第四运算放大器的应用

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1、下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.电路组成电路组成uoRFuiR2R1+ifi1ii+下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 以后如不加说明，输入、输出的另一端均以后如不加说明，输入、输出的另一端均为地为地()。2.电压放大倍数电压放大倍数1FiofRRuuAu 因要求静态时因要求静态时u+、u 对地电阻相同，对地电阻相同，所以所以平衡电阻平衡电阻 R2=R1/RF下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.电路组成电路组成2.电压放大倍数电压放大倍数1Fiof1RRuuAuuoRFuiR2R1

2、+u+u下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 当当 R1=且且 RF=0 时，时，uo=ui，Auf=1，称电压跟随器。称电压跟随器。uoui+下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录uo+15k RL15k+15V 7.5k 例例1：下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录ui2uoRFui1R3R2+R1+如如 R1=R2，R3=RF 如如 R1=R2=R3=RF 1i2iouuu 则：则：1 i1F2i3231Fo)1(uRRuRRRRRu Foi2i11()RuuuR下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录反馈反馈AoXiX无负反馈放

3、大无负反馈放大电路方框图电路方框图下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录基本放大电路基本放大电路反馈电路反馈电路fidXXX F+fXdXAoXiX带有负反馈放大带有负反馈放大电路的方框图电路的方框图比较环节比较环节 输入信号输入信号 净输入信号净输入信号 反馈信号反馈信号 输出信号输出信号dXiXfXoX净输入信号净输入信号下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录负反馈与正反馈的判别负反馈与正反馈的判别反馈信号使净输入信号减小，则为负反馈。反馈信号使净输入信号减小，则为负反馈。反馈信号使净输入信号增大，则为正反馈。反馈信号使净输入信号增大，则为正反馈。瞬时极性法瞬时

4、极性法是判别正、负反馈的基本方法是判别正、负反馈的基本方法设接地参考点的电位为零。某点在某瞬时的电位高于设接地参考点的电位为零。某点在某瞬时的电位高于零电位者，则其瞬时极性为正（用零电位者，则其瞬时极性为正（用 表示）；表示）；反之为负（用表示）。反之为负（用表示）。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录+uf+ud差值电压差值电压 ud=ui ufuf 减小了净输入电压减小了净输入电压(差值电压差值电压)负反馈负反馈 uoRFuiR2R1+例：例：uoRFuiR2R1+例：例：差值电压差值电压 ud=ui+ufuf 增大了净输入电压增大了净输入电压 正反馈正反馈+uf+ud 下

5、一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 根据反馈电路与基本放大电路在输入、输出根据反馈电路与基本放大电路在输入、输出端的联接方式不同，负反馈有以下四种类型。端的联接方式不同，负反馈有以下四种类型。负反馈的类型有：负反馈的类型有：AF+dXoXfXiX反馈量取自输出电压为反馈量取自输出电压为电压电压反馈，反馈，取自输出电流为取自输出电流为电流电流反馈；反馈；反馈量以电流的形式出现，与输入信号进行比较为反馈量以电流的形式出现，与输入信号进行比较为并联并联反馈；反馈；反馈量以电压的形式出现，与输入信号进行比较为反馈量以电压的形式出现，与输入信号进行比较为串联串联反馈。反馈。电压串联负反馈

6、电压串联负反馈；电压并联负反馈电压并联负反馈；电流串联负反馈电流串联负反馈；电流并联负反馈电流并联负反馈。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录ui+R1R2uoRF+RLud+uf+fiduuu 设某一瞬时设某一瞬时ui为正，则此时为正，则此时uo也为正，同时反馈电压也为正，同时反馈电压uf也为正。也为正。净输入信号净输入信号小于输入信号，即小于输入信号，即uf的存在使净的存在使净输入信号减小输入信号减小，所以为负，所以为负反馈。反馈。01F1fuRRRu 反馈电压反馈电压取自输出电压，并与之成正比，取自输出电压，并与之成正比，故为电压反馈。故为电压反馈。uf与与ui在输入端以

7、电压形式作比较，两者串联，故为串联在输入端以电压形式作比较，两者串联，故为串联反馈。反馈。判别图示电路的反馈类型判别图示电路的反馈类型 首先用电位的瞬时极性判别首先用电位的瞬时极性判别反馈的正、负。反馈的正、负。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录FoFofRuRuui uoR1R2RF+ui+RL iiidif-fidiii 设某一瞬时设某一瞬时ui为正，则此时为正，则此时uo为负，各电流实际方向如图示。为负，各电流实际方向如图示。净输入电流净输入电流小于输入电流，即小于输入电流，即if的存在使净的存在使净输入电流减小输入电流减小，所以为负反馈。所以为负反馈。反馈电流反馈电流

8、取自输出电压，并与之成取自输出电压，并与之成正比，故为电压反馈。正比，故为电压反馈。if与与ii在输入端以电流形式作比较，两者并联，故为并联在输入端以电流形式作比较，两者并联，故为并联反馈。反馈。判别图示电路的反馈类型判别图示电路的反馈类型 首先用电位的瞬时极性判别首先用电位的瞬时极性判别反馈的正、负。反馈的正、负。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录ofRiu fiduuu 为负反馈；为负反馈；反馈电压反馈电压与输出电流成比，故为电流馈与输出电流成比，故为电流馈；判别图示电路的反馈类型判别图示电路的反馈类型 uf与与ui在输入端以电压形式作比较在输入端以电压形式作比较,两者串

