[电子-电路]汽车电工电子技术单元六模拟电子技术基础.ppt

单元六模拟电子技术基础 课题一半导体知识简介 课题二晶体二极管及应用 课题三整流电路及滤波电路 课题四硅稳压管稳压电路 课题五晶体三极管及应用 课题六特殊晶体管及应用 课题七场效应管及应用 课题八集成运算放大器 课题九常用电压比较器及在汽车电路中的应用 1 半导体及其导电特性纯净的半导体具有晶体结构 所以半导体又称为晶体 硅和锗的结晶纯度必须高于99 999999999999 12个9 时 这样提纯后的单晶半导体称为本征半导体 在本征半导体中内部是共价键结构 课题一半导体知识简介 图6 1硅原子和单晶硅的结构 一 半导体材料的导电特性 图6 2自由电子和空穴的产生 本征激发产生的自由电子带负电荷 空穴因失去电子带正电荷 它们都是带电荷的载流子 总是成对出现的 所以也叫 电子 空穴对 2 影响半导体材料导电能力的因素 1 掺杂性 2 热敏性 3 光敏性3 半导体的分类按化学成分不同可分为 元素型半导体 如硅 锗 化合物型半导体 如砷化镓 硫化镉 按是否含杂质可分为 本征半导体 杂质型半导体 n型半导体和p型半导体 1 n型半导体 多余电子 磷原子 硅原子 硅或锗 少量磷 n型半导体 二 pn结及其特性 空穴 2 p型半导体 硼原子 硅原子 空穴被认为带一个单位的正电荷 并且可以移动 硅或锗 少量硼 p型半导体 杂质半导体的示意表示法 3 pn结的形成 在同一片半导体基片上 分别制造p型半导体和n型半导体 经过载流子的扩散 在它们的交界面处就形成了pn结 图6 5pn结的形成 pn结正向偏置 内电场减弱 使扩散加强 扩散 飘移 正向电流大 p n 4 pn结的单向导电性 pn结反向偏置 n p 内电场加强 使扩散停止 有少量飘移 反向电流很小 反向饱和电流很小 a级 pn结加上正向电压 正向偏置的意思都是 p区加正 n区加负电压 pn结加上反向电压 反向偏置的意思都是 p区加负 n区加正电压 综上所述 pn结具有单向导电性 课题二晶体二极管及应用 一 二极管的结构与特性1 二极管的结构 1 二极管的外形 图6 7半导体二极管的外形 2 二极管的结构文字符号为vd 箭头指向二极管正向导通时的电流方向 3 二极管的分类 图6 9二极管的结构示意图 2 二极管的伏安特性伏安特性是指加在二极管两端的电压与通过它的电流之间的关系 1 正向特性 2 反向特性 图6 10二极管的伏安特性 a 硅二极管2cp6 图6 10二极管的伏安特性 b 硅 锗二极管的伏安特性比较 例1 二极管 死区电压 0 5v 正向压降 0 7v 硅二极管 理想二极管 死区电压 0 正向压降 0 总结 二极管具有单向导电性 二极管只允许电流从管的 极流向管子的 极 而不允许电流从 极流向 极 它的单向导电性可以用水流和阀门的比喻来理解 二极管的伏安特性具有非线性 二极管的伏安特性与温度有关 图6 12晶体二极管的单向导电性比喻 a 水流顶开阀门 b 水流压紧阀门 二 二极管的主要参数 1 最大整流电流ifm指允许长期工作时流过二极管的最大正向平均电流 2 最高反向工作电压urm最高反向工作电压指二极管正常使用时所允许加的最大的反向电压值 3 最大反向电流irm是指常温下二极管加最大反向电压时 流过管子的反向电流 三 二极管的检测 图6 13用万用表判断二极管的极性和好坏 a 测正向电阻 b 测反向电阻 1 用模拟式万用表检测二极管的单向导电性2 用模拟式万用表检测二极管的好坏若测得的二极管的正向电阻小 反向电阻大 且两者相差很大 说明管子是好的 3 用模拟式万用表判断二极管的极性注意 