模拟电子技术基础 黄瑞祥 运算放大器PPT课件

1、1 集成运算放大器学习要求： v掌握理想运算放大器的工作性能与端口特性；掌握理想运算放大器的工作性能与端口特性；v分析运算放大器的分析运算放大器的同相同相、反相反相及及差分差分三种基本三种基本 方式的工作原理与性能特点；方式的工作原理与性能特点；v熟悉运算放大器的基本应用与电路设计；熟悉运算放大器的基本应用与电路设计；v熟悉运算放大器的供电方式。熟悉运算放大器的供电方式。 第1页/共41页1 集成运算放大器1.1 理想运算放大器的功能与特性 1.2 运算放大器的反相输入分析1.3 运算放大器的同相输入分析1.4 运算放大器的差分输入分析1.5 仪表放大器1.6 积分器与微分器1.7 运算放大器

2、的电源供电第2页/共41页1. .1理想运算放大器的功能与特性理想运算放大器的功能与特性 1.1.1电路符号与端口 从信号的观点来看，端口1、端口2为输入端，端口3为输出端。如图1-1-1(a)所示。 从供电的观点来看，需要两个直流电源供电，其中端口4为正电源，端口5为负电源。如图1-1-1(b)所示。通常情况下为对称电源。 其他端口：如相位补偿端口、调零端口等。 A 1 2 3 VCC -VEE (a) (b) 4 5 A 1 2 3 EECCVV 图图1-1-1 运算放大器运算放大器的电路符号及端口的电路符号及端口 第3页/共41页1.1.2功能与特性1. .1理想运算放大器的功能与特性理

3、想运算放大器的功能与特性 123vvAv端口输入阻抗为无穷大；端口输入阻抗为无穷大；端口输出阻抗为零；端口输出阻抗为零；开环增益开环增益A A为无穷大；为无穷大；无限大的频带宽度和共模抑制比；无限大的频带宽度和共模抑制比；趋于零的失调和漂移趋于零的失调和漂移 。功能：功能：理想化条件：理想化条件：检测两个输入端的电压信号差值并将该差值乘以数值检测两个输入端的电压信号差值并将该差值乘以数值A后后在端口在端口3输出。即输出。即 其中其中A为差模增益，也称为开环增益。为差模增益，也称为开环增益。 A 1 2 3 (a) 第4页/共41页1.1.2功能与特性1. .1理想运算放大器的功能与特性理想运算

4、放大器的功能与特性 123vvAv 同相输入端 1 2 3 12vvA1v2v3v01i02i反相输入端 图图1-1-2反相输入端：表示由该端电压v1与输出电压v3反相，用“- -”号表示同相输入端：表示由该端电压v2与输出电压v3同相，同“+ +”号表示等效电路模型：第5页/共41页1.1.2功能与特性1. .1理想运算放大器的功能与特性理想运算放大器的功能与特性 123120vvAvvvA 即虚短路虚短路：当运算放大器工作在线性状态时，只要运算放大器的输当运算放大器工作在线性状态时，只要运算放大器的输出电压出电压v v3 3为有限值时，输入信号的差量就必趋于零，即：为有限值时，输入信号的差

5、量就必趋于零，即： 端口端口1 1与端口与端口2 2应看作短路，但实际上应看作短路，但实际上v1 1、v2 2又不是真正的短路，因此又不是真正的短路，因此将此称为将此称为“虚短路虚短路”。 虚开路虚开路：由于输入端口的输入阻抗为无穷大，因此输入端口电流：由于输入端口的输入阻抗为无穷大，因此输入端口电流为零，即：为零，即：可见端口可见端口1、端口、端口2应看作是开路，但实际上又不是真正的开路，因应看作是开路，但实际上又不是真正的开路，因此将此称为此将此称为“虚开路虚开路”。012 ii特性特性：第6页/共41页运算放大器的工作方式：v反相输入工作方式；v同相输入工作方式；v差分输入工作方式 。1

