17chapter17集成运算放大器

第17章 集成运算放大器集成运算放大器的简单介绍运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在波形产生方面的应用运算放大器在信号测量方面的应用集成功率放大器运算放大电路中的负反馈使用运算放大器应注意的几个问题本章要求了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作原理。理解电压比较器的工作原理和应用。第17章 集成运算放大器17.1

集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。17.1.1

集成运算放大器的特点特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸Auo

高:80dB~140dBrid

高:105

~

1011Wro

低:几十W

~

几百WCMRK

高:70dB~130dB集成运放的符号：uo–u

。。u+。Auo–

+++UCC–UEED+UCCuo–UEEu+17.1.2

电路的简单说明输入级 中间级输出级同相输入端输出端反相输入端u–输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差放。中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。17.1.3

主要参数6.

共模输入电压范围UICM运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。最大输出电压UOPP能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。开环差模电压增益Auo运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。输入失调电压UIO愈小愈好输入失调电流IIO输入偏置电流IIB17.1.4

理想运算放大器及其分析依据1.

理想运算放大器Auo

fi

¥

，

rid

fi

¥

，rofi

0

，

KCMRfi

¥uo=

f

(ui)线性区：uo

=

Auo(u+–

u–)非线性区：u+>u–

时，uo

=+Uo(sat)u+<u–

时，uo

=–Uo(sat)+Uo(sat)2.

电压传输特性uo理想特性实际特性uo++¥+uu–+UCC–UEE–D线性区u+–

u–饱和区–Uo(sat)O3.

理想运放工作在线性区的特点因为uo

=Auo(u+–u–)所以(1)差模输入电压约等于0即

u+=

u–

,称“虚短”(2)输入电流约等于0即i+=i–»0,称“虚断”Auo越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。uou–u+i––

∞++i+Du

–

u+

–电压传输特性uo线性区–Uo(sat)+Uo(sat)O4.

理想运放工作在饱和区的特点电压传输特性u+–

u–uo–Uo(sat)

输出只有两种可能,+Uo(sat)或–Uo(sat)当

u+>

u–

时，

uo

=

+

Uo(sat)u+<u–

时，uo

=–Uo(sat)不存在“虚短”现象i+=i–»0,仍存在“虚断”现象+Uo(sat)O饱和区17.2

运算放大器在信号运算方面的运用集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和除法等运算。运算放大器工作在线性区时，通常要引入深度负反馈。所以，它的输出电压和输入电压的关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数，而与运算放大器本身的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构形式，就可以实现不同的运算。17.2.1

比例运算1.反相比例运算（1）电路组成11Ri

-u

-

ui

=FfRu

-

u-

oi

=以后如不加说明，输入、因虚短,所以u–=u+=0，称反相输入端“虚地”—反相输入的重要特点ifii–i+uoRF1

R1+ui+–

R2–++¥–D（2）电压放大倍数因虚断，i+=

i–

=

0

，所以

i1

»

if输出的另一端均为地(^)。因要求静态时u+、u–对地电阻相同，所以平衡电阻R2

=R1

//RF动画17.2.1

比例运算电压放大倍数uoFui+–

R2

–++¥–D+¯-R1－反馈电路直接从输出端引出—电压反馈输入信号和反馈信号加在同一输入端—并联反馈1.反相比例运算反馈信号使净输入信号减小—负反馈R电压并联负反馈输入电阻低，共模电压»0结论：①

Auf为负值，即uo与ui

极性相反。因为ui

加在反相输入端。②

Auf只与外部电阻R1、RF有关，与运放本身参数无关。③

|

Auf

|

可大于1，也可等于1

或小于1

。④因u–=u+=0

，所以反相输入端“虚地”。⑤电压并联负反馈，输入、输出电阻低，ri

=R1。共模输入电压低。例：电路如下图所示，已知

R1=10kW

，RF

=50kW

。求：1.

Auf

、R2

；2.

若R1不变，要求Auf为–10，则RF

、R2

应为多少？解：1.

A=

–

R

⁄Ruf

F

1=

–50

⁄10

=

–5R2

=

R1

⁄RF=10

·50

⁄(10+50)=

8.3

kW2.

因Auf

=–RF

/R1

=–RF

⁄10=–10故得RF

=–Auf

·

R1

=–(–10)

·10

=100

kWR2

=

10

·

100

⁄(10

+100)

=

9.

1

kWoRFuiR1++u–

R2

–++¥–D2.

