电工及其电子基础 5

《电工电子技术基础》（第六版）电子教案

授课内容：项目9集成运放与负反馈放大器的认识授课教师[]授课时间202-202学年第周授课时数8学时(360min)本项目重点与难点解析教学重点·KeyPoints1.集成运算放大器的组成及理想集成运放。2.集成运放的两个工作区域及其工作条件。3.“虚短”和“虚断”的特点。4.负反馈的四种组态及其特点教学难点·Challenges1.集成运放的两个工作区域

及其工作条件。3.“虚短”和“虚断”的运

用。教学方法多样化教学方法讲授法(Lecture)系统讲解核心概念、理论知识，夯实基础。案例分析法(CaseStudy)深入剖析经典案例，引导学生运用理论知识进行拆解分析。小组讨论法(GroupDiscussion)组织学生分组研讨特定议题，鼓励观点表达与思想碰撞。互动问答法(Q&A)贯穿课堂始终，即时解答疑问，检验并巩固阶段性学习效果。📚教学过程设计(360分钟)环节一：课程导入与回顾（5分钟）01.点名与问候完成课堂常规考勤签到，建立有序的课堂秩序。

与同学们进行亲切的课前问候，拉近师生距离，营造轻松、专注的课堂氛围，为新知识学习做好铺垫。02.回顾旧知快速回顾上一课时教学内容，复述核心内容与关键知识点。

通过提问，自然引出本次课程内容的主题。03.情境设问引导思考，你会想到什么？

为什么？，从而激发探究的兴趣。（教学过程设计(360分钟)环节二：核心内容讲解|（240分钟）讲解定义深入阐释阐述重要性结合真实案例，说明作用。介绍理论系统讲解。项目9集成运放与负反馈放大器【知识目标】1.了解集成运算放大器的组成及理想集成运放技术指标。2.了解集成运算放大器主要参数的意义。3.了解集成运放的两个工作区域及其工作条件。4.了解集成运放工作于线性区域时“虚短”和“虚断”的特点。5.了解反馈的概念，掌握负反馈的四种组态及其特点。【技能目标】1.能根据实际应用选择专用集成运放。2.会用集成运放组成实际电路。3.会判断负反馈的四种组态，会分析带有负反馈电路的特点。

返回主目录9.1.1集成运放的电路组成

集成运放的原理框图集成运算放大器的电路符号图

9.1.2集成运放的主要参数

1、开环差模电压放大倍数Aud。2、共模抑制比KCMR。3、差模输入电阻rid。4、输出电阻ro。5、输入失调电压Uio。6、输入偏置电流Iib。7、输入失调电流Iio。8、最大差模输入电压Uidmax。9、最大输出电压Uodmax。

9.1.3集成运放的两个工作区域

1、线性区2、非线性区集成运放的传输特性3.理想集成运放的条件Aud=∞rid=∞

KCMR=∞ro=04.理想集成运放线性区的特点u+-u-=0，即u+=u-（虚短）

ii=0（虚断）9.2集成运放的线性应用

1.反相比例运算电路反相比例运算电路

反相比例运算电路的电压放大倍数反相比例运算电路的电压放大倍数电路的输入电阻为：电路的输出电阻很小，可以认为：Ro=0

2.反相加法运算电路

反相加法运算电路

3.差分减法运算电路

差分减法运算电路

当R1=R2=R3=Rf时，则输出电压：4.同相比例运算电路

同相输入放大电路电压跟随器

同相比例运算电路的电压放大倍数

同相比例运算电路的电压放大倍数：同相比例放大电路的输入电阻为：

Rif=(1+AodF)Rid

电路的输出电阻很小，可以认为：Ro=0

9.3集成运放的非线性应用

9.3.1电压比较器

1.过零电压比较器

比较器将正弦波转换为矩形波

输出限幅的比较器

(a)电路(b)传输特性

2.滞回比较器

滞回比较器(a)电路(b)传输特性(c)实际的传输特性

9.3.2矩形波发生器

9.4负反馈放大器9.4.1反馈的基本概念1.反馈在电子系统中，把放大电路的输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部，通过某些元件和网路（称为反馈网络），反送到输入回路中，从而构成一个闭环系统，使放大电路的输入量不仅受到输入信号的控制，而且受到放大电路输出量的影响，这种连接方式就叫反馈。引入了反馈的放大电路叫做反馈放大电路，也叫闭环放大电路，而未引入反馈的放大电路，则称为开环放大电路。2.反馈放大电路的框图所有的反馈放大电路都可以看成是由基本放大电路和反馈网络两大部分组成。

9.4.2反馈放大电路的基本类型及分析方法

1.反馈信号的极性与判断方法放大器中的反馈，按照反馈信号极性的不同，可分为正反馈和负反馈。按照反馈信号是交流还是直流，可以分成直流反馈和交流反馈。（1）正反馈和负反馈在放大器中，如果引入反馈信号后，放大电路的净输入信号减小，导致放大器的放大倍数降低，这种反馈为负反馈；若反馈信号使放大电路的净输入信号增大，导致放大器的放大倍数增大，这种反馈为正反馈。区别正、负反馈的方法是用瞬时极性法。

