稳定性和控制精度。改变 RF 和和 CF，可调整比例系数和积分时间常数可调整比例系数和积分时间常数, 以满足控制系统的以满足控制系统的要求。要求。tui0tuo0图示电路中，已知输入方波，输出图示电路中，已知输入方波，输出是三角波。是三角波。i1ui-+R1R2Cfuoif例例1 15. 5. 微分运算电路微分运算电路u i+uoRfR2i1ifC10= = =- -+ +uufofiRuidtduCi- -= = = =11dtduCRuifo1- -= =tui0tuo0当输入为阶跃信号当输入为阶跃信号时，输出为尖脉冲时，输出为尖脉冲上式表明：输出电压是对输入

17、电压的比例上式表明：输出电压是对输入电压的比例-微分微分 控制系统中，控制系统中， PD调节器在调节过程中起加速作调节器在调节过程中起加速作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。fFoiRu- -= =CRfiii+ += =tuCRuddi11i+ += =)dd(i1Fi1FotuCRuRRu+ +- -= =uoC1uiR2RF+ R1ifiRiC例例1 1图示电路中，已知输入正弦波，图示电路中，已知输入正弦波，求输出波形求输出波形u i+uoRfR2i1ifC1tsinui = =o=RCsin(t-90 )ou = - RC costtu

18、i0tuo0 例例2 所示电路为应用运放来测量电压的原理电所示电路为应用运放来测量电压的原理电路。输出端接有满量程为路。输出端接有满量程为 5 V、500 A 的电压表。试的电压表。试分别计算出五种量程分别计算出五种量程 0.5 V、1 V、5 V、10 V、50 V 所所对应的电阻值对应的电阻值 R11 R15 。根据根据 得得|Uo| = |Ui| RfR1解：解：R11= Rf |Ui| |Uo| = 1 M = 0.1 M 0.55 +Ui1M Uo R11R12R13R14R15 Rf 05VV反向比例运算反向比例运算 R12 = Rf |Ui | |Uo | = 1 M = 0.2

19、 M 1 5 = 1 M = 1 M 5 5R13 = Rf |Ui | |Uo | R14 = Rf |Ui | |Uo | = 1 M = 2 M 10 5R15 = Rf |Ui | |Uo | = 1 M = 10 M 50 56. 6.电压比较器电压比较器uiUR+uo运放：开环状态运放：开环状态ui：输入的模拟信号：输入的模拟信号UR：基准电压：基准电压u+=ui， u-= URui uR ，uo = +UO（sat） ui uR ，uo = -UO（sat） uoui0-Uo(sat)URUo(sat)传输特性传输特性(1). 基本电压比较器基本电压比较器若基准电压加在同相输入端

20、若基准电压加在同相输入端; ;若基准电压是负值若基准电压是负值; ;若基准电压加在反相输入端，若基准电压加在反相输入端，且为负值且为负值; ;传输特性如何？传输特性如何？若基准电压是负值若基准电压是负值; UR 0URui+uououi0+Uom-UomURUR为正，在同相端为正，在同相端若基准电压加在同相输入端，若基准电压加在同相输入端， UR 0URui+uoUR为负，在同相端为负，在同相端过零比较器过零比较器+uoui基准电压为零基准电压为零传输特性传输特性uoui0 Uom -UomURuoui0+Uom-Uom例例1 1+uoui过零比较器：过零比较器：基准电压为零基准电压为零uou

21、i0 Uom -Uom传传输输特特性性利用过零电压比较器将正弦波变为方波。利用过零电压比较器将正弦波变为方波。tuituo+Uom-Uom+uiuo UZuoui0+UZ-UZ(2). 具有限幅电路的比较器具有限幅电路的比较器若要求比较器的输出电压稳定在一定数值上时若要求比较器的输出电压稳定在一定数值上时用稳压管限幅！用稳压管限幅！双向稳压管双向稳压管(3). (3). 迟滞电压比较器迟滞电压比较器分析分析：因为有正反馈，所以输因为有正反馈，所以输 出饱和；出饱和；当当uo正饱和时：正饱和时：当当uo负饱和时：负饱和时：+uoRR2R1uiUR电路：电路：有正反馈有正反馈；基准电压由输出决定基