6、. .2 运算放大器的反相输入分析运算放大器的反相输入分析 第7页/共41页反相放大器的基本电路1. .2 运算放大器的反相输入分析运算放大器的反相输入分析 A 1 2 3 (a) (b) o sv1R2Rov1i2isvtsmVo tsmVRR12oviRoR 运算放大器的反相输入工作方式也称为反相放大器，即输入信号从运算放大器的反相输入工作方式也称为反相放大器，即输入信号从反相端输入，它的基本电路如图反相端输入，它的基本电路如图1-2-1(a)所示。它是由一个运算放大器所示。它是由一个运算放大器与两个电阻与两个电阻R1 1和和R2 2组成。电阻组成。电阻R2 2从运算放大器的输出端连接到反

7、相输从运算放大器的输出端连接到反相输入端构成闭合环路。电阻入端构成闭合环路。电阻R1 1是计及信号源是计及信号源vs s内阻的外接电阻。内阻的外接电阻。图图1-2-1 反相放大器反相放大器 第8页/共41页1.2.1闭环增益G定义：输出电压与输入电压之比，即分析： 假设运算放大器是理想的，利用其虚短路的特性，则有v1=v2，因为v2=0，则v1=0，此时端口1也称为虚地，即它的电压为零但不是实际接地。1. .2 运算放大器的反相输入分析运算放大器的反相输入分析 21RvRvos 1111RvRvviss sovvG A 1 2 3 sv1R2Rov1i2iiRoR2212RvRvvioo 又因

8、为理想运算放大器的输入端口为虚开路，即端口输入电流为零又因为理想运算放大器的输入端口为虚开路，即端口输入电流为零, ,则有：则有：闭环增益为闭环增益为： 12ii 12RRvvGso 第9页/共41页1.2.1闭环增益G说明：1. .2 运算放大器的反相输入分析运算放大器的反相输入分析 v闭环增益是由两个电阻和的比值决定闭环增益是由两个电阻和的比值决定；v负号负号表示闭环放大器将信号反相，即输入、输出信表示闭环放大器将信号反相，即输入、输出信号的相位差为号的相位差为180180o o，因此称为反相放大器。，因此称为反相放大器。12RRvvGso 对于正弦波输入时，其输入、输出波形如上右图所示对

9、于正弦波输入时，其输入、输出波形如上右图所示 A 1 2 3 (a) (b) o sv1R2Rov1i2isvtsmVo tsmVRR12oviRoR第10页/共41页1.2.2输入、输出阻抗输入阻抗Ri： 输入端口的电压电流之比 因此有： 即为端口1与信号源之间的外接电阻。输出阻抗Ro： 依据理想放大器的条件，其输出阻抗为 1. .2 运算放大器的反相输入分析运算放大器的反相输入分析 0 oR1ivRsi 111RRvvivRsssi A 1 2 3 sv1R2Rov1i2iiRoR第11页/共41页1.2.3有限开环增益的影响 1. .2 运算放大器的反相输入分析运算放大器的反相输入分析

10、对于实际的运算放大器，其开环增益对于实际的运算放大器，其开环增益A A为为有限值时，依据式有限值时，依据式端口电压端口电压v v1 1vv2 2，不再满足虚短路原理。，不再满足虚短路原理。 此时此时 ，则有：，则有：Avvv312 Avvvo 12, 012121221221211111RRARRRRvvGiiRAvvRvviRAvvRvviAsoooooss 足够大足够大说明说明：开环增益：开环增益A A足够大，实际的运放可看作是理想的。足够大，实际的运放可看作是理想的。 A 1 2 3 sv1R2Rov1i2iiRoR第12页/共41页例例1 1： 在下图所示的电路中，假设运算放大器是理想

11、在下图所示的电路中，假设运算放大器是理想的，使导出该电路的闭环增益的表达式。的，使导出该电路的闭环增益的表达式。 解：依据理想运算放大器解：依据理想运算放大器的特点的特点 3424121RRRRRRvvGso则有：则有： A iv1R2Rov1i2ixv3R4R4i3i0_ vv 43214433122111iiiiRvviRviRvRvviRvRvvioxxxxii第13页/共41页1.2.4加权加法器 1. .2 运算放大器的反相输入分析运算放大器的反相输入分析 说明：说明：输出信号是输入信号的加权输出信号是输入信号的加权和，称为加权加法器。和，称为加权加法器。其中：其中： 为权重系数为权