用万用表测二极管时 不能用r 1和r 10k挡 r 1挡电流太大 可能烧坏二极管 r 10k挡电压太高 可能会击穿管子 四 特殊二极管及其在汽车上的应用 uz 2 稳压二极管特性曲线 一 稳压二极管 各种稳压二极管实物图 3 稳压二极管在汽车上的应用 图6 15稳压管的实验及在汽车上的应用 a 稳压管稳压作用实验电路 b 简化的汽车仪表稳压电路 稳压管为汽车仪表提供稳定电源的电路 稳压管与电阻串联 与需要稳压的仪表并联 若仪表电压需稳定在7v 就可使用额定电压为7v的稳压管 二 发光二极管 什么地方用到发光二极管呢 1 发光二极管的结构 符号发光二极管简称led 是一种能把电能转换成光能的特殊器件 它是采用砷 as 镓 ga 磷 p 合成的二极管 内部基本单元仍是一个pn结 这种二极管会发出可见光和不可见光 即电致发光 其亮度随着流过的电流增大而提高 发光的颜色和构成pn结的材料有关 在使用时必须正向偏置 还应串接一个限流电阻 不能超过极限电流ifm 使用时 工作温度一般为 20 75 不要安装在发热元件附近 图6 16发光二极管外形及电路符号 2 发光二极管在汽车上的应用 主要用在仪表板上作为指示信号灯或报警信号灯 发光二极管除上述单个使用外 在汽车仪表中还常用来作为显示器件 如经常被做成七字符段 十四字符段或矩阵式发光器件 也可以显示图形符号 图6 17字符段显示法 a 7字符段 b 14字符段 c 7字符显示的数字 d 14字符段显示的数字和字母 3 发光二极管的检测 用万用表检测正反向电阻时 差值很小 不易区分 可以用图6 19所示的方法 这种方法可以检测汽车仪表板上的发光二极管的好坏 图6 19发光二极管的检测电路 三 光电二极管1 光电二极管外形及符号 图6 20光电二极管的结构外形图 当光线照射在pn结时 半导体共价键中的电子将获得能量 产生的电子空穴对会增多 在外加反向电压作用下 内电场增强 反向电流增加 反向电流大小与光的照度成正比 2 光电二极管在汽车上的应用例如 丰田凌志ls400ucf10型轿车上装用的自动空调系统中的日照强度传感器就是一个光电二极管 如图6 22所示 该传感器可以把太阳的照射情况转换成电流的变化 车内自动空调计算机对这种变化进行检测 来调节排风量和排风口温度 图6 22凌志ls400自动空调系统日照强度传感器线路 光电二极管作为光传感器还被应用到汽车灯光自动控制器中 用来检测车辆周围亮 暗程度 课题三整流电路及滤波电路 将交流电变换成单向脉动电流的过程叫做整流 完成这种功能的电路称为整流电路 常见的整流电路有 单相半波 全波 桥式和倍压整流电路 单相桥式整流电路用得最为普遍 汽车硅整流发电机采用的是三相桥式整流电路 图6 23整流的功能 一 单相桥式全波整流电路 图6 24桥式整流电路 a 桥式整流电路 b 简化画法 c 电路中电压与电流波形图 1 单相桥式全波整流工作原理 二极管就是图中的闸门 电源电压为正半周时 就相当于送来水的方向为上入下出的情况 图6 25a 电源电压为负半周时 就相当于送来水的方向为下入上出的情况 图6 25b 图6 25桥式整流的比喻 一个桥式闸门控制的水系 送入的水流是变化的 但送出的水流方向总是如图6 25c所示不变 图6 25桥式整流的比喻 4只二极管中两个 两个地轮流导通 轮流截止 因此在整个周期内 负载电阻rl上均有电流流过 而且始终是一个方向 即都是从负载的上端流向下端 所以称为全波整流 负载rl上电压 电流的波形如图6 24 c 所示 2 负载获得的直流电压和电流该直流电路输出的直流电压的平均值为 即 