傅丰林模拟电子线路基础第三部分

1、七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用7.1 7.1 有源负载差分放大器有源负载差分放大器7.2 7.2 理想集成运算放大器理想集成运算放大器7.3 7.3 集成运放的基本组态集成运放的基本组态7.4 7.4 集成运算放大器的应用举例集成运算放大器的应用举例7.5 7.5 有源滤波器有源滤波器12VTVT、共射放大器共射放大器 34VTVT、恒流源电路恒流源电路 双端输入，单端输出双端输入，单端输出 ofeudiieoe2oe4()UhAUhhh 7.1 7.1 有源负载差分放大器有源负载差分放大器七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（1 1）共射差分放大

2、器）共射差分放大器分析如下分析如下分析：画出交流等效电路，整理得到下图。分析：画出交流等效电路，整理得到下图。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用解：解：ib1ie2UIh ib2ie2UIh 设管子参数均相同设管子参数均相同ie3iec1fe1 b1ie4fe b1b1 iefe3oe1fe1/11hhUh Ihh II hhhh ic12UU 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用解：解：feb2b4ofeb2b4oe2oe4oe2oe4()11()(/)h IIUh IIhhhh c1ib4ieie2UUIhh feioieoe2oe4()h UUh

3、 hh ofediieoe2oe4()uUhAUh hh 两点结论：两点结论：同相；电压增益增同相；电压增益增大（公式中分母没有大（公式中分母没有2）。）。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（2 2）共集）共集- -共基差分放大器共基差分放大器分析：分析：双端输入、单端输出；双端输入、单端输出；VT5、VT6构成基本电流源，作为构成基本电流源，作为VT4的有源负载；的有源负载； OO 1OIIO1uuuuuu O1feL1IiefeL1(1)(1)uhRuhhR ieL1i2fe1hRRh O1I12uu CC组态组态CB组态组态七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放

4、大器原理及应用OfeL2O1ieuh Ruh OfeO1ieoe6uhuh h L2oe61Rh OO1OfeIIO1ieoe62uuuhuuuh h 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（3 3）共集）共集- -共射差分放大器共射差分放大器分析：分析：双端输入、单端输出；双端输入、单端输出；VT5、VT6构成基本电流源，作为构成基本电流源，作为VT4的有源负载；的有源负载； OO 1OIIO 1uuuuuu L1i2ieRRh O 1I1uu CE组态组态O1feL1IiefeL1(1)(1)uhRuhhR VT1、VT2为为CC组态组态七、集成运算放大器原理及应用七、集

5、成运算放大器原理及应用OfeL2O1ieuh Ruh OfeO1ieoe6uhuh h L2oe61Rh OO1OfeIIO1ieoe6uuuhuuuh h 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（4 4）双极型集成运放）双极型集成运放F741F741高增益，高输入阻抗的第二代集成运放高增益，高输入阻抗的第二代集成运放F741由由输入级输入级、中间级和中间级和输出级输出级三级组成。三级组成。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用输入级：输入级：VT1VT9，采用有源负载，采用有源负载的共集的共集-共基（共基（ VT1VT4）电路）电路提高放大器的差模输入电阻

6、和差模输入电压范围。提高放大器的差模输入电阻和差模输入电压范围。VT5、VT6和和VT7组成小电流源改进电路，组成小电流源改进电路，作为差分放大器集电极的有源负载，并将作为差分放大器集电极的有源负载，并将双端输入信号转变成单端输出信号。双端输入信号转变成单端输出信号。这一级可以获得较高的电压增益。这一级可以获得较高的电压增益。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用中间级：中间级：有有VT16、VT17组成组成复合管复合管的单级共的单级共射放大器，并由射放大器，并由VT13作为它的有源负载。作为它的有源负载。高的输入电阻保证输入级有较高的电压增益。高的输入电阻保证输入级有较高的