12、重系数多个输入信号分别通过不同电阻连多个输入信号分别通过不同电阻连接到运算放大器的反相输入端，实接到运算放大器的反相输入端，实现加权加法电路，如图现加权加法电路，如图1-2-5所示。所示。 A 2v2RFRov2iFi1v1R1invnRni图图1-2-5 nFFoFnnniiiiRviRviRviRvi21222111, nnFFFFFovRRvRRvRRRiv2211则输出电压为：则输出电压为： iFRR第14页/共41页例例2 ：利用运算放大器设计一个实现如下算法的电路。利用运算放大器设计一个实现如下算法的电路。令令要求运算放大器必须采用反相输入方式，并且要求对应输入信号要求运算放大器必

13、须采用反相输入方式，并且要求对应输入信号v1 1的的输入阻抗为输入阻抗为10K10K，对应输入信号，对应输入信号v3 3的输入阻抗为的输入阻抗为5K5K。试设计该电路并确。试设计该电路并确定电路中的各电阻取值。定电路中的各电阻取值。分析：当需要相反符号的信号进行加法时，可利用两级反相放大器的分析：当需要相反符号的信号进行加法时，可利用两级反相放大器的级联来实现。级联来实现。 32142vvvvo 3213214242vvvvvvvo 2112vvvo 314vvvoo 则有则有因为因为可见，该电路是由两级的加权电阻组成，电路结构如图可见，该电路是由两级的加权电阻组成，电路结构如图1-2-7所示

14、。所示。 A 2v2RAR1ov1v1RA 3RCRov3vBR332211vRRvRRRRvRRRRvCABCABCo 确定各电阻取值：确定各电阻取值：qv3 3的输入阻抗为的输入阻抗为5K5K，则，则R R3 3取为取为5K5K，加权系数为加权系数为4 4，则电阻，则电阻R RC C=4R=4R3 3=20K=20K。qv1 1的输入阻抗为的输入阻抗为10K10K，则，则R R1 1取为取为10K10K，加权系数为加权系数为1 1，则电阻，则电阻R RA A=R=R1 1=10K=10K，v v2 2加权系数为加权系数为2 2，则电阻，则电阻R R2 2=R=RA A/2=5K/2=5K。

15、图图1-2-7第15页/共41页同相放大器的基本电路1. .3 运算放大器的同相输入分析运算放大器的同相输入分析 运算放大器的同相输入工作方式也称为同相放大器，即输入信号从运算放大器的同相输入工作方式也称为同相放大器，即输入信号从同相端输入，它的基本电路如图同相端输入，它的基本电路如图1-3-1(a)所示。所示。图图1-3-1 同相放大器同相放大器 A 1 2 3 (a) (b) o sv1R2Rov1i2isvtsmVo tsmVRR121oviRoR第16页/共41页又因为理想运算放大器的输入端口为虚开路，即端口输入电流为零又因为理想运算放大器的输入端口为虚开路，即端口输入电流为零, ,则

16、有：则有：闭环增益为闭环增益为： 1.3.1闭环增益G1. .3 运算放大器的同相输入分析运算放大器的同相输入分析 21RvvRvsos 1111RvRvis 2212RvvRvvisoo 12ii 121RRvvGso A 1 2 3 sv1R2Rov1i2iiRoR假设运算放大器是理想的，利用其假设运算放大器是理想的，利用其虚短路的特性，则有虚短路的特性，则有v1=v2，因为，因为v2=vs，则，则v1=vs。分析：分析：第17页/共41页1.3.1闭环增益G说明：1. .3 运算放大器的同相输入分析运算放大器的同相输入分析 v闭环增益与两个外接电阻的取值有关闭环增益与两个外接电阻的取值有