（2）直流反馈和交流反馈

在反馈放大器中，若反馈回来的信号是直流量，称为直流反馈：若反馈回来的信号是交流量，称为交流反馈；若反馈信号中既有交流分量，又有直流分量，则为交、直流反馈。直流反馈和交流反馈的区分，可以通过画出整个反馈电路的交、直流通路来判定。反馈回路存在于直流通路中即为直流反馈，反馈回路存在于交流通路中，即为交流反馈。反馈通路既存在于直流通路中，又包含在交流通路里，为交、直流反馈。2.负反馈放大器的四种组态

交流负反馈可以按照对放大器性能的要求组成各种类型。从放大器的输出端，按照反馈网络在输出端的采样不同，可分成电压反馈和电流反馈。如果反馈取样是输出电压，称为电压反馈；如果反馈取样是输出电流，称为电流反馈。从放大器的输入端，按照反馈信号与输入信号在输入端的连接方式的不同，可分成串联反馈和并联反馈。如果反馈信号与输入信号在输入端串联连接，称为串联反馈；如果反馈信号与输入信号在输入端并联连接，则称为并联反馈。（1）电压反馈和电流反馈的区分

区分电压反馈和电流反馈可采用假想负载短路法。假设把输出负载短路，即uo=0，若反馈信号因此而消失，则为电压反馈；如果反馈信号依然存在，则为电流反馈。（2）串联反馈和并联反馈的区分

区分串联反馈和并联反馈的方法是：如果反馈信号和输入信号在输入端的同一节点引入，为并联反馈；如果反馈信号和输入信号不在输入端的同一节点引入，则为串联反馈。3.四种类型的负反馈放大器

从反馈信号在电路输出端的两种取样方式和在输入端两种不同的连接方式，可以构成四种类型的负反馈组态，即：电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈

电压串联负反馈电路图

电压串联负反馈放大器的特点是：输出电压稳定，输出电阻减小，输入电阻增大。它是良好的电压—电压放大器。电流串联负反馈电路图

电流串联负反馈放大器的特点是：输出电流稳定，输出电阻增大，输入电阻增大。它是良好的电压—电流放大器。电流并联负反馈电路图电流并联负反馈放大器的特点是：输出电流稳定，输出电阻增大，输入电阻减小。它是良好的电流—电流放大器。电压并联负反馈电路图

电压并联负反馈放大器的特点是：输出电压稳定，输出电阻减小，输入电阻减小。它是良好的电流—电压放大器。9.4.3负反馈对放大电路性能的影响1.交流负反馈可以提高放大器增益的稳定性电压负反馈使电路的输出电压保持稳定；电流负反馈使电路的输出电流保持稳定。2.交流负反馈可以减小对信号放大的非线性失真3.交流负反馈可以抑制电路内部产生的干扰和噪声4.交流负反馈可以扩展放大器的通频带5.交流负反馈可改变放大电路的输入电阻和输出电阻不同组态的负反馈可以改变放大器的输入电阻和输出电阻，以实现电路的阻抗匹配和提高放大器的带负载能力。

（1）串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。（2）电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。结论四种负反馈组态使放大器的的输入电阻和输出电阻的变化规律如下：电压串联负反馈的输入电阻增大、输出电阻减小；电流串联负反馈的输入电阻增大、输出电阻增大；电压并联负反馈的输入电阻减小、输出电阻减小；电流并联负反馈的输入电阻减小、输出电阻增大；9.5集成运放在实际工程中的线性应用

1.用集成运放组成测量放大器测量放大器的电压放大倍数该测量放大器总的电压放大倍数为：2.用集成运放组成有源滤波器按其工作频率的不同，滤波器可分为：低通滤波器：允许低于某一频率的信号通过，将高于此频率的信号衰减。高通滤波器：允许高于某一频率的信号通过，将低于此频率的信号衰减。带通滤波器：允许在某一频带范围内的信号通过，将此频带以外的信号衰减。带阻滤波器：将某一频带范围内的信号衰减，允许此频带以外的信号通过。

（1）无源滤波器

利用电阻、电容等无源器件可以构成简单的滤波器，称为无源滤波器。

无源滤波器及其幅频特性

（2）有源滤波器在有源滤波器中，集成运放起着放大作用，提高了电路的增益，而且因集成运放的输入电阻很高，故集成运放本身对RC网络的影响小，同时由于集成运放的输出电阻很低，因而大大增强了电路的带负载能力。由于在有源滤波器中，集成运放是作为放大元件，所以集成运放应工作在线性区。①有源低通滤波器②有源高通滤波器③有源带通滤波器和有源带阻滤波器有源带通滤波器和有源带阻滤波器的典型电路

3.用集成运放组成精密整流电路（1）精密半波整流电路（2）精密全波整流电路教学过程设计(360分钟)环节三：小组讨论(20分钟)🎯

“”。1.集成运算放大器工作在线性区和非线性区各需要满足什么条件？2.利用“虚短”和“虚断”的特点可以写出什么方程？3.没有负反馈可否组成放大器？💡