7、电压增益。提高中间级的电压增益。提高中间级的电压增益。30pF相位补偿电容，可以保证闭环稳定工作。相位补偿电容，可以保证闭环稳定工作。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用输出级：输出级：VT14和互补复合管和互补复合管VT18、VT19组成准互补输出级。组成准互补输出级。消除交越失真消除交越失真输出级二极管保护电路输出级二极管保护电路七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（5 5） MOSMOS集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成 CMOS CMOS集成运放组成集成运放组成 CC14573CC14573为例为例CC14573CC14573是一个四可编程

8、运算放大器，它用是一个四可编程运算放大器，它用P P沟道和沟道和N N沟道增强型沟道增强型MOSMOS场效应晶体管以单片结构组成低功耗运算放大器场效应晶体管以单片结构组成低功耗运算放大器。偏置电路：偏置电路：由由P P沟道增强型沟道增强型MOSMOS场效应晶场效应晶体管体管 VTVT5 5、VTVT6 6和外接偏置电阻组成。和外接偏置电阻组成。 VTVT5 5、VTVT6 6 、 VTVT5 5、VTVT8 8构成基本电流源。构成基本电流源。输入级输入级: :由由VTVT1 1、VTVT2 2、VTVT3 3、VTVT4 4和和VTVT6 6组组成。成。VTVT1 1、VTVT2 2组成差分放

9、大器，组成差分放大器，VTVT3 3 、VTVT4 4作为它的有源负载，作为它的有源负载，VTVT6 6提供工作电流。提供工作电流。 输出级输出级: :由由VTVT7 7 、 VTVT5 5、 VTVT8 8构成一共源放构成一共源放大器。大器。 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用7.2 理想集成运算放大器理想集成运算放大器（1）特点：）特点：输入失调电压输入失调电压 AidR o0R IO0U IO0I CMRK 开环电压放大倍数开环电压放大倍数差模输入电阻差模输入电阻输出电阻输出电阻频带无限宽频带无限宽输入失调电流输入失调电流共模抑制比共模抑制比干扰和噪声都不存在干扰和

10、噪声都不存在0 i0 iIdOsatIduuUu Id0u satOsatUuU Id0u 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用0 i0 iIdOsatIduuUu Id0u satOsatUuU Id0u 理想运放模型理想运放模型比电源电压小比电源电压小12V符号符号传输特性传输特性线性放大区等效电路线性放大区等效电路正向饱和区等效电路正向饱和区等效电路负向饱和区等效电路负向饱和区等效电路七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（2 2）分析方法：）分析方法：线性放大区线性放大区两个输入端无电流，两个输入端之间开路；两个输入端无电流，两个输入端之间开路；两

11、个输入端两个输入端“虚短路虚短路”。 I0i Id0uuu uu七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用理想运放特性（线性区，必须闭环工作）理想运放特性（线性区，必须闭环工作）分析方法：分析方法： 饱和区饱和区两个输入端无电流，两个输入端之间开路；两个输入端无电流，两个输入端之间开路；比较两个输入端电压大小。比较两个输入端电压大小。I0i uuuu OOmaxuU OOminuU 高电平输出高电平输出低电平输出低电平输出七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用理想运放特性（饱和区）理想运放特性（饱和区）7.3 集成运放的基本组态集成运放的基本组态1. 反相放大组

12、态反相放大组态I0i F1ii uu 1I1/iuR FOfiuR 存在负反馈，运放工作在线性区存在负反馈，运放工作在线性区 0OfufI1uRAuR 11satIsatffRRUuURR 虚地：反相输入端虚地：反相输入端没有真正接地，而没有真正接地，而具有地电位具有地电位虚地虚地七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用输入电压在一定范围内时，输出电压和输入电压相位相反，输入电压在一定范围内时，输出电压和输入电压相位相反，大小仅取决于反馈回路电阻比。大小仅取决于反馈回路电阻比。1. 反相放大组态反相放大组态传输特性传输特性OI1uu f1RR 反相跟随器反相跟随器 输入电阻：输