22、准电压由输出决定；HomRUURRRU+=+=211LomRUURRRU+=+-=211传输特性传输特性U+HU+L小于回差的干扰不会引起跳转，迟滞电压小于回差的干扰不会引起跳转，迟滞电压比较器抗干扰能力大大加强。比较器抗干扰能力大大加强。uoui0Uom-Uom+uoRR2R1uiUR回差回差LHUUU+ + +- -= = 下门限下门限上门限上门限tuiU+HU+LtuoUom-Uom迟滞电压比较器输入正弦波时输出电压迟滞电压比较器输入正弦波时输出电压的波形。的波形。例例1 1+uoRR2R1uiUR一、反馈的概念一、反馈的概念反馈：反馈：凡是将电路的输出信号（电压或电流）凡是将电路的输出

23、信号（电压或电流）的一部分（或全部）通过一定的电路（反馈回路）的一部分（或全部）通过一定的电路（反馈回路）引回到输入端，与输入信号叠加，一同控制电路的引回到输入端，与输入信号叠加，一同控制电路的输出，就称为输出，就称为反馈反馈。负反馈：负反馈：若引回的信号削弱了输入信号，就称若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。为负反馈。正反馈：正反馈：若引回的信号增强了输入信号，就称若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。为正反馈。放大电路中引入的一般为负反馈放大电路中引入的一般为负反馈反馈信号削弱净输入信号反馈信号削弱净输入信号 负反馈负反馈反馈信号增强净输入信号反馈信号增强净输入信号 正反馈正反馈

24、基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路Fxixdxoxfxoxd = xi - xfxd = xi + xfxi 输入信号输入信号xd 净输入信号净输入信号xf 反馈信号反馈信号xo 输出信号输出信号基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F反馈框图：反馈框图：净输入信号净输入信号输出信号输出信号开环放开环放大倍数大倍数反馈信号反馈信号 反馈系数反馈系数xixdxoxfxoxoxdxf= A0 xoxd= F xfxoA0=xoxdF=xfxo闭环放大倍数闭环放大倍数开环放大倍数开环放大倍数iofXXA= =AF+- -iXdXdXAX= =00XFXf= =AFAXXXXXXXXX

25、XXXXXXAfddodfdofdoiof+ += = + += =+ += =+ += = =11100X 可以是电压；也可以是电流。可以是电压；也可以是电流。doXXA= =反馈系数反馈系数0XXFf= =反馈深度反馈深度反馈深度是衡量放大电路信号反馈强弱的一个重要指标，反馈深度是衡量放大电路信号反馈强弱的一个重要指标，1+AF1为负反馈，为负反馈，1+AF1时为深时为深度负反馈。度负反馈。深度深度负负反馈下：反馈下：1fAAAF=+AAF1F=二、二、反馈类型的判断反馈类型的判断1 1）有无反馈的判别：）有无反馈的判别：找出找出反馈网络反馈网络将输入、输出联系起来的电路将输入、输出联系起

26、来的电路。Rf ui R1R2RLuoRf反馈网络：反馈网络： RfRL ui R1R2uo反馈网络一般由电阻或电阻反馈网络一般由电阻或电阻、电容组成。反馈电路的结、电容组成。反馈电路的结构决定了反馈信号是交流、构决定了反馈信号是交流、直流或交、直流。直流或交、直流。直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈仅在直流通路中存在的反馈仅在直流通路中存在的反馈仅在交流通路中存在的反馈仅在交流通路中存在的反馈有直流反馈有直流反馈电路电路直流通路直流通路交流通路交流通路无交流反馈无交流反馈有交流反馈有交流反馈无直流反馈无直流反馈交流反馈的有无交流反馈的有无有无有无交流交流反馈通路反馈通路反馈量对净输入量有无影响