17、关；v闭环增益为正值，闭环增益为正值，表示输入、输出信号的相位差为表示输入、输出信号的相位差为0 0o o，即，即同相关系，因此称为同相放大器。同相关系，因此称为同相放大器。121RRvvGso 对于正弦波输入时，其输入、输出波形如上右图所示对于正弦波输入时，其输入、输出波形如上右图所示 A 1 2 3 (a) (b) o sv1R2Rov1i2isvtsmVo tsmVRR121oviRoR第18页/共41页输入阻抗输入阻抗Ri： 依据理想放大器的条件，其端依据理想放大器的条件，其端口输入电流为口输入电流为0 0，则其输入阻抗为，则其输入阻抗为输出阻抗输出阻抗Ro： 依据理想放大器的条件，其

18、输依据理想放大器的条件，其输出阻抗为出阻抗为 1.3.2输入、输出阻抗1. .3 运算放大器的同相输入分析运算放大器的同相输入分析 0 oR iR A 1 2 3 sv1R2Rov1i2iiRoR第19页/共41页1.3.3有限开环增益的影响 1. .3 运算放大器的同相输入分析运算放大器的同相输入分析 对于其开环增益对于其开环增益A A为有限值时，则有：为有限值时，则有：依据依据则有：则有：1212121111RRARRRRvvGAso 足够大足够大说明说明：开环增益：开环增益A A足够大，实际的运放可看作是理想的。足够大，实际的运放可看作是理想的。 ovRRRv2111 svv 2 oso

19、vRRRvAvvAv21112 A 1 2 3 sv1R2Rov1i2iiRoR第20页/共41页例例3 3：在左图所示的电路中，假设运算放大器是理想的，在左图所示的电路中，假设运算放大器是理想的，各电阻值均为已知。试求：各电阻值均为已知。试求：解：依据理想运算放大器的特点解：依据理想运算放大器的特点 43412221RRRRRvvvvvvGsoso则输入阻抗则输入阻抗 ,)1(4342svRRRv （1 1）放大器的闭环增益和输入阻抗。）放大器的闭环增益和输入阻抗。（2 2）当电阻）当电阻R3短路时，求闭环增益和输入阻抗。短路时，求闭环增益和输入阻抗。（3 3）当电阻）当电阻R R4 4开路

20、时，求闭环增益和输入阻抗。开路时，求闭环增益和输入阻抗。 A 1 2 3 sv1R2RoviiiR4R3R2121vRRvo 闭环增益：闭环增益：输入阻抗：输入阻抗：因输入电流因输入电流 43RRvisi 43RRivRisi (2)当电阻当电阻R3短路时，即短路时，即R3=0，由（，由（1）可知）可知闭环增益为闭环增益为 输入阻抗输入阻抗121RRG 4RRi 121RRG iR(3)(3)当电阻当电阻R R4 4开路时开路时, ,即即R4=，由（，由（1）可知）可知闭环增益为闭环增益为 输入阻抗输入阻抗第21页/共41页1.3.4电压跟随器 1. .3 运算放大器的同相输入分析运算放大器的

21、同相输入分析 即输出信号跟随输入信号的变化，因此把该电路称为即输出信号跟随输入信号的变化，因此把该电路称为电压跟随器电压跟随器。此时闭环增益：此时闭环增益： 即即 A 1 2 3 sv1R2Rov1i2iiRoRA 1 2 3 svoviRoR在同相放大器的基本电路中（如下图左图），若令电阻在同相放大器的基本电路中（如下图左图），若令电阻R R1 1开路、电阻开路、电阻R R2 2短路，则可得到如下图的右图所示。短路，则可得到如下图的右图所示。1 Gsovv 特点：特点：具有高输入阻抗和低输出阻抗。具有高输入阻抗和低输出阻抗。应用：应用：实现阻抗变换，常用于连接在具有高阻抗的信号源与低阻实现阻

22、抗变换，常用于连接在具有高阻抗的信号源与低阻抗的负载之间作为缓冲放大器，因此也称为抗的负载之间作为缓冲放大器，因此也称为缓冲器。缓冲器。 第22页/共41页例例4 ：要求将一个开路电压为：要求将一个开路电压为1V1V、内阻为、内阻为1M的信号源连接到的的信号源连接到的1K的负载电阻上。试求采用的负载电阻上。试求采用(1)直接连接直接连接(2)跟随器连接的负载上跟随器连接的负载上的电压与电流。的电压与电流。解：采用直接连接时如下图解：采用直接连接时如下图(a)(a)所示：所示：图图1-2-7 A 1 2 3 电压跟随器 (a) (b) svsRLvLiLRsvsRLvLiLRmVvRRRvsLS