同相比例运算（1）电路组成1

FR

+

Ru

=

1

u-

o（2）电压放大倍数因虚断，所以u+=uiRR1Ruo

=

(1

+

F

)ui1iRuAuf=

1

+

RF=

uo+uoRF+uiR2R1––++¥–D因虚短，所以u–=ui

，反相输入端不“虚地”因要求静态时u+、u-对地电阻相同，所以平衡电阻R2=R1//RFu+u–2.

同相比例运算电压串联负反馈输入电阻高共模电压=ui¯¯输入信号和反馈信号分别加两个输入端—串联反馈反馈电路直接从输出端引出—电压反馈电压放大倍数因虚短，所以u–=ui

，反相输入端不“虚地”¯1iRuAuf=

1

+

RF=

uoi1RRFuo

=

(1

+

)u反馈信号使净输入信号减小—负反馈RFR2R1+ui+uo––++¥–D动画结论：①

Auf为正值，即uo与ui极性相同。因为ui加在同相输入端。②

Auf只与外部电阻R1、RF

有关，与运放本身参数无关。③Auf

≥1

，不能小于1

。④

u–=u+≠0

，反相输入端不存在“虚地”现象。⑤电压串联负反馈，输入电阻高、输出电阻低，共模输入电压可能较高。当R1=¥

且RF

=0

时，uo

=ui

，Auf

=1，称电压跟随器。RF+–+D由运放构成的电压跟随器R输1

入电–阻¥

高、输出+

电阻低，其+跟随性u能o

比ui射极R输2

出器更好。–uo+ui+–––

¥++D左图是一电压跟随器，电源经两个电阻分压后加在电压跟随器的输入端，当负载RL变化时，其两端o电压u

不会随之变化。uo+–++¥–D15kWRL15kW例：+15V7.5kW负载电流的大小与负载无关。1RuiL

=

i1

=

-

-例2：负载浮地的电压-电流的转换电路能测量较小的电压；输入电阻高，对被 测电路影响小。流过电流表的电流1=

U

xGRIIGR2R1+Ux–++¥–DRLuiR2+–++¥–DiLi1

R11Ru=

-

i

17.2.2

加法运算电路1.

反相加法运算电路因虚短,u

=

u =

0RF–

+u

u

uRi1

Ri

2平衡电阻：R2=

Ri1

//

Ri2

//

RFii1ifF=

u-

-

uoi

2ui1

-

u-

+

ui

2

-

u-i1RR

Rui2RFui1ii2

Ri2Ri1++¥–DR2+uo

故得

i

1

+

i

2

=

-

o

–因虚断，i–=0所以

ii1+

ii2

=

if动画2.

同相加法运算电路方法1:

根据叠加原理ui1单独作用(ui2＝0)时，i1

i

2

i

2

ui1RR

+

Ru

=¢+同理，ui2单独作用时+RRuo¢

=

(1

+

F

)u¢+u¢=

?i

2i

2i11Fo)Ri1=

(1

+uRR

R

+

Ru¢R11R

RRi1

+

Ri

2=

(1

+

F

)

i

2

ui1)(i

2i

2i1i1i

2i11Fou

)Ri1Ri

2RR

+

Ru

+R

R

+

Ru

=

(1

+ui2uoRFui1Ri2Ri1–

¥+

+DR1+–动画方法2：i

2i

2i1Ri1i1i1

i

2Ri

2uR

+

Ru

+R

+

Ru

=++uo

=

(1

+)uRR1FRi2平衡电阻：Ri1

//

Ri2=

R1

//

RFu+)(i1

i

21

i1

i

2

i1

i

2Fu

)Ri1Ri

2ou

=

(1

+Ru

+R

R

+

R

R

+

Ru+=?也可写出u–和u+的表达式，利用u–=u+的性质求解。uoRFui1ui2Ri1–

¥+

+DR1+–输入电阻低；共模电压低；当改变某一路输入电阻时，对其它路无影响；同相加法运算电路的特点：1.

输入电阻高；2.

共模电压高；对其它路有影响；ui

2

)3.