27、反馈量对净输入量有无影响判据判据无反馈通路无反馈通路有交流反馈有交流反馈无交流反馈无交流反馈负反馈负反馈2 2）判断正、负反馈：）判断正、负反馈：瞬时极性法瞬时极性法假设输入端瞬时极性为假设输入端瞬时极性为“+ +”（电位升高）；（电位升高）；Rf ui R1R2RLuo由入至出，再由出至入，依次判断出各点的瞬时极性；由入至出，再由出至入，依次判断出各点的瞬时极性；若反馈信号使得净输入提高，为若反馈信号使得净输入提高，为正反馈正反馈；若反馈信号使得净输入降低，为若反馈信号使得净输入降低，为负反馈负反馈；RfRL ui R1R2uo负反馈负反馈Rf ui R2RLuoiouf？负反馈！负反馈！？

28、正反馈！正反馈！Rf ui R2RLuoio本级反馈本级反馈反馈电路接至反相输入端为反馈电路接至反相输入端为负反馈负反馈反馈电路接至同相输入端为反馈电路接至同相输入端为正反馈正反馈if3 3） 判断串、并联反馈：判断串、并联反馈：看反馈电路与看反馈电路与输入端输入端的连接形式的连接形式Rf ui R1R2RLuo若反馈信号与净输入信号串联（反馈信号以电压的形式出现）若反馈信号与净输入信号串联（反馈信号以电压的形式出现）RfRL ui R1R2uo串联反馈串联反馈并联反馈并联反馈若反馈信号与净输入信号并联（反馈信号以电流的形式出现）若反馈信号与净输入信号并联（反馈信号以电流的形式出现）串联串联反

29、馈反馈并联并联反馈反馈ifiiidudufRf ui R2RLuoiouf？串联反馈串联反馈！？并联反馈！并联反馈！udifiiidR3ioi R ui R1R2Rfuo本级反馈本级反馈反馈信号与输入信号接在同一输入端为反馈信号与输入信号接在同一输入端为并联反馈并联反馈反馈电路与输入信号分别接在两个输入端为反馈电路与输入信号分别接在两个输入端为串联串联反馈信号与输入信号接在同一输入端为反馈信号与输入信号接在同一输入端为并联反馈并联反馈反馈电路与输入信号分别接在两个输入端为反馈电路与输入信号分别接在两个输入端为串联反馈串联反馈4 4）判断电压、电流反馈：）判断电压、电流反馈：看反馈电路与看反馈电

30、路与输出端输出端的连接方式的连接方式Rf ui R1R2RLuo若反馈信号取自于输出电压，为若反馈信号取自于输出电压，为电压反馈电压反馈；电压反馈电压反馈若反馈信号取自于输出电流，为若反馈信号取自于输出电流，为电流反馈电流反馈；ifiiidRf ui R2RLuoiouf电流反馈电流反馈Rf ui R2RLuoiouf？电流反馈！电流反馈！？电压反馈！电压反馈！RfRL ui R1R2uouduf本级反馈本级反馈反馈信号直接从输出端引出为反馈信号直接从输出端引出为电压反馈电压反馈从负载电阻从负载电阻R RL L的靠近的靠近“地地”端引出为端引出为电流反馈电流反馈负负反反馈馈电压串联负反馈电压串

31、联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈三、负反馈的类型三、负反馈的类型1）电压串联负反馈）电压串联负反馈Rf基本放大电路：基本放大电路：反馈电路：反馈电路：R1 、 Rf反馈信号：反馈信号：Uf = UO R1 /（ R1 + Rf ）+-Uf净输入信号：净输入信号：Ud = u+ - u- = ui - uf负反馈：负反馈：Uf与与UO 同相同相，削弱了净输入信号；削弱了净输入信号；ud ui R1R2RLuo uo uf ud =ui-uf uo串联负反馈：串联负反馈：Uf与与Ui串联（电压相加减）；串联（电压相加减）；电压负反馈：电压

32、负反馈：Uf = UO R1 /（ R1 + Rf ）反馈信号正比于输出电压反馈信号正比于输出电压电压负反馈能稳定输出电压：电压负反馈能稳定输出电压：串联电压负反馈串联电压负反馈Rf+-Ufud ui R1R2RLuo2 2）电流串联负反馈）电流串联负反馈基本放大电路：基本放大电路： 运放运放反馈电路：反馈电路：Rf 、RL反馈信号：反馈信号：uf = io Rf净输入信号：净输入信号：ud = u+ - u- = ui - uf负反馈：负反馈：uf与与ui 同相，同相，削弱净输入信号；削弱净输入信号；Rf ui R2RLuoioufud串联负反馈：串联负反馈：Uf与与Ui串联（电压相加减）串