13、入电阻：i1RR 反相放大组态的实质是反相放大组态的实质是电压并联负反电压并联负反馈馈，具有低的输入阻抗和输出阻抗。，具有低的输入阻抗和输出阻抗。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用例题分析例题分析例例7-17-1 已知已知 ，试画出输出波形。，试画出输出波形。IsinVut f2002010uA 解：解：受受 的限制的限制satU 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用例题分析例题分析例例7-27-2 求输出的表达式。求输出的表达式。解：解：I20u 利用叠加原理利用叠加原理O1f1I()uRR u I10u O2f2I()uRRu ffOO1O2I1I

14、212RRuuuuuRR 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用2. 同同相放大组态相放大组态存在负反馈，运放工作在线性区存在负反馈，运放工作在线性区 uuI0i 11OfRuuRR u Iu OffI11uuRAuR 11satIsat1f1fRRUuURRRR 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用输入电压在一定范围内时，输出电压和输入电压同相，输入电压在一定范围内时，输出电压和输入电压同相，大小仅取决于反馈回路电阻比。大小仅取决于反馈回路电阻比。 2. 同同相放大组态相放大组态f0R 1ROI1uu 同相放大组态的实质是同相放大组态的实质是电压电压串联

15、负反馈串联负反馈，输入电阻很大，输入电阻很大，理想运放为无穷大。理想运放为无穷大。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用同相跟随器同相跟随器例题分析例题分析例例7-3 求求 。解：解：OI/uuu u Iu 无电流。无电流。21RR、4OI34RuuRR O3I41uRuR 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用3. 差分差分放大组态放大组态反相放大组态和同相放大组态二者结合反相放大组态和同相放大组态二者结合IuI1I2()uu I1I2uu、O1uO2u输入信号输入信号 可以认为是可以认为是 ，利用叠加原理，分别计算利用叠加原理，分别计算 对对输出的贡献输

16、出的贡献 和和 ，然后合成，然后合成，即即 O1uO2u2I11RuR 24I21341RRuRRR 211RuR 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用3. 差分差分放大组态放大组态421O2I2343()1()1RRRuuRRR 1234RRRR OO1O2uuu O2fI1uRAuR 11satIsat22 RRUuURR 2I1I21()RuuR 2I1RuR 结论：结论：运放特性理想且外接元件运放特性理想且外接元件 参数满足特定条件差分运算放大参数满足特定条件差分运算放大器只对差模输入信号实现运算，器只对差模输入信号实现运算，输出无共模分量，且闭环增益仅输出无共模分

17、量，且闭环增益仅取决于外接电阻比。取决于外接电阻比。作用：抑制共模成分作用：抑制共模成分七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用3. 差分差分放大组态放大组态虚短路虚短路 id12RR 12ic2RRR 差模输入电阻差模输入电阻共模输入电阻共模输入电阻对于理想运放，共模输出电压为零，输出端相当于接地，对于理想运放，共模输出电压为零，输出端相当于接地，所以所以(R1+R2)与与(R3+R4)是并联关系。是并联关系。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用mV10011121001IbescourRRUV5mV

18、)100(5021001oOUu例例7-4 已知晶体管参数对称，已知晶体管参数对称， ， , 求求 。1001berk1IuOumV1. 1. 同相串联差分式高输入阻抗放大器同相串联差分式高输入阻抗放大器输入信号加于两个运放的同输入信号加于两个运放的同相输入端，相输入端，差分输入电阻近差分输入电阻近似为两个运放的共模输入电似为两个运放的共模输入电阻之和，提高了输入电阻。阻之和，提高了输入电阻。IuI1I2uu Ou33O1I222(1)RRuuRR 33I1I2212(1)(1)fRRRuuRRR 利用迭加原理，利用迭加原理， 分别作用于输入端分别作用于输入端I1I2uu、七、集成运算放大器原

19、理及应用七、集成运算放大器原理及应用7.4 集成运算放大器的应用举例集成运算放大器的应用举例1f32RRRR 3OI1I22(1)()RuuuR 双端输入，输入电阻为无穷大。双端输入，输入电阻为无穷大。3I2(1)RuR 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用2. 可编程增益放大器可编程增益放大器若若S1接通，则接通，则S11A 同相跟随器同相跟随器若若S2接通，则接通，则1OI234(1)RuuRRR 同相放大器同相放大器1234S2234RRRRARRR 若若S3接通，则接通，则1234S334RRRRARR 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用2.

