3.1 集成运算放大器(放大器中的负反馈)
运算放大器—反馈的概念(电工电子课件)
四、集成放大器在电子电路中的应用
1.电桥信号放大电路的应用
电桥信号放大电路实际上是一个差分放大电路，它是将由传感 器引起的电桥输出电压放大
当传感器的阻值没有变化时，即△R=0时，电桥平衡,电路 输出电压u0=0
因△R<<R
式中
称为传感器的灵敏度
当外接电阻R1=R2、Rf=R3，电桥放大器的输出电压为
正、负反馈
二、正、负反馈电路判断
瞬时极性法
即首先任意假定外输入信号的瞬时极性，然后根据放大原 理确定输出端的瞬时极性，再由反馈电路确定反馈信号的 极性。比较外输入信号及反馈信号,即可判断是什么反馈。 如反馈信号使外输入信号增强，而使净输入信号增大，即 为正反馈。反之，如反馈信号使净输入信号减小，则为负 反馈。
电喷发动机中，用来测量进气压力的进气压力传感器就是由 压敏电阻和集成运放制成的。许多车系都采用了这种传感器
2.光电测量电路 自动空调控制系统中，用作检测日照量的传感器
3.充电系统电压监视器电路 充电系统电压监视器是窗口比较器电路在电子电路中的典型应 用
电路主要是由LM339构成的一个窗口比较器。基准电压由R1和VZ 组成的稳压电路组成，VZ的稳压值是6V。基准电压分别接在A1的 正向端和A2的反相端。E接在充电系统电源上。
反馈在放大电路中应用
一、开环、闭环、反馈的概念
1、定义
集成运放有两个输入端，一个输出端。当输出端和输入端之间 不外接电路，即两者之间在外部是断开的，这称为开环状态
当用一定形式的网络（如R、C等）在外部将它们连接起来， 这称为闭环状态，又称为反馈状态。
Байду номын сангаас
所谓反馈，就是将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分 或全部通过一定形式的电路（反馈电路）送回到输入端，和输 入信号共同作用于基本放大电路，控制其输出。
第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第一节差动放大电路
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.1.1 差动放大电路的基本结构 差动放大电路如图３-１所示。
图3-2中可以算出差模输入电阻为: Rid＝２(ｒbe+Rb) 输出电阻为： Rο＝２RC
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.3 共模输入信号与共模抑制比ＫCMR
在差动放大器两输入端同时输入一对极性相同、幅度相 同的信号称为共模输入方式。定义共模信号uic为两个输入信 号的算术平均值，即：
uic
ui1
差动放大电路及集成运算放大器
因此，其差模电压放大倍数为：
Aud
uo uid
Rc
Rb rbe
上式说明，该电压放大倍数与单管共射放大电路的电压
放大倍数相等。
这里我们用两套电路的元件实现的电压放大倍数和一套 电路相同。但该电路具有很好的超低频性能和很强的抑制零 点漂移的能力，这个问题下面还要详细讨论。
uo uo1 uo2 2uo1
差动放大电路及集成运算放大器
由图3-2可以计算出VT1、VT2的输出电压分别为：
VT1的输出电压：
uo1
Rcuid
2(Rb rbe )
VT2的输出电压：
uo 2
Rcuid
2(Rb rbe )
则差动放大电路的双端输出电压为：
uo
uo1
uo2
RCuid
Rb rbe
在一些超低频及直流放大电路中，级间耦合必须采用直 接耦合方式。直接耦合电路既能放大交流信号又能放大直流 信号，具有相当好的低频特性，所以又常称为直流放大器。 但由于其内部各级电路的静态工作点相互影响,给电路设计 和调整带来诸多不便。
集成运算放大器中反馈的类型和判别方法