整流输出电压平均值 uo 0 9u2 负载电流平均值 io uo rl 0 9u2 rl 其中u2 变压器次级电压的有效值 3 整流二极管的选择原则 1 流过二极管的平均电流 2 最大反向电压urm 在桥式整流电路中 每个二极管只有半周导通 因此 流过每只整流二极管的平均电流iv是负载平均电流的一半 选购时 二极管额定电流 2iv 选购时 最大反向电压 2urm 二 滤波电路 滤波电路的结构特点 电容与负载rl并联 或电感与负载rl串联 交流电压 脉动直流电压 直流电压 1 电容滤波电路 以单向桥式整流电容滤波为例进行分析 其电路如图所示 1 电容滤波原理 rl未接入时 忽略整流电路内阻 充电结束 没有电容时的输出波形 a uc rl接入 且rlc较大 时 忽略整流电路内阻 无滤波电容时的波形 加入滤波电容时的波形 u2上升 u2大于电容上的电压uc u2对电容充电 uo uc u2 u2下降 u2小于电容上的电压 二极管承受反向电压而截止 电容c通过rl放电 uc按指数规律下降 时间常数 rlc 只有整流电路输出电压大于uc时 才有充电电流 因此二极管中的电流是脉冲波 二极管中的电流 近似估算 uo 1 2u2io uo rl 流过二极管瞬时电流很大 rlc越大 uo越高 负载电流的平均值越大 整流管导电时间越短 id的峰值电流越大 2 电容滤波电路的特点 输出电压平均值uo与时间常数rlc有关 rlc愈大 电容器放电愈慢 uo 平均值 愈大 二极管承受的最高反向电压 2 电感滤波电路 电路结构 在桥式整流电路与负载间串入一电感l就构成了电感滤波电路 1 从阻抗的角度分析滤波原理 2 从能量的角度分析滤波原理 电感滤波原理 对谐波分量 f越高 xl越大 电压大部分降在xl上 因此 在输出端得到比较平滑的直流电压 对直流分量 xl 0相当于短路 电压大部分降在rl上 3 复式滤波电路电感滤波和电容滤波复合使用 即复式滤波 采用的电路形式主要有 lc滤波器 图6 28 型lc滤波器 图6 29 型rc滤波器 6 30 等 图6 28lc滤波器 图6 29 型lc滤波器 图6 30 型rc滤波器 课题四硅稳压管稳压电路 一 稳压管稳压电路的原理 图6 31稳压管并联稳压电路 稳压管稳压电路如图6 31所示 由稳压管dz和限流电阻r组成 稳压管在电路中应为反向连接 它与负载电阻rl并联后 再与限流电阻串联 属于并联型稳压电路 分两种情况分析其稳压过程 1 负载电阻rl不变 电网电压波动时 1 当负载电阻不变 电网电压u上升时 滤波电路输出电压u0 uc也随之增加 如果电阻r的阻值选择适当 最终可使u0基本上保持不变 稳压过程可表示如下 u u0 uo uz iz 急剧 ir ur uo 2 电源电压不变 负载电阻rl发生变化时 假设电网电压u保持不变 负载电阻rl减小时的稳压过程如下 rl uo uz iz 急剧 ir ur uo u ur 从而使u0基本保持不变 稳压二极管稳压电路是由稳压管的电流调节作用和限流电阻r的电压调节作用互相配合实现稳压的 稳压二极管稳压电路中必须串接一个限流电阻 二 硅稳压管稳压电路限流电阻和稳压管的选择 1 稳压电路中的稳定电压应按负载电压选取 即uz uo 2 限流电阻r的大小应该满足两个条件 两种极端情况 稳压管的稳定电流iz 课题五晶体三极管及应用 一 晶体管的结构与分类 图6 32三极管内部结构示意图及电路符号 a npn型管 b npn型管电路符号 c pnp型管 d pnp型管电路符号 基区 较薄 掺杂浓度低 集电区 面积较大 发射区 掺杂浓度较高 为使三极管具有电流放大作用 