9、联两者串联,故为串联反馈。故为串联反馈。R2uoR+RLud+uf+ioui+下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录fidiii oFf)(iRRRi 图中图中判别图示电路的反馈类型判别图示电路的反馈类型ifRFiRuRRui+RL ioR1iiidR2-下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录如如何判别电路中反馈类型小结何判别电路中反馈类型小结（1）反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；）反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻靠近从负载电阻靠近“地地”端引出的，是电流反馈；端引出的，是电流反馈；（2）输入信号和反馈信号分别加在两个输入端，）输入信号和反

10、馈信号分别加在两个输入端，是串联反馈；加在同一输入端的是并联反馈；是串联反馈；加在同一输入端的是并联反馈；（3）反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。）反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。（也可将输出端短路，若反馈量为零，则为电（也可将输出端短路，若反馈量为零，则为电 压反馈；若反馈量不为零，则为电流反馈。）压反馈；若反馈量不为零，则为电流反馈。）下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录例例 判别图示电路从判别图示电路从A2输出端引入输出端引入A1输入端的反馈类型。输入端的反馈类型。uoui+uo1ud+RL Ruf+A1A2解解 反馈电路从反馈电路从A2的输出端引出，故为电压反

11、馈；的输出端引出，故为电压反馈；反馈电压反馈电压uf和和ui输入电压分别加在的输入电压分别加在的 同相和反相两同相和反相两个输入端，故为串联反馈；个输入端，故为串联反馈；设为设为ui正，则正，则uo1为负，为负，uo为正。为正。反馈电压反馈电压uf使净输入电压使净输入电压ud=uiuf减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；串联电压负反馈串联电压负反馈下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录uoui+Ruo1ii+RL-A1A2idif a例例 判别图示电路从判别图示电路从A2输出端引入输出端引入A1输入端的反馈类型。输入端的反馈类型。解解 反馈电路从反馈电路从RL靠近靠近“地地”端引

12、出，为电流反馈；端引出，为电流反馈；反馈电流反馈电流if和和ii输入电流加在输入电流加在A1的的 同一个输入端，同一个输入端，故为并联反馈；故为并联反馈；设为设为ui正，则正，则uo1为正，为正，uo为负。反馈电流实际方向为负。反馈电流实际方向如图示，如图示，净输入电流净输入电流 id=iiif减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；并联电流负反馈并联电流负反馈下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.1.降低放大倍数、降低放大倍数、提高放大提高放大 倍数倍数的的稳定性稳定性 doXXA ofXXF fidXXX AFAXXA 1iofAAAFAAd11dff AF+dXoXfXiX

13、开环放大倍数开环放大倍数反馈系数反馈系数引入负反馈后净输入信号引入负反馈后净输入信号引入负反馈后闭环放大倍数引入负反馈后闭环放大倍数对上式求导对上式求导下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录uf2.2.改善非线性失真改善非线性失真无负反馈无负反馈FufAuuiuo+uduo大大小小uiAu接近正弦波接近正弦波下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录3.3.对放大电路输入电阻和输出电阻的影响对放大电路输入电阻和输出电阻的影响四种负反馈对四种负反馈对ri和和ro的影响的影响riro减低减低增高增高增高增高增高增高增高增高减低减低减低减低减低减低串联电压串联电压 串联电流串

14、联电流并联电压并联电压并联电流并联电流思考题：为了分别实现：思考题：为了分别实现：（a）稳定输出电压；（）稳定输出电压；（b）稳定输出电流；）稳定输出电流；（c）提高输入电阻；（提高输入电阻；（d）降低输出电阻。）降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？应引入哪种类型的负反馈？下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 平衡电阻：平衡电阻：R2=Ri1/Ri2/RFii2ii1ifuoui2RFui1Ri2Ri1+R2+下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录0 u1ifiRuii tuCRtiCuu d1d1iF1fFco 用电容代替反相比例运算电路中的用电容代替反相比例

15、运算电路中的R RF F，就成为积分运算电路。，就成为积分运算电路。ifR1R2uoRFiiui+ifuC+CF 由于反相输入，由于反相输入，故故 上式表明输出电压正比于输入电压的积分，式中上式表明输出电压正比于输入电压的积分，式中的负号表示两者反相。的负号表示两者反相。R1 CF称为积分时间常数。称为积分时间常数。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录tuCRuF d1i1otCRUuF1io uoR1R2CFui+uC+ifii当当ui为阶跃电压时，则为阶跃电压时，则下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录频频率

16、率角角称称为为截截止止RC1:0 式式中中uiuoRFuCCR+R1+1(1)1iFoURuRj RC下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录频率频率角角称为截止称为截止RC1:式中0 uiuoRFCR+R1+1(1)11iFoURuRj RC下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录电压传输特性电压传输特性uiuoOURURuouiR2+R1+可见，在可见，在 ui=UR 处输出电压处输出电压 uo 发生跃变。发生跃变。参考电压参考电压下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录ui UR，uo=+Uo(sat)ui UR，uo=Uo(sat)URuouiR2+R1+uiuoURR2+R1+uiuoOUR电压传输特性电压传输特性uiuoOUR下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录uouiR2+R1+tuituo+Uo(sat)Uo(sat)下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录UZ UZ电压传输特性电压传输特性 Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURuoRDZURuouiR2+R1+