集成运算放大器中反馈的类型和判别方法作者：周庆华来源：《硅谷》2014年第10期摘要在电子电路中，反馈的应用是极为广泛的，而集成运算放大器（简称集成运放）中引入的负反馈更对其电路的性能有着十分重要的影响。
文章就集成运算放大器中反馈的类型进行了描述，并对反馈的几种不同判别方法进行了研究和总结。
关键词集成运算放大器；反馈；反馈类型；判别方法中图分类号：TN722 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0132-021 反馈的分类（类型）将电路输出端输出的电压或者电流的全部或者其中的一部分，通过反馈电路引回到输入端（如图1）称为反馈。
图1反馈根据对输入端信号的增强或者削弱情况，又可以分为正反馈和负反馈两种不同的类型。
若Xd（净输入信号）>Xi（输入信号），即Xf（反馈信号）对集成运算放大器的输入端Xi（输入信号）起到了增强的作用，则此种反馈被称之为正反馈；若Xd（净输入信号）负反馈根据从集成运算放大器输出端引出的方式不同又可以分为电压反馈（或者电流反馈）；根据引回到集成运算放大器的输入端形式的不同又可以分为串联反馈（或者并联反馈），最后再根据输出端和输入端不同的引出引入方式组合成四种类型的负反馈，即：电压-并联-负反馈、电流-并联-负反馈、电压-串联-负反馈、电流-串联-负反馈。
2 反馈的判别方法针对集成运算放大器而言，反馈的判别是有一定的步骤的。
首先判断有无反馈；接着判断是正反馈还是负反馈；如果是负反馈，最后再判断负反馈的类型。
2.1 有无反馈的判别方法如果集成运算放大器的输出端和输入端有电路连接，并且反馈电路将输出端的电压或电流引入到输入端，则说明此时的电路有反馈（如图2）。
图2但有一种集成运算放大器的电路需要特别注意，虽然看似有反馈，但实际电路是直接接地的，输出端的信号没有引回到输入端，此时的集成运算放大器电路是没有反馈的（如图3）。
图32.2 正反馈和负反馈的两种判别方法方法一：集成运算放大器正反馈和负反馈的通用判别方法一般采用的是瞬时极性法，具体的判别分成以下三个步骤：①先任意假设集成运算放大器的两个输入端的任一输入端在某一瞬间的极性（假设时可以假设极性为“+”，也可以假设极性为“-”）；②根据反相输入端电位的瞬时极性与同相输入端电位的瞬时极性相反；输出端电位的瞬时极性与反相输入端电位的瞬时极性相反；输出端电位的瞬时极性与同相输入端电位的瞬时极性相同的三个标准（或者直接看集成运算放大器图形的符号，标示“+”相同符号的端口极性相同，标示“+”、“-”不同符号的端口极性相反），标出集成运算放大器另外一个输入端和输出端电位的瞬时极性；③根据反馈电路上所标示出的极性，与输入端标示的极性进行对比，即可以确定反馈类型。
运算放大器与负反馈
（4）如果需要提高放大电路的输入电阻，应该引入串联负反馈； 如果需要减小放大电路的输入电阻，应该引入并联负反馈。
3.3 理想运算放大器
3.3.1 理想运算放大器的电路模型
这就是同号器或称电压跟随器，电路如图3.4.4所示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.4 运算放大器的线性应用
3.4.3 差动输入运算
差动运算放大电路在测量和控制系统中应用很广泛，它的两个输入 端都有信号输入，其运算电路如图3.4.5所示。由于引入深度负反馈， 运放电路为线性应用电路，故可应用叠加原理进行分析。
当uI1单独作用于集成运放时，电路是一个反相基本电路，故uO1为
第3章 运算放大器与负反馈
前言
集成运算放大器（integrated operational amplifier） 是一种高增益的多级直接耦合放大器，是模拟集成电路中最 主要的一类器件。由于早期它主要用于模拟量的某些数学运 算，故称为运算放大器。随着近代集成电路技术的发展，目 前集成运算放大器的性能已达到了相当理想的程度，如电压 放大倍数可达108，输入电阻达几百兆欧，输出电阻小到几欧， 共模抑制比高达160 dB。几乎不存在失调和漂移，其性能十 分稳定可靠，且使用方便、价格低廉，从而使它的应用超出 了模拟运算的范围，在信号处理、信号测量、波形转换及自 动控制等领域都得到了广泛应用。集成运算放大器是电子线 路中重要的元器件，集成运算放大器的运用是电子技术最重 要的基础部分。