在制造过程中必须满足实现放大的内部结构条件 并且集电结的面积要大 集电结的面积小 以利于收集载流子 二 三极管的电流放大作用 三极管的电流放大作用是指三极管具备以基极电流的微小变化控制集电极电流较大变化的作用 即 以小控大 以弱控强 的作用 并非真正把小电流放大了 实现电流放大作用的基本条件是 发射结必须加正向电压 正偏 集电结则要加反向电压 反偏 1 三极管的工作电压和基本连接方式 1 工作电压对于npn型 uc ub ue 对于pnp型 ue ub uc 图6 33三极管外加电压与电流方向 其中vt为三极管 ucc为集电极电源电压 ubb为基极电源电压 两类管子外部电路所接电源极性正好相反 rb为基极电阻 rc为集电极电阻 2 放大电路的基本连接方式 图6 34三极管放大电路的三种组态 图6 34中 表示公共端 又称接地端 无论采用哪种接法 都必须满足发射结正偏 集电结反偏 才能使三极管具有电流放大作用 2 电流放大原理 1 注入过程 2 扩散与复合过程 3 收集过程 图6 35npn型三极管中载流子的运动 npn型三极管 pnp型三极管 三个电极中的电流的方向如图 各电极间的电流分配关系 ie ib ic 三极管的电流放大倍数 和 共射直流电流放大倍数 工作于动态的三极管 真正的信号是叠加在直流上的交流信号 基极电流的变化量为 ib 相应的集电极电流变化为 ic 则交流电流放大倍数为 uce 6v时 ib 40 a ic 1 5ma ib 60 a ic 2 3ma 在以后的计算中 一般作近似处理 3 电流放大作用比喻 图6 36晶体管电流放大作用比喻 若三极管看作一个电流的控制阀 而基极就是控制这个电流的阀门 三 三极管的基本参数 1 电流放大系数电流放大系数的大小反映了三极管放大能力的强弱 1 共发射极交流电流放大系数 2 共发射极直流电流放大系数 2 极间反向电流 1 集电极 基极间的反向电流icbo 2 集电极 发射极间的反向电流iceo 图6 38三极管的iceo和icbo 集电极电流ic上升会导致三极管的 值的下降 当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为icm 3 极限参数 1 集电极最大电流icm 2 集电极最大允许功耗pcm pc icuce 必定导致结温上升 所以pc有限制 pc pcm 3 反向击穿电压 图6 39三极管的安全工作区 三极管工作时必须保证工作在安全区内 并留有一定的余量 四 晶体三极管的开关电路及在汽车上的应用 三极管除了可作为放大器件应用于各种模拟电路中之外 还可以用来充当一个开关的作用 只工作在截止状态或饱和状态 一 饱和状态和截止状态1 饱和状态ic曲线近似于直线上升的部分与纵坐标之间的区域称为饱和区 ic不再随着ib增加而增加 如图6 39 图6 39三极管的安全工作区 2 截止状态在基极电流ib 0曲线以下的区域称为截止区 如图6 39所示 工作在截止状态的条件 发射结反向偏置或零偏置 集电结处于反向偏置 此时ib 0 ic 0 集电极c和发射极e间的管压降高 uce ucc 见图6 37 呈现出高电阻状态 c e之间相当于一个断开的开关 几乎无电流通过 工作在饱和状态的条件 发射结和集电结都处于正向偏置 此时管压降 uce 0 很低 但电流很大 呈现出低电阻状态 c e之间相当于一个闭合的开关 二 三极管开关电路 1 npn三极管开关电路 1 npn三极管的开关状态 图6 40npn三极管的开关状态 a 基极输入一个高电位信号 b 基极输入一个低电位信号 