33、联（电压相加减）电流负反馈：电流负反馈：Uf = io Rf反馈信号正比于输出电流反馈信号正比于输出电流电流负反馈能稳定输出电流：电流负反馈能稳定输出电流：串联负反馈电路的输入电流很小，适用于输入信号串联负反馈电路的输入电流很小，适用于输入信号为恒压源或近似恒压源的情况。为恒压源或近似恒压源的情况。io uf ud =ui-uf uo ioRf ui R2RLuoioufud3 3）电压并联负反馈）电压并联负反馈Rf基本放大电路：基本放大电路： 运放运放反馈电路：反馈电路：Rf反馈信号：反馈信号：if = -uO/ Rf净输入信号：净输入信号：id = ii - if负反馈：负反馈：if与与u

34、o 反相，反相， 削弱了净输入信号；削弱了净输入信号； ui R1R2RLuoifiiid并联负反馈：并联负反馈：if f与与ii并联（电流相加减）并联（电流相加减）电压负反馈：电压负反馈：if = -uo/ Rf反馈信号正比于输出电压反馈信号正比于输出电压电压负反馈能稳定输出电压：电压负反馈能稳定输出电压：并联电压负反馈并联电压负反馈Rf ui R1R2RLuoifiiiduo if id =ii-if uo 4 4） 电流并联负反馈电流并联负反馈基本放大电路：基本放大电路： 运放运放反馈电路：反馈电路：Rf 、 R3反馈信号：反馈信号：if = -io R3 /(Rf +R3)净输入信号：

35、净输入信号：id = ii - if负反馈：负反馈：if与与uo （ io ）反相，）反相，削弱净输入信号；削弱净输入信号；ifiiidRfio ui R1R2R3uoRL并联负反馈：并联负反馈：if与与ii并联（电流相加减）并联（电流相加减）电流负反馈：电流负反馈：if = -io R3 / (Rf +R3)反馈信号正比于输出电流反馈信号正比于输出电流并联电流负反馈并联电流负反馈ifiiid ui R1R2R3uoRfioRLio if id = ii- if uo io例例1 判断下图所示电路的反馈类型。判断下图所示电路的反馈类型。 解：解： uf ui uo ud 结论结论 电阻电阻 R

36、f 引入的是电压串联负反馈。引入的是电压串联负反馈。 ud = uiuf 反馈元件为反馈元件为 Rf Rf RLR1R2 uo ui负反馈负反馈 uf ud 例例2 判断如图所示电路的反馈类型。判断如图所示电路的反馈类型。 解：解： 结论结论 电阻电阻 Rf 引入的是电流并联负反馈引入的是电流并联负反馈 。 id= iiif 反馈元件为反馈元件为 Rf AO Rf RL R R1R2 uo ui if ui uo id 负反馈负反馈 if id ii 反馈元件为反馈元件为 REUBE = UBUEube= uiuf 为串联负反馈为串联负反馈 uf = Reie例例3 判断如图所示电路的反馈类型

37、。判断如图所示电路的反馈类型。 解：解：ieic 为电流负反馈为电流负反馈 结论结论 电阻电阻 RE 引入的是电流串联负反馈引入的是电流串联负反馈 ubeuf +UCC +RB1 RB2 RC RE C2 C1 uiuo例例4 判断电路中判断电路中 Rf 引入的反馈类型。引入的反馈类型。 ud = (uiuf) 当输出端开路时，当输出端开路时，uf 0 为电压反馈。为电压反馈。结论结论 电阻电阻 Rf 引入的是电压串联正反馈引入的是电压串联正反馈 ui uo 正反馈正反馈 uf uo1 解：解： uf ud + uo1 R11 Rf1 R12 ui R21 Rf2 R22 uo Rf RL R