20、2. 可编程增益放大器可编程增益放大器若若S S4 4 接通，则接通，则1234S44RRRRAR 结论：结论：放大器有放大器有4 4种增益水平，其大种增益水平，其大小取决于外电阻小取决于外电阻R R1 1R R4 4 ，改变电阻大，改变电阻大小即可改变增益。小即可改变增益。 如果在电路中接入译码器如果在电路中接入译码器B B对开关对开关 进行控制，则可以减少控制位数。进行控制，则可以减少控制位数。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用码控四段转换码控四段转换可编程增益放大器可编程增益放大器 为数字选为数字选通信号，译码输出通信号，译码输出后控制后控制 开关开关 的选通。的选

21、通。 10bb41SS七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用3. 测量放大器测量放大器 均为同相输入，具有双端输均为同相输入，具有双端输入、双端输出形式。入、双端输出形式。 为差分组态，实现减法运算。为差分组态，实现减法运算。21AA 、3AO1I1fuuR I2O2fuuR I1I2PPuua R O1O2uu fI1I2PP2(1)()Ruua R 2OO1O21()RuuuR 2fOI1I21PP2(1)()RRuuuRa R 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用3. 测量放大器测量放大器2fOI1I21PP2(1)()RRuuuRa R 输出与输入

22、之间成线性放输出与输入之间成线性放 大关系。大关系。调节电位器调节电位器 即可方便即可方便地改善增益。地改善增益。PPR 电路特点：电路特点： 输入电阻极高。输入电阻极高。 共模抑制比极高。共模抑制比极高。 增益调节方便。增益调节方便。 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用4. 全加器全加器fOI11RuuR 3ffI1I21123(1)RRRuuRRRR f1(1)RuR 利用线性叠加原理，得到利用线性叠加原理，得到1f23/RRRR ffOI1I212RRuuuRR 结论：结论： 对输出的贡献对输出的贡献只决定于只决定于 而与而与 无关，或者说无关，或者说 不不参与运算

23、。参与运算。 f2RRI2u31RR、31RR、能进行加法和减法运算的电路。能进行加法和减法运算的电路。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用将电路加以推广，可以得到进行加法运算和减法运算的全加器。将电路加以推广，可以得到进行加法运算和减法运算的全加器。如果所有输入网络与反馈网络的元件都如果所有输入网络与反馈网络的元件都是纯电阻，且满足是纯电阻，且满足2122D/mRRR1111Df/nRRRR fffOI11I12I111121nnRRRuuuuRRR 则则fffI21I22I221222mmRRRuuuRRR fI111njjjRuR fI212mRuR 七、集成运算放大

24、器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用例题分析例题分析例例7-57-5 试用一个运算放大器构成如下运算关系试用一个运算放大器构成如下运算关系OI2I124uuu 且要求每路输入电阻不小于且要求每路输入电阻不小于 。k10解：解：k151 RfR1f23/RRRR k203 R电路设计如右图，电路设计如右图，选择选择则则14R 2R60k ，f2R 30k 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用例例7-67-6 设电路和设电路和 、 波形如图所示。试画出波形如图所示。试画出 波形（提波形（提示：示：JFETJFET导通时的电阻可忽略不计）导通时的电阻可忽略不计）。IuGuOu

25、解：解：tGS(off)U 4T GuOu2I1RuR 2I1(1)RuR Iu 场效应晶体管夹断，运放组成加器电路场效应晶体管夹断，运放组成加器电路434TtT G0u 场效应晶体管导通，场效应晶体管导通，0 u u Ou2I1RuR Iu 34TtT OuIu 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用5. 积分器和微分器积分器和微分器（1）积分器）积分器I0i 1iu 1iFiIuROuFi u 0 IuR OdduCt OdduCt I1du tRC 结论：结论：输出电压与输入输出电压与输入电压的积分成正比。电压的积分成正比。利用积分器可以构成线利用积分器可以构成线性良好