当基极b输入一个高电位控制信号时 vt进入饱和导通状态 c e间相当于闭合的开关 当基极b高电位控制信号撤离后 输入低电位 管子进入截止状态 c e间相当于断开的开关 图6 40b 2 npn管开关电路的实验 图6 42npn管开关电路实验装置 如图6 42 当按下开关后 vt管有基极电流 处于饱和导通状态 看到发光二极管发光 当断开开关后 基极无电流 vt管处于截止状态 发光二极管熄灭 2 pnp三极管开关电路当加在基极b上的控制信号的电位低于发射极电位时 三极管进入饱和导通状态 c e间相当于闭合的开关 图6 43a 当基极b低电位控制信号撤离后 管子进入截止状态 c e间相当于断开的开关 图6 43b 图6 43pnp三极管的开关状态 a 基极输入一个低电位信号 b 基极输入一个高电位信号 3 多极开关电路 1 两级开关电路的工作原理 图6 44三极管多级开关电路图 a 两级开关电路 想一想 图6 44 a 中led要想发光 须使vt2处于什么状态 若要使vt2导通 b点是处于高位还是低电位 vt1的状态又与a点的电位是什么关系 开关闭合时a点的电位是高还是低 开关打开时 a点的电位高低状态 注意 前后两个三极管的状态是正好相反 如vt1导通时 vt2状态是截止的 vt2 vt3的状态是相反的 这样 vt1 vt3两管的状态是相同的 在电路中 只要控制了输入级的vt1的状态 也就控制了输出级的vt3的状态 就起到了控制用电设备电路的作用 图6 44三极管多级开关电路图 b 三级开关电路 4 达林顿管 复合管 其放大倍数为 1 2 图6 45复合管的几种接法 a npn型 b pnp型 c pnp型 d npn型 汽车电子点火系统的点火控制模块大多采用达林顿管做为输出端 达林顿管与负载的连接见图6 46 图6 46达林顿管与负载的连接 举例 点火模块中的复合管vt与负载的连接 三 汽车电子电路中的三极管开关电路以蓄电池液位报警电路为例 说明晶体管开关电路在汽车上具体应用 液位报警电路的传感器是一个装在蓄电池盖上的铅棒 图6 47蓄电池液位报警电路原理 课题六特殊晶体管及应用 一 晶闸管 thyristor 别名 可控硅 scr siliconcontrolledrectifier 是一种大功率半导体器件 出现于70年代 它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域 特点 体积小 重量轻 无噪声 寿命长 容量大 正向平均电流达千安 正向耐压达数千伏 应用领域 整流 交流 直流 逆变 直流 交流 变频 交流 交流 斩波 直流 直流 此外还可作无触点开关等 1 晶闸管的结构 特点和电路符号 内部为pnpn四层半导体结构 电路符号 内部等效为两个三极管组成 2 晶闸管的工作原理 1 晶闸管的导电特性 晶闸管导通条件 在阳极正向电压的前提下 门极加足够大的瞬间正向 ugk 0 触发电压 晶闸管关断条件 使ia ih ih为维持电流 关于维持电流在后面有解释 或将阳极电压降至零或使其反向 2 晶闸管的导电工作原理晶闸管是由p型和n型半导体交替叠合成p n p n四层而构成 它有三个pn结 j1 j2 j3 如图6 49 a 所示 图6 49晶闸管结构 图6 49晶闸管结构及其导电特性的比喻 a 晶闸管结构 b 门极开路时 将晶闸管的四层半导体和三个pn结比喻成水管和阀门 便容易理解晶闸管的导电特性 门极开路 ig 0 当晶闸管门极开路 ig 0 时 相当于没有顶开阀门j2的水流 阀门j2未打开 如图6 49b所示 因此 当晶闸管门极开路时 