23、LL11101101101633 ARRviSLsL 1101101163 采用跟随器连接时如下图采用跟随器连接时如下图(b)(b)所示，此时所示，此时22,vvvvLs 负载上的电压：负载上的电压： 负载上的电压：负载上的电压：负载中的电流：负载中的电流： 负载中的电流：负载中的电流：VvvsL1 mARviLLL110113 第23页/共41页14 运算放大器的差分输入分析运算放大器的差分输入分析 若取 ，则可见其输出仅与输入信号的差量 有关，因此称为“差分放大器” 由同相放大器与反相放大器的组合可以构成一由同相放大器与反相放大器的组合可以构成一些复杂的放大器，其典型的电路为差分输入方式，

24、些复杂的放大器，其典型的电路为差分输入方式，如图如图1-4-1所示。该电路有两个输入信号，其中所示。该电路有两个输入信号，其中v1 1是是反相输入方式，反相输入方式，v2 2为同相输入方式为同相输入方式 A 2v1R2Rov4R3R1v图图1-4-1依据理想运算放大器的虚短路、虚开路的特点，有：依据理想运算放大器的虚短路、虚开路的特点，有： 2434vRRRv 1212211vRRRvRRRvo vv12122112434vRRRvRRRvRRRo 2434121121vRRRRRvRRvo 则有：则有：输出电压：输出电压：1234RRRR 1212vvRRvo 12vv 另外：另外： 也可以

25、采用也可以采用线性线性 叠加原理叠加原理分析分析第24页/共41页例例5： 在图在图1-4-3所示的电路中，假设运算放大器是理所示的电路中，假设运算放大器是理想的，试写出输出输入信号的表达式，并确定输入阻想的，试写出输出输入信号的表达式，并确定输入阻抗。抗。 A sv1R2Rovii2iiR4R3R1i图图1-4-3解：依据差分放大器的特点，并且有解：依据差分放大器的特点，并且有则输出输入关系为：则输出输入关系为：若满足关系时若满足关系时 ，输出，输出 此时输出与输入信号无关，该特性也称为运算放大器的此时输出与输入信号无关，该特性也称为运算放大器的共模特性共模特性。 svvv 12ssovRR

26、RRRvRRv 434121210 ov1234RRRR 因此输入阻抗为：因此输入阻抗为： vvRRRvs434ssssvRRRRRvRRRvRvvi 43311434111432RRvis 43134343312111RRvRRRRvvRRRRiiisssi 13431RRRRivRisi 又又第25页/共41页 A sv1R2Rov2iiR2R1R1v1i2v例例6： 在图在图1-4-4所示的电路中，假设运算放大器是理所示的电路中，假设运算放大器是理想的，试写出输出输入信号的表达式，并确定输入阻想的，试写出输出输入信号的表达式，并确定输入阻抗。抗。 图图1-4-4解：依据前面差分放大器的分

27、析可知：解：依据前面差分放大器的分析可知：又因为又因为则输出输入关系为：则输出输入关系为：svvv 21sovRRv12 因此输入阻抗为：因此输入阻抗为：12RivRisi 又又 并且并且则有：则有： 1212vvRRvo 12110RiRivs 21ii 111112RiRRivs 第26页/共41页仪表放大器也称为数据放大器，用来放大微弱差值信号的高精度放大器。特点：极高的输入阻抗、很大的共模抑制比，增益调节范围大。应用：精密测量、控制系统。组成：由三个集成运算放大器电路构成的，如图1-5-1所示。1.5 仪表放大器仪表放大器 A3 3Rov6R5RGiA1 GR4R1ov1vA2 1R2