当改变某一路输入电阻时，u)(i

2i1Ri1i

2i11Ri

2RFou

=

(1

++

Rui1

+

RR

R

+

R反相加法运算电路的特点：ui2RFui1Ri2Ri1–

¥+

+DR1+uo–i2RFui1Ri2Ri1++¥–DR2+uo–i

22

3uR

+

R=

3

u+由虚短可得：u-=u+R3ui2

R2–

¥+

+DR1+uo–+ui1

+–

–如果取R1=R2

，R3

=RF(ui

2

-

ui1

)FoRR如

R =

R

=1R =

R则：u

=1

2

3

F则：uo

=

ui

2

-

ui1R2

//

R3=

R1

//

RF输出与两个输入信号的差值成正比。17.2.3

减法运算电路RF

常用做测量分析方法1：放大电路由虚断可得：R)i11Fi

231

2Fou

)RRRu

-R3R

R

+

Ru

=

(1

+11

F+

uo

-

ui1i

1RR

+

R=

uu-

=

ui

1

+

uR1动画分析方法2：利用叠加原理减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相比例运算电路的叠加。+=

(1

+¢)uRRu1Foi

2R31R R2

+

R3=

(1

+

RF

)ui11Fi

2R31R R2

+

R3=

(1

+

RF

)uRRu

-u+i11FouRRu¢=

-uo

=

uo¢+

uo¢ui2+uoRFR3R2–

¥+

+DR1ui1

+–+––由虚短及虚断性质可得i =

i1

fdt=

CRF1dtFduC

=

-CR

Cu

dt1i1

Fou

=

-dtduoduCFFi

=

C1i1i

=uiRu17.2.4

积分运算电路if=?ifuoCFR2i1

R1+ui+––++¥–DuC+

–当电容CF的初始电压C

0为

u

(t

)

时，则有

1

Fo

iu

dt

+

u

(t

)C

o

0R

C

1

u

=

-tt1o

oiu

dt

+

u

(t

)R1CF0tt=

-动画若输入信号电压为恒定直流量，即ui=Ui

时，则u

=

-R

C1i1

FouitO1

FiUU

dt

0

£

t

£

–

UOM

R

C积分饱和线性积分时间线性积分时间–Uo(sat)uotO+

Uo(sat)ui

=

Ui

>

0ui

=

–Ui

<

0采用集成运算放大器组成的积分电路，由于充电电流基本上是恒定的，故uo是时间t的一次函数，从而提高了它的线性度。输出电压随时间线性变化Ui–Ui将比例运算和积分运算结合在一起，就组成比例-积分运算电路。uoCui2R1++–

R

–++¥–DF

RFifi1电路的输出电压1i

dt

)F

1C=

-(

R

i

+

1F1iu

dt

)i=

-( F

u

+R1

R1CFRuo

=

-(

RF

if

+

uC

)上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分这种运算器又称PI

调节器,常用于控制系统中,以保证自控系统的稳定性和控制精度。改变RF

和CF，可调整比例系数和积分时间常数,以满足控制系统的要求。17.2.5

微分运算电路RFdtdu

u

o

C1

i

=

-dtduiuo

=

-RFC1if1i

C1由虚短及虚断性质可得i1

=

if+uiRF+uo–

R2–++¥–DuitUiO–UiuotO动画比例-微分运算电路—PD调节器上式表明：输出电压是对输入电压的比例-微分控制系统中，PD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。uo

=

-RF

iff

R

Ci

=

i

+

idtduR=

uii1+

C1)i1FdtduRRui

+

RFC1uo

=

-(iCC1uiRF++uo–

R2–++¥–DiRR1if17.3

运放在信号处理方面的应用17.3.1

有源滤波器滤波器是一种选频电路。它能选出有用的信号，而抑制无用的信号，使

一定频率范围内的信号能顺利通过，衰减很小，

而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减很大。无源滤波器：由电阻、电容和电感组成的滤波器。缺点：低频时体积大，很难做到小型化。有源滤波器：含有运算放大器的滤波器。优点：体积小、效率高、频率特性好。按频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等。1.

有源低通滤波器RFw

01

+

F

R11

+

F

R1UoU

i1

+

j

w1

+

jw

RC==RRi1UR

-

jw

C=

w

C

U=

U+

C+RRU1=

(1

+

F

)U设输入为正弦波信号,则有-

j

1o称为截止角频率0

=

RC1式中

:

wui+uouCRC+¥–DR1–+++––故：0w

0R11

+

RFU

i

(jw

)T

(jw

)

=

Uo

(jw

)

=1

+

j

w若频率w

为变量，则电路的传递函数w

0Auf01

+

j

w=当w

=¥

时,w

01

+

(

w

)2AT

(jw

)

=

uf

0

uf0当w

=

0时,

T

(jw

) =

A当w

=

w

时,

T

(jw

)

=2Auf0T

(jw

)

=

0其模为1Auf020幅频特性uf0|

T(jw)

||

A

|w

wO当w

>w0时，|

T(jw)|

衰减很快显然，电路能使低于w0的信号顺利通过，衰减很小，而使高于w

0的信号不易通过，衰减很大，称一阶有源低通滤波器。ui二阶有源低通滤波器。C+¥+–DR1+uo–为了改善滤波效果，使w

>w0

时信号衰减得更快些，常将两节RC滤波环节串接起来，组成+–RRC一阶二阶21uf0A|

Auf0

||

T(jw)

|w0

w幅频特性RFO2.