无论阳极加正向电压还是加反向电压 它都处于关断状态 门极加正向电压ugk 门极为高电位 阴极为低电位 当晶闸管门极加足够大的正向电压 ugk 0 时 相当于有了足以顶开阀门j2并使其上翻的水流ig 如图6 49c所示 晶闸管一旦导通 门极便失去控制作用 图6 49晶闸管结构及其导电特性的比喻 c 门极加正向电压时 3 怎样才能将导通后的晶闸管关断方法一 减小阳极电流ia 使其小于晶闸管维持导通所需的最小电流 称为维持电流 用ih表示 即ia ih 方法二 将阳极电压降至零或使其反向 4 晶闸管的主要参数 1 额定正向平均电流it 或叫通态平均电流 2 正向重复峰值电压udrm 3 反向重复峰值电压urrm 4 维持电流ih 5 通态平均电压ut 5 晶闸管的型号根据机械工业部颁发标准jb1144 75规定 kp系列普通晶闸管的型号及含义如下 kp 第1项 k 晶闸管 p 普通型 第2项 额定通态平均电流第3项 正反向重复峰值电压级数第4项 通态平均电压组别 小于100a时不标级 二 光电三极管和光电耦合器 1 光电三极管光电三极管也叫光敏三极管或光电管 它和光电二极管都是利用光电效应制成的半导体器件 图6 50光电三极管的等效电路及符号 a 等效电路 b 符号 光电三极管的基本应用电路如图6 51所示 a点电位随着外界光线的照射而发生变化 图6 51光电三极管的基本应用电路 2 光电耦合器发光器和受光器组合封装在一个管壳内 可实现以光信号为媒介的电信号转换 采用这种组合方式的器件称为光电耦合器 汽车上常用到的是由发光二极管和光敏二极管组合成的光电耦合器和由发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器两种 如图6 52所示 图6 52光电耦合器的图形符号 a 二极管和二极管光电耦合器 b 二极管和三极管光电耦合器 课题七场效应管及应用 一 场效应管简介 场效应管 field effecttransistor 简称fet 是利用电场效应来控制晶体管的电流 因而得名 场效应管是通过改变输入电压 即利用电场效应 来控制输出电流的 属于电压控制器件 它几乎不吸收信号源电流 不消耗信号源功率 因此输入电阻 109 1014 十分高 场效应管分为结型场效应管 jfet 和绝缘栅场效应管 igfet 目前最常用的是绝缘栅场效应管 绝缘栅场效应管简称mos管 绝缘栅场效应管按导电沟道形成的不同 又可分为增强型和耗尽型 1 n沟道增强型mos场效应管 图6 54n沟道增强型mos场效应管 a n沟道增强型mos场效应管结构示意图 b ugs ut时形成导电沟道 一块掺杂浓度较低的p型半导体作为衬底 然后在其表面上覆盖一层sio2的绝缘层 再在sio2层上刻出两个窗口 通过扩散工艺形成两个高掺杂的n型区 用n 表示 并在n 区和sio2的表面各自喷上一层金属铝 分别引出源极source s 漏极drain d 和控制栅极gat g 衬底上也引出一根引线 通常情况下将它和源极在内部相连 2 n沟道耗尽型mos管耗尽型mos场效应管是在制造过程中 预先在sio2绝缘层中掺入大量的正离子 因此 在ugs 0时 这些正离子产生的电场也能在p型衬底中 感应 出足够的电子 形成n型导电沟道 图6 55n沟道耗尽型mos管的结构示意图 图6 56绝缘栅型场效应管电路符号 a n沟道增强型 b n沟道耗尽型 c n沟道mos管简化符号 d p沟道增强型 e p沟道耗尽型 f p沟道mos管简化符号 二 场效应管放大电路及应用 1 场效应管放大电路 图6 57自偏压电路 