28、R2ov2v645321,RRRRRR GR其中运算放大器其中运算放大器A1A1和和A2A2组成的对组成的对称的同相放大器，运算放大器称的同相放大器，运算放大器A3A3组成差分放大器，并且组成差分放大器，并且 为外接电阻，用来调节仪表为外接电阻，用来调节仪表放大器的增益。放大器的增益。图图1-5-1第27页/共41页工作原理分析1.5 仪表放大器仪表放大器 A3 3Rov6R5RGiA1 GR4R1ov1vA2 1R2R2ov2vGR图图1-5-1利用理想运放的虚短路特性，则有利用理想运放的虚短路特性，则有电阻电阻R RG G两端的电压为两端的电压为通过电阻的电流为通过电阻的电流为利用运放的虚

29、开路特性，则有：利用运放的虚开路特性，则有：对于运放对于运放A3A3构成差分放大器，则有：构成差分放大器，则有：因此仪表放大器的因此仪表放大器的增益增益为：为：可见改变电阻可见改变电阻 ，可以设定不同的增益值，可以设定不同的增益值 GGRvvi21 211212121vvRRiRRRvvGGGoo 2134ooovvRRv GoRRRRvvvG134212121vv 输入端采用了对称的同输入端采用了对称的同相放大器，因此仪表放相放大器，因此仪表放大器的两个输入端具有大器的两个输入端具有极高的输入阻抗，且其极高的输入阻抗，且其阻值可达几百兆欧以上。阻值可达几百兆欧以上。 输入阻抗：输入阻抗：第2

30、8页/共41页1.6.1具有通用阻抗的反相输入方式 利 用 通 用 阻 抗 和 分 别 代 替 反 相 放 大 器 中 的 电 阻 和 ，即可得到如图1-6-1所示的电路。 1. .6 积分器与微分器积分器与微分器 v闭环增益（也称传递函数）闭环增益（也称传递函数） sZ1 sZ21R2R A iV sZ1 sZ2oV图图1-6-1 sZsZsVsVsTio12 v稳态响应：稳态响应：令令 ，则有，则有v直流增益：直流增益：若令若令 ，则可以得到放大器的直流增益，即，则可以得到放大器的直流增益，即 0 s 00012ZZT js TjeTjZjZjT 12其中：其中： -为幅频响应为幅频响应

31、-为相频响应为相频响应 T jZjZT12 第29页/共41页 A iV1RoVC2R解：由图可知则电路的传递函数为：例例7 7：在图：在图1-6-21-6-2所示的电路中，假设运算放大器是理想的。试所示的电路中，假设运算放大器是理想的。试写出该电路的传递函数，并确定其直流增益。同时写出其稳态写出该电路的传递函数，并确定其直流增益。同时写出其稳态时的幅频响应与相频响应的表达式。时的幅频响应与相频响应的表达式。 幅频响应为幅频响应为 ：图图1-6-21-6-2 11RsZ sCRsZ1/22 CsRRRRsCRsZsZsVsVsTio2121212111/ 0 s令令 ，则可以得到放大器的直流增

32、益，即，则可以得到放大器的直流增益，即 12000RRVVTio 令令 ，则有稳态响应的传递函数为：，则有稳态响应的传递函数为： js TjeTCRjRRCRjRRjT 212212111 22121CRRRjTT CRCRT22arctanarctan0 相频响应为：相频响应为：第30页/共41页1.6.2反相积分器 1. .6 积分器与微分器积分器与微分器通过电阻通过电阻R R的电流为：的电流为：，利用电容利用电容C C电阻电阻R R代替代替 和和 即可得到如图即可得到如图1-6-3所示的反相积分器电路。所示的反相积分器电路。 sZ1 sZ2 A ivRcvoviCi图图1-6-3该电流通

33、过电容该电流通过电容C C，并在电容，并在电容C C上积聚电荷上积聚电荷 Rvii 如果电容上的初始电压（即如果电容上的初始电压（即 的电压）的电压）为为V VC C，则有，则有:0 t tCcidtCVtv01 toiCtiCtCcodtvRCVdtRvCVidtCVtvtv11100q时域分析：时域分析：其中：其中： 为积分的初始条件，为积分的初始条件， 为积分时间常数。为积分时间常数。CVRC-积分关系积分关系该积分器是一个反相积分器，也称为该积分器是一个反相积分器，也称为密勒积分器。密勒积分器。 第31页/共41页 A ivRcvoviCi1.6.2反相积分器 1. .6 积分器与微分