26、的扫描电路。性良好的扫描电路。 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用例例7-77-7 电路如下图所示，求输出电压电路如下图所示，求输出电压 表达式。表达式。解：解：OuIuuR dduCt OuuR u O/2u OI2duutRC 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用例例7-87-8 电路如下图所示，输入电压电路如下图所示，输入电压 波形如下图所示，波形如下图所示， 设设 时，电容时，电容C C 上的初始电压为零，试画出上的初始电压为零，试画出 波形。波形。解：解：OuIu0 t输入信号是方波，采用分段积分输入信号是方波，采用分段积分。s100 tI1

27、Vu 10O1I01( )dutuRC 01( 1)d0.25tt 10 20st I1Vu O2O1I101( )(10)dtutuuRC 10121 d(4 0.2 )V5tt 输出波形输出波形七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用例例7-97-9 电路及输入电压电路及输入电压 波形如图所示，（波形如图所示，（1 1）说明场效应晶体）说明场效应晶体管管VTVT和二极管和二极管VDVD的作用；（的作用；（2 2）画出）画出 的波形，并标出其幅值。的波形，并标出其幅值。 IuOuI0u 解：解：VDVD截止，截止，VTVT导通，短路线导通，短路线OuI0u 0V VDVD导通

28、，导通，VTVT夹断，积分功能夹断，积分功能Ou11( 5)dttRC 5(1)Vt VDVD控制控制VTVT的工作的工作状态，状态，VTVT控制电控制电路的工作状态路的工作状态输出波形输出波形七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（2 2）微分器）微分器将积分器电路中电容和电阻的将积分器电路中电容和电阻的位置调换，就构成微分器。位置调换，就构成微分器。 OuIdduRCt 输出电压与输入电压的微分成正比。输出电压与输入电压的微分成正比。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用6. 6. 电压比较器电压比较器作用：判断输入信号电压之间的相对大小。作用：判断输入

29、信号电压之间的相对大小。输出只有两种稳定工作状态：输出只有两种稳定工作状态： 高电平输出高电平输出 ；低电平输出低电平输出 。OmaxUOminU（1 1）单限比较器）单限比较器IRuUOOmaxuUIRuUOOminuU参考电平参考电平七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用分析：分析：0OminVUV61 UV32 U21VDVD 、21AA 、5OmaxVU只要只要 中任有一个为高中任有一个为高电平，输出电平，输出 即为高电平；即为高电平； O1O2uu、只有只有 均为低电平，输均为低电平，输出出 才为低电平。才为低电平。 OuO1O2uu、Ou两个单限比较器构成的或门电

30、路两个单限比较器构成的或门电路七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用例例7-10 已知已知 的输出的输出 ， ， ， ， 为理想二极管。试分析电路的工作原理为理想二极管。试分析电路的工作原理。解：解：IuO1uO2uOuV32 U0OminVU36IVVu0OminVU0OminVU0OminVU0OminVU结论：结论：只有当只有当 取值介于取值介于36V间时，电间时，电路输出为低电平，路输出为低电平， ；IuO0Vu 否则，电路输出为高电平，否则，电路输出为高电平，O5Vu 5OmaxVUV61 U5OmaxVU5OmaxVU5OmaxVU七、集成运算放大器原理及应用七、

31、集成运算放大器原理及应用（2 2）迟滞比较器）迟滞比较器带有正反馈的比较器，又称施密特触发器。带有正反馈的比较器，又称施密特触发器。工作原理工作原理当当 从很负逐渐增大时，从很负逐渐增大时，Iu假设初始状态假设初始状态由于由于 很负，使得很负，使得 ，运放，运放输出为正向最大值，即输出为正向最大值，即Iu uuOOmaxuU此时此时 是参考电平和输出电压共同作用的叠加，是参考电平和输出电压共同作用的叠加，u 2Omax12RURR 1R12RuURR IHU 上门限电压上门限电压正反馈支路正反馈支路七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（2 2）迟滞比较器）迟滞比较器当当 从