这种偏置方式靠漏极电流id在源极电阻rs上产生的电压为栅源极间提供一个偏置电压ugs 故称为自偏压电路 静态时 源极电位us idrs 由于栅极电流为零 rg上没有电压降 栅极电位ug 0 因而栅源偏置电压ugs ug us idrs 耗尽型mos管也可采用这种形式的偏置电路 2 场效应管的应用mos管不能单独使用 主要是构成大规模集成电路 由mos管构成的集成电路被称为cmos集成电路 在汽车上有由单极型场效应管构成的集成电路逻辑门电路 称为mos门电路 cmos门电路是一个非门电路 属于mos门电路的一种 具有工作稳定性好 开关速度快 抗干扰能力强等优点 应用很广泛 课题八集成运算放大器 集成电路的英文名称是integratedcircuit 缩写为ic 现在使用的集成运算放大器 简称集成运放 是一种高放大倍数 104 106 的直接耦合放大电路 它在不同的外接反馈网络配合下 能够实现比例 加 减 乘 除 微分 积分等数学运算 一 集成运算放大器的组成 图6 59集成运算放大器的组成框图 二 集成运算放大器的外形和电路符号 图6 60几种常用汽车集成电路的外形 集成运算放大器的外形有双列直插式 扁平式 金属圆壳式三种 foo7集成电路是具有8线金属圆壳封装的固体器件 它的引脚排列见图6 61 管脚2 3分别为反相输入端和同相输入端 管脚6为输出端 管脚4 7分别为外接负 正直流电源端 其余管脚用于外接其他元件 图6 61f007管脚排列 集成运算放大器符号 反相输入端u 同相输入端u 输出端uo 旧符号 国标符号 三 由集成运放组成的几种基本放大器电路 先介绍几个概念 反馈 正反馈 负反馈 电路的反馈 将放大电路输出量 电压或电流 的一部分或全部 通过一定的电路 称为反馈电路或反馈网络 以一定的方式送回到放大电路的输入端 并同输入信号一起参与控制作用 以使放大电路某些性能获得改善的过程 图6 63反馈放大电路框图 负反馈 若反馈信号xf与输入信号xi相位相反 反馈使净输入信号xb 也叫有效输入信号 小于输入信号xi 从而使放大电路的放大倍数降低 这种反馈叫负反馈 正反馈 凡是引入反馈信号xf后 xb xi 使放大电路的放大倍数升高 这种反馈叫正反馈 1 反相比例运算电路 图6 64反相比例运算电路 为使电路对称 平衡电阻r2的阻值为 r2为r1与rf的并联电阻值 使差动输入级的静态电阻尽可能平衡 放大倍数为 图6 65反相比例运算电路的等效电路 闭环输出电压u0为 式中的 号表示输出电压与输入电压相位相反 并且成比例 比例系数为rf r1 这也说明放大倍数只与rf r1有关 与放大器本身无关 图6 66反相器 当rf r1时 u0 ui 该比例运放就是一个反相器或称反号器 即 非门 图6 66所示 2 同相比例运算电路为了使电路对称 r2的阻值为 r2 rf 同相比例运算电路的放大倍数为 输出电压为 输出公式中无 号 表示输出电压与输入电压相位相同 图6 69电压跟随器 同相器 如将当r1开路时 r1为 或取rf 0时 放大倍数af 1 u0 ui 这时的同相比例集成运放就是一个电压跟随器或称同相器 如图6 69 3 差动输入放大电路 图6 70差动输入放大电路 放大倍数为 输出信号电压正比于两个输入信号电压之差 当rf r1时 则u0 ui2 ui1 af 1 u0 ui2 ui1 即输出信号电压等于两个输入信号电压之差 可以实现常规的减法运算 四 集成运放在汽车电子电路上的应用 1 电桥信号放大电路电喷发动机中 许多传感器采用了电桥电路 如热线式 热膜式 空气流量计 半导体应变式进气压力传感器 电容式压力传