有源高通滤波器RFw1

-

j

w

0jw

RCR1RFR11RF1

+1

+1

+==UoU

ii1R

-

jw

CURU=++RRU1=

(1

+

F

)Uo称为截止角频率RC10式中

:

w

=+uoR++¥–DR1–+ui

C–故：设输入为正弦波信号，则有可见，电路使频率大于w0

的信号通过，而小于w0的信号被阻止，称为有源高通滤波器。当w

=0时,w1

+

(w

0

)2AT

(jw

)

=

uf

0

当w

=

¥

时,

T

(jw

) =

Auf0T

(jw

)

=

0w1

-

j

w

0U

i

(jw

)T

(jw

)

=

Uo

(jw

)

=R11

+

RF若频率w

为变量，则电路的传递函数1

-

j

w

0Auf0=其模为0当w

=

w

时,

T

(jw

)

=2Auf0幅频特性uf021Aw0|

Auf0

|w|

T(jw)

|wO模拟开关模拟输入信号1.

电路17.3.2

采样保持电路SuC+–+ui–uo+––

¥+

+D采样保持电路，多用于模-数转换电路（A/D）之前。由于A/D转换需要一定的时间，所以在进行A/D转换前必须对模拟量进行瞬间采样，并把采样值保存一段时间，以满足A/D

转换电路的需要。用于数字电路、计算机控制及程序控制等装置中。控制信号电压跟随器采样存储电容2.

工作原理17.3.2

采样保持电路1.

电路采样阶段：

u

为高电平，

S

闭合(场效应管导通)，Gui对存储电容C充电，uo=uC

=ui

。保持阶段：uG为0，S

断开(场效应管截止)，输出保持该阶段开始瞬间的值不变。

采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。uitou

采样脉冲GtoSuC+–+ui–uo+––

¥+

+D17.3.3

电压比较器电压比较器的功能：电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的大小和极性。用途：数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合。运放工作在开环状态或引入正反馈。理想运放工作在饱和区的特点：1.

输出只有两种可能+Uo(sat)或–Uo

(sat)当u+>u－时，uo=+Uo(sat)u+<u－时，uo=–Uo(sat)不存在“虚短”现象2.

i+=

i－

»

0仍存在“虚断”现象uou+–

u––Uo(sat)电压传输特性+Uo(sat)饱和区O电压传输特性–Uo(sat)+Uo(sat)运放处于开环状态当u+>u–时，uo=+Uo

(sat)u+<u–

时，uo=–Uo

(sat)1.

基本电压比较器uiuoOURUR+uo+uiR2–

¥+

+DR1–+–

–即

ui<UR

时，uo

=

+Uo

(sat)ui

>UR

时，uo

=–Uo

(sat)可见，在

ui

=UR

处输出电压

uo

发生跃变。阈值电压(门限电平)：输出跃变所对应的输入电压。参考电压动画uitOURuot+Uo

(sat)O–Uo

(sat)t1

t2单限电压比较器：当ui

单方向变化时，uo

只变化一次。UR+uo+uiR2–

¥+

+DR1–+––电压传输特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURui

>UR，uo=+

Uo

(sat)ui

<UR，uo=

–Uo

(sat)UR+uo+uiR2–

¥+

+DR1–+–

–ui+uoR2–

¥+

+DR1–+UR

+–––Uo(sat)+Uo(sat)uiOUR电压传输特性uo输入信号接在反相端输入信号接在同相端–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURUR+uo+uiR2–

¥+

+DR1–+––uUR

uiR2–

¥+

+DR1+o–++––t+Uo(sat)O–Uo(sat)uo输入信号接在反相端输入信号接在同相端uitOURuot+Uo

(sat)O–Uo

(sat)t1

t2输出带限幅的电压比较器UZ–UZou

'

RDZURuoR2–

¥+

+DR1+ui++–

––电压传输特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURu

<U

时，u'=+Ui

R

o o

(sat)ui

>UR

时，uo'=–Uo

(sat)设稳压管的稳定电压为UZ，忽略稳压管的正向导通压降则ui

<UR，uo

=UZui

>UR，uo

=

–UZ过零电压比较器利用电压比较器将正弦波变为方波UR+uo+uiR2–

¥+

+DR1–+––电压传输特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoORU

=

0tuiOtuo+Uo(sat)O–Uo(sat)2.