34、器积分器与微分器传递函数为：传递函数为：，图图1-6-3其中其中 在频域中就表示为积分算子。在频域中就表示为积分算子。 q频域分析：频域分析： RsZ 1 sCsZ12 sRCsZsZsVsVsTio112 S1 09011jioeRCRCjjVjVjT RCT 1 090 令令 ，则有稳态响应的传递函数为：则有稳态响应的传递函数为： js 幅频响应为幅频响应为 ：相频响应为：相频响应为：直流增益怎样？直流增益怎样？第32页/共41页 A ivRcvoviCi例例8 8：在图：在图1-6-3所示的反相积分器电路中，若电容上所示的反相积分器电路中，若电容上的初始电压为零。当输入信号为对称的方波时

35、，其波的初始电压为零。当输入信号为对称的方波时，其波形如图形如图1-6-4（a）所示，试画出输出信号）所示，试画出输出信号vo o的波形。的波形。 解：积分器的输出为解：积分器的输出为 图图1-6-3 toiodtvRCtv1在在 ，时则有，时则有 ，输出为：，输出为：20Tt miVv tRCVdtVRCtvmtmo 01在在 时，则有时，则有 ，输出为：，输出为：TtT 2miVv 202011TtTmmtiodtVdtVRCdtvRCtv tTRCVm 在在 时，则有时，则有 ，输出为：，输出为：23TtT miVv tTmTTTmmtiodtVdtVdtVRCdtvRCtv202011

36、 TtRCVm ivovt0mVmV t02TRCVm (a) (b) 2TT图图1-6-4输出波形如图输出波形如图1-6-4（b）所示，实现波形变换）所示，实现波形变换 第33页/共41页 A ivRcvoviCi1.6.3反相微分器 1. .6 积分器与微分器积分器与微分器通过电阻通过电阻R R的电流为：的电流为：利用电容利用电容R R电阻电阻C C 代替代替 和和 即可得到如图即可得到如图1-6-5所示的反相微分器电路。所示的反相微分器电路。 sZ1 sZ2图图1-6-5电容电容C C两端的电压为：两端的电压为： Rvio 通过电容的电流为：通过电容的电流为：q时域分析：时域分析：-微分

37、关系微分关系icvv dtdvCdtdvCiic dtdvRCiRvio 输出电压为：输出电压为： 第34页/共41页 A ivRcvoviCi1.6.3反相微分器 1. .6 积分器与微分器积分器与微分器传递函数为：传递函数为：图图1-6-5其中其中 在频域中就表示为积分算子。在频域中就表示为积分算子。 q频域分析：频域分析： RsZ 2 sCsZ11 SRCsZsZsVsVsTio 12S 090jioeRCRCjjVjVjT RCT 090 令令 ，则有稳态响应的传递函数为：则有稳态响应的传递函数为： js 幅频响应为幅频响应为 ：相频响应为：相频响应为：直流增益怎样？直流增益怎样？第3

38、5页/共41页 A ivRcvoviCi例例9 9：在图：在图1-6-5所示的反相微分器电路中，当输入信所示的反相微分器电路中，当输入信号为对称的三角波时，其波形如图号为对称的三角波时，其波形如图1-6-6（a）所示，）所示，试画出输出信号试画出输出信号vo o的波形。的波形。 解：微分器的输出为解：微分器的输出为 图图1-6-5在在 时，则有时，则有 ， 输出为：输出为：20Tt 在在 时，则有时，则有 ，输出为：输出为：TtT 2图图1-6-4输出波形如图输出波形如图1-6-6（b）所示，）所示，实现波形变换实现波形变换 ivovt0mVmVt0TRCVm4(a) (b) 2TTTRCVm4图图1-6-6dtdvRCiRvio tTVVvmmi4 TRCVdtdvRCtvmio4 tTVVvmmi43 TRCVdtdvRCtvmio4 第36页/共41页1. .7 运算放大器的电源供电运算放大器的电源供电 运算放大器在正常工作时必须需要电源供电，用以保证集成运算放大运算放大器在正常工作时必