32、很负逐渐增大到从很负逐渐增大到 时，时，IHUIu由于强正反馈，输出将跳变到负向最由于强正反馈，输出将跳变到负向最大值，即大值，即 OOminuU此时此时u 2Omin12RURR ILU 1R12RURR 下门限电压下门限电压减小减小 ，Iu输出电压仍维持在输出电压仍维持在 。直到直到 时，时， 才又跳变到正向最大值，即才又跳变到正向最大值，即OminUIILuUOOmaxuU 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（2 2）迟滞比较器）迟滞比较器 传输特性传输特性输入由小变大时的传输特性输入由小变大时的传输特性输入由大变小时的传输特性输入由大变小时的传输特性完整的传输特性

33、完整的传输特性七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（2 2）迟滞比较器）迟滞比较器12IHROmax1212RRUUURRRR 12ILROmin1212RRUUURRRR 迟滞比较器存在两个比较门限，迟滞比较器存在两个比较门限， 两者之差为两者之差为 上门限电压上门限电压下门限电压下门限电压Iu IHILUU 2OmaxOmin12()RUURR 门限宽度门限宽度迟滞比较器又称为双限比较器迟滞比较器又称为双限比较器七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用7. 波形产生电路波形产生电路（1 1）正弦波文氏桥振荡器）正弦波文氏桥振荡器桥形桥形RC网络接在输出端

34、与同相输网络接在输出端与同相输入端之间，则起振条件是相移等入端之间，则起振条件是相移等于零。于零。零相移桥式振荡器零相移桥式振荡器 1Z2Z111jRC 221/()jRC uBfoUU 212ZZZ 22211222/(1j)1/ j/(1j)RR CRCRR C 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（1 1）正弦波文氏桥振荡器）正弦波文氏桥振荡器21221122111jRRR (C / C )( RR C/C )uB要求要求 和和 之间相移在某个频率上为零，则虚部为零，之间相移在某个频率上为零，则虚部为零， fU oU 0122011R R CC 0 212101CCR

35、R 12RR C R 12CC 012fRC振荡频率振荡频率31 uB满足幅度平衡条件的运满足幅度平衡条件的运放的闭环增益应等于放的闭环增益应等于3 3。 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（1 1）正弦波文氏桥振荡器）正弦波文氏桥振荡器012fRC振荡频率振荡频率31 uBRC串并联网络的频率响应特性曲线串并联网络的频率响应特性曲线 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（2 2）方波发生器）方波发生器脉冲和数字系统的信号源。脉冲和数字系统的信号源。运放以运放以比较器比较器方式工作。方式工作。利用电容两端电压利用电容两端电压 和和 相比较，来决定输出相

36、比较，来决定输出 是高电平是高电平还是低电平。还是低电平。Cu)(u uOu如果如果 为高电平，则对电容为高电平，则对电容C C 充电，使充电，使 增加；增加；OuCu如果如果 为低电平，则电容为低电平，则电容C C 放电，使放电，使 减小。减小。OuCu电容两端电压的变化又使输出不断翻转，得到方波。电容两端电压的变化又使输出不断翻转，得到方波。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（2 2）方波发生器）方波发生器( )Cut瞬态电路三要素公式瞬态电路三要素公式()Cu (0 )( )etCCuu ()Cu ZDUU (0 )Cu LU 1ZD12()RUURR 1()CuT

37、HU LU 1ZD12()RUURR RC 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（2 2）方波发生器）方波发生器1T1(0 )( )ln( )( )CCCCuuu Tu 122ln(1)RRCR2T1T T12TT 12T 1222ln(1)RRCR 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用对称的方波和三角波发生器电路。对称的方波和三角波发生器电路。21314P1PRRfTR R C RA A1 1为迟滞比较器，为迟滞比较器，A A2 2为反相为反相积分器，共同组成正反馈电积分器，共同组成正反馈电路，形成自激振荡，由路，形成自激振荡，由A A1 1输输出方波