滞回比较器无法显示该图片。下门限电压电路中引入正反馈提高了比较器的响应速度；输出电压的跃变不是发生在同一门限电压上。RFU

+¢>

U

+¢上门限电压u-

=

ui当uo

=+Uo(sat)，则当uo

=–Uo(sat)，则门限电压受输出电压的控制R2ui+–

¥DR1+uo––-+

¯－+上门限电压U'+：ui

逐渐增加时的门限电压下门限电压U"+：ui

逐渐减小时的门限电压uiuoO+Uo(sat)–Uo(sat)电压传输特性uitOuot+Uo(sat)O–Uo(sat)U

+¢+U

¢两次跳变之间具有迟

滞特性——滞回比较器RFR2–

¥+

+D+uoR1–+ui–根据叠加原理，有o(sat)(–U

)R2

+

RFR2RR2

+

RFRFRU

+u

=改变参考电压UR，可使传输特性沿横轴移动传输特性不再对称于纵轴，可见：U

¢

„U

¢+ +UR–RF+

R2ui–

¥+

+D+uoR1–+–uiO–Uo(sat)uo+Uo(sat)

电压传输特性当参考电压UR不等于零时定义：回差电压ΔU

=U

+¢-U

+¢

=o(sat)R2

+

RF2R2U结论：调节RF

或R2

可以改变回差电压的大小。改变UR可以改变上、下门限电压，但不影回差电压DU。与过零比较器相比具有以下优点：改善了输出波形在跃变时的陡度。回差提高了电路的抗干扰能力，DU越大，抗干扰能力越强。电压比较器在数据检测、自动控制、超限控制报警和波形发生等电路中得到广泛应用。·

6V

=

2V10

+

2010例：电路如图所示，–Uo(sat)

=±6V，UR

=5V，RF

=20kW

，R2

=10kW

，求上、下门限电压。解：对图（1）+上门限电压U

¢=·

(-

6)V

=

-2

V10

+

2010+下门限电压U

¢=RF（1）R2–

¥+

+D+uoR1–+ui–UR–RF+

R2ui–

¥+

+D+uoR1–+–（2）例：电路如图所示，–Uo(sat)

=±6V，UR

=5V，RF

=20kW

，R2

=10kW

，求上、下门限电压。解：对图（2）RF（1）R2–

¥+

+D+uoR1–+ui–UR–RF+

R2ui–

¥+

+D+uoR1–+–（2）·

(-

6)V

=

1.33V20

10·

5

+10

+

20

10

+

2020

10·

5

+ ·

6V

=

5.33V10

+

20

10

+

20+U

¢

=+U

¢=RF（1）R2–

¥+

+D+uoR1–+ui–UR–RF+

R2ui–

¥+

+D+uoR1–+–（2）uiuo-6-2

O26图(1)的电压传输特性图(2)的电压传输特性uoO-661.33ui5.3317.4

运放在波形产生方面的应用波形发生器的作用：产生一定频率、幅值的波形（如正弦波、方波、三角波、锯齿波等）。特点：不用外接输入信号，即有输出信号。17.4.1

矩形波发生器1.

电路结构由滞回比较器、RC充放电电路组成，电容电压uC

即是比较器的输入电压，R电阻R

两端的电压U

即是比较器2的参考电压。2.

工作原理设电源接通时，uo

=+Uo(sat)

，uC(0)=0。uo

通过RF

对电容C充电，uC

按指数规律增长。FC–u

+R1R2–

¥+

+D+uo–C充电R–

UR

+当uo

=+Uo(sat)时，C电容充电，

u

上升，RU

R

=

2

Uo(sat)R1

+

R2当uC=UR

时，uo

跳变成–Uo(sat)2

FR

o(sat)R2R

+

R-

U

=

-

UC电容放电，

u

下降，当uC=–UR

时，uo

跳变成+Uo(sat)

，电容又重新充电。2.

工作原理C–u

+R1R2–

¥+

+D+uo–C充电RF–

UR

+FC

放电RC–u

+R1R2–

¥+

+D+uo––

UR

+动画3.

工作波形充电uouCRCt-4.