38、f1 ui R1R2uo1Rf3Rf2 R1RLuoRf1 、 Rf2 ：本级并联电压负反馈；本级并联电压负反馈；Rf3 ：ufuduo级间串联电压负反馈！级间串联电压负反馈！正反馈没有自动调节作用，但在振荡电路中常用正反正反馈没有自动调节作用，但在振荡电路中常用正反馈才能实现振荡过程的建立。馈才能实现振荡过程的建立。因此正、负反馈各有各的作用，各有各的优、缺点。因此正、负反馈各有各的作用，各有各的优、缺点。这一节我们只讨论放大电路的负反馈。这一节我们只讨论放大电路的负反馈。反馈的作用反馈的作用负反馈有自动调节的作用。负反馈有自动调节的作用。16.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路

39、性能的影响基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FxixdxoxfxoA0=xoxdF =xfxoxd = xi - xf1. 1. 降低放大倍数降低放大倍数oddfddiofxFxxAxxxAxxA + + = =+ + = = =00FAA001+ += =Af：闭环放大倍数闭环放大倍数 负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。2. 负反馈提高放大倍数的稳定性负反馈提高放大倍数的稳定性001fAAA F=+FAAdAAdAff00011+ + = =反馈深度反馈深度FA01+ +称为深度负反馈，此时：称为深度负反馈，此时：若若10 FA= =fAF1= =在深度负反馈的情况下，放

40、大倍数在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络的参数有关。只与反馈网络的参数有关。引入负反馈使电路放大引入负反馈使电路放大倍数的稳定性提高倍数的稳定性提高。3. 改善波形的非线性失真改善波形的非线性失真AouiufAouiuoFuduo加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后引入负反馈将输出端的失真信号反送到输入端，引入负反馈将输出端的失真信号反送到输入端，使净输入信号发生某种程度的失真，经过放大后使净输入信号发生某种程度的失真，经过放大后，即可使输出信号的失真得到一定程度的补偿。，即可使输出信号的失真得到一定程度的补偿。从本质上说，负反馈是利用失真了的波形来改善从本质上说，负反馈是利用失真了的波形

41、来改善波形的失真，因此波形的失真，因此只能减小失真，不能完全消除只能减小失真，不能完全消除失真失真。4. 4. 展宽了通频带展宽了通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加：引入负反馈使电路的通频带宽度增加：fAfHFfH集成运放中都采用直接耦合，无耦合电容，故集成运放中都采用直接耦合，无耦合电容，故其低频特性良好，展宽了通频带；引入负反馈其低频特性良好，展宽了通频带；引入负反馈后，在高频段通频带又能得到展宽。后，在高频段通频带又能得到展宽。串联串联负反馈负反馈提高提高输入电阻输入电阻 rif ri并联并联负反馈负反馈降低降低输入电阻输入电阻 rif ro电压电压负反馈负反馈降低降低输出电阻输出电

42、阻 rof ro因为：电压负反馈因为：电压负反馈稳定稳定了输出电压。了输出电压。因为：电流负反馈因为：电流负反馈稳定稳定了输出电流。了输出电流。 七、正弦波振荡器七、正弦波振荡器正弦波振荡器：正弦波振荡器： 产生正弦波信号的电路。产生正弦波信号的电路。 接通电路的电源，即开始工作，输接通电路的电源，即开始工作，输出一定频率的正弦波信号。出一定频率的正弦波信号。不需要输入信号？不需要输入信号？是的！自激振荡是的！自激振荡 ！1. 1.自激振荡自激振荡正反馈电正反馈电路才能产路才能产生自激振生自激振荡荡负反馈：负反馈：正反馈：正反馈：基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FUiUdUoUfUoUd = Ui - UfUd = Ui + Uf改成正反馈改成正反馈如果如果：基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FUiUdUoUfUoUd = Ui + UfUi= Uf去掉去掉 ，仍信号输出。，仍信号输出。 Ui基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FUdUoUfUo反馈信号代替了放大电路的输入信号，输入信反馈信号代替了放大电路的输入信号，输入信号为号为0时仍有输出，称为自激振荡。时仍有输出，称为自激