38、，出方波，A A2 2输出三角波。输出三角波。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用8. 8. 模拟电感电路模拟电感电路3I i23UUR 2I 1U 22iI RU i22i3UURUR iI 1I i11UUR 2i13LjRUR RR C iZiiUI 132jLR R RCR ij L iL13L2R R RCR 此电路实质上是一模拟电感电路此电路实质上是一模拟电感电路七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用i2i1LUUURj C 9. 9. 恒流源电路恒流源电路求证：当满足求证：当满足 时，时， 与负载电阻与负载电阻 无关。无关。 1324/RRR

39、R LiLR证明：证明：u 2LO2L4/ / /RRuRRR u 3I13RuRR 1O113RuRR u 14R Ru 23R R u LI2RuR LuR LiI2uR 恒流源恒流源七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用双电源供电双电源供电单电源供电单电源供电实质区别：电位基准不同实质区别：电位基准不同电位基准发生了变化，集成运放的允许工作条件也将跟电位基准发生了变化，集成运放的允许工作条件也将跟着变化。着变化。 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用10.10. 单电源供电运放电路单电源供电运放电路例例7-117-11 下图所示的是单电源供电的交流放

40、大器。试分下图所示的是单电源供电的交流放大器。试分 析其工作原理，并求出析其工作原理，并求出 。OIuu七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用直流通路直流通路电路中的直流电压为电路中的直流电压为 ，为保证共模输入电，为保证共模输入电压和输出电压落在正常范围内，压和输出电压落在正常范围内， 引入了深度负反馈，以引入了深度负反馈，以稳定直流输出电压。稳定直流输出电压。 2CC12()RURR 3R解：解：交流通路交流通路O3I41uRuR 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用7.5 7.5 有源滤波器有源

41、滤波器一种具有特定频率响应的放大器。一种具有特定频率响应的放大器。在运算放大器的基础上增加一些在运算放大器的基础上增加一些R R、C C 等无源元件而构成。等无源元件而构成。通常分为：低通滤波器（通常分为：低通滤波器（LPFLPF）、高通滤波器（）、高通滤波器（HPFHPF）、带通滤）、带通滤波器（波器（BPFBPF）、带阻滤波器（）、带阻滤波器（BEFBEF）和全通滤波器（）和全通滤波器（APFAPF） 5 5种滤波器幅频特性曲线种滤波器幅频特性曲线 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（1 1）低通滤波器）低通滤波器功能：使低于某一频率功能：使低于某一频率( (如如f

42、f0 0) )的信号能通过，而高于的信号能通过，而高于f f0 0 信号不能通过。信号不能通过。 一阶有源低通滤波器（反相型）一阶有源低通滤波器（反相型） fZ21/jRC 221Rj R C (j )uA oiUU f1ZR 21211 jRRRC 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用（1 1）低通滤波器）低通滤波器of2i1121j1juUZRA ()URRR C 0f01jA 0f01jAff 0f21ARR 021 ()R C 021 (2)fR C 归一化的幅频特性归一化的幅频特性 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用目的：提高增益和带负载能力

43、目的：提高增益和带负载能力方法：方法：可将可将RCRC无源网络接到运放的同相输入端无源网络接到运放的同相输入端 o0f2i1001j(1)1j1juUARA ()UR 缺点：滤波效果不够好。理想的缺点：滤波效果不够好。理想的 低通滤波器低通滤波器, ,其幅频特性应其幅频特性应 该呈矩形。该呈矩形。七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用上图所示低通滤波器的幅频上图所示低通滤波器的幅频特性，在特性，在 时有时有3dB3dB衰衰减；而当减；而当 时，以时，以-20dB/-20dB/十倍频程的速率下十倍频程的速率下降，衰减不够快。降，衰减不够快。 0ff 0ff 七、集成运算放大器原理及应用七、集成运算放大器原理及应用二阶有源低通滤波器电路二阶有源低通滤波器电路AiUUR AUUR U 节点节点A A：Ao1 jUUC AUUR 0 o0fUA 节点节点B B：1 j