周期与频率

T

=

T1+T2电容充放电过程，uC

的响应规律为uC

(t

)=

uC

(¥

)+

[uC

(0+

)-

uC

(¥

)]eT–Uo(sat)+

Uo(sat)放电t1

t2

t3T1

T2

-U

RRU在充电过程中o(sat)2

FR2o(sat)o(sat)F2R2RuC

(0+

)=

-U

=

-R

+

RuC

(t2

)=

U

R

=

UUR

+

RCu

(¥

)=

+U在放电过程中o(sat)F2R2RC

3u

(t

)=

-U

=

-o(sat)o(sat)R2

+

RFR2RuC

(0+

)=

U

=UR

+

RUCu

(¥

)=

-U矩形波的周期T

=T1

+T2R2R2

=

2RC

ln 1

+1

F

矩形波的频率=F

2R2

2RC

ln1

+RT

矩形波常用于数字电路中作为信号源f

=1充放电时间常数相同：t=RC17.4.3

三角波发生器1.

电路结构A1：滞回比较器

A2：反相积分电路因u–=0

，所以当u+=0

时，A1状态改变CR3

uo1R2–

¥DR6uoR5R4+–+¥–DA+2+

A+1R1

DZ2.

工作原理A1：滞回比较器因u-=0

，所以当u+=0时，A1状态改变o1

2o1R1

+

R2R2+1R

+

RR1u

+

u

=

0当

u

=Z1

1o

o1RR=-R2

(–U

)时，即当u

=

-

R2

u输出

uo1

改变(+UZ跃变到–UZ或

–UZ跃变到

+UZ)，同时积分电路的输入、输出电压也随之改变。Co1ZR2+¥–DR6uoR5R3

u

R4–+

+–

¥D+

A2+

A1R1

D动画TT1

T24.

周期与频率T

=T1+

T2

=2T1

=

2T2R12T

4R

RCf

=

1

=UZRCU

ZURRT1

=

T2

=

2Z12t3.

工作波形uoZ1 2

URR

UZZ12

UR–OR

-改变比较器的输出uo1、电阻R1、R2即可改变三角波的幅值。改变积分常数RC

即可改变三角波的频率。动画uo117.4.3

锯齿波发生器CR3

uo1R2–

¥DR6uoR5R4–+¥–DA+2+

A+1R1

DZ三角波发生器CR3R2+–

¥DR6uoR5+–+¥–D+

A2A+1R1

DZu

R4o11.

电路

D

R'4在三角波发生器的电路中，使积分电路的正、反向积分的时间常数不同，即可使其+输出锯齿波。2.

波形17.4.3

锯齿波发生器CR3R2+–

¥DR6uoR5+–+¥–D+

A2A+1R1

DZu

R4o1D

R4'1.

电路tUZZR1R2

UZ–1UR2-

R

U

Zuouo1Ouo动画17.5

运放在信号测量方面的应用在自动控制和非电测量等系统中，常用各种传感器将非电量(如温度、应变、压力和流量等)的变化转换为电信号(电压或电流)，而后输入系统。但这种非电量的变化是缓慢的，电信号的变化量常常很小(一般只有几毫伏到几十毫伏)，所以要将电信号加以放大。测量放大电路的作用是将测量电路或传感器送来的微弱信号进行放大，再送到后面电路去处理。一般对测量放大电路的要求是输入电阻高、噪声低、稳定性好、精度及可靠性高、共模抑制比大、线性度好、失调小、并有一定的抗干扰能力。测量放大器的原理电路1

2

1=R

+

2R

Ruo1

-

uo

2

ui1

-

ui

2o

2-

u

)o1oR4R14i

2i1uoi=

uoR

R=

-

R6

(1

+

2R2

)u

u

-

uAuf=ui1∞+∞uuo1o2

R6uo

u

=

-

6

(uR6R4R4++∞R

R21

R2+ui2ui++A2+A1+3DDD–––

A

+––––+对A1和A2有3对A

有i

2i1(u

-

u

)1246

1oR

RR

R

+

2

R所以

u

=

-改变R1的阻值，即可调节电压放大倍数17.6

集成功率放大器使喇叭相当于纯电阻负载去耦，防止低频自激消振，防止高频自激集成功放LM386接线图特点:工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。+∞.23ui。+。_+4

7

+58+。+UCCLM386++uo+_17.7

运算放大器电路中的负反馈17.7.1

并联电压负反馈ifiduoRFuiR1++–

R2––

¥+

+DRL-¯

i1设输入电压ui为正，各电流的实际方向如图差值电流id

=i1

–ifif

削弱了净输入电流(差值电流)——负反馈反馈