iI≈iF 及
u-≈u+=0（虚地） 由图3.4.1可得
所以闭环电压放大倍数为
3.4 运算放大器的线性应用
运放负反馈校正电路
运放负反馈校正电路
运算放大器（简称运放）是模拟电子技术中应用非常广泛的线性集成电路。
在许多应用中，为了提高运放的性能，比如增加带宽、减少失真、提高稳定性等，需要使用负反馈校正电路。
负反馈校正电路是通过将运放的输出信号的一部分通过一个反馈网络送回到反相输入端（即负输入端），以此来形成一个闭合的控制回路。
这样做可以有效降低系统的增益，扩展带宽，改善线性度，减少非线性失真，并且提高运放对温度变化和老化的稳定性。
常见的负反馈校正电路包括比例反馈、积分反馈和微分反馈，分别对应于不同的反馈网络结构。
例如，一个简单的电阻分压网络可以构成比例负反馈，而电容元件的加入则可以构成积分或微分负反馈。
设计时要根据所需的性能指标选择合适的反馈网络配置。
在设计负反馈校正电路时，必须确保环路增益小于1，且相位裕度足够大，以避免自激振荡。
适当的设计和组件选择可以使运放在各种应用中达到最佳性能。
电工电子技术_负反馈与集成运算放大器
单元八 负反馈与集成运算放大器
二、 差动放大器
（一）直接耦合方式
经实验研究发现，放大缓慢变化的信号或直流信号的 直接耦合放大电路，前一级的集电极输出端与后一级的基 极输入端直接相连。当输入信号为零时，输出信号电压并 不为零，而且这个不为零的电压会随时间做缓慢的、无规 则的、持续的变动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。
比较器是运算放大器非线性应用的最基本 电路，用于对输入信号电压ui与参考电压UR进行 比较和鉴别。
单元八 负反馈与集成运算放大器
比较器电路
单元八 负反馈与集成运算放大器
比较器的传输特性
过零比较器的波形变换作用
基本运放的电压传输特性
单元八 负反馈与集成运算放大器
2.理想运放的两个重要结论
（1）虚短
（2）虚断
单元八 负反馈与集成运算放大器
四、 集成运放的基本应用电路
（一）反相输入比例运算电路
反相输入比例运算电路
单元八 负反馈与集成运算放大器
（二）同相输入比例运算电路
同相输入比例运算电路
单元八 负反馈与集成运算放大器
单元八 负反馈与集成运算放大器
课程导入
•电子设备中的放大电路，通常要求其放大倍数稳定，输入输 出电阻、通频带、传输信号精度等要满足实际使用的要求。 为了改善放大电路的性能，需要在放大电路中引入负反馈。 集成运算放大器（简称运放）是一种具有很高放大倍数的多 级直接耦合放大电路，运算放大电路与外部电阻、电容等构 成具有反馈环节的闭环电路后，能对各种模拟信号进行线性 和非线性运算。
差动放大电路对零漂的抑制
单元八 负反馈与集成运算放大器
（三）差动放大器的输入/输出方式
1.双端输入-双端输出 2.双端输入-单端输出 3.单端输入-双端输出 4.单端输入-单端输出
集成运算放大器中的反馈
差模输入电压
uId
u1
u1
uO uOd
0
或 u1 u1
相当于两输入端短路，但又不
是真正的短路，故称为“虚短”。
如图所示。
16
虚断：净输入端电流等于零
即 ii 0
理想运放的差模输入电阻 Rid ∞,
流经运放两输入端的电流
i1
i1
i1
u1 u1 Rid
电压并联、电流串联、电流并联，不同组态的负反馈对放 大器输入、输出电阻的影响也不一样。
反馈放大器的一般形式
06
di
er zhang jie
ห้องสมุดไป่ตู้
第二章 节
2.1 图形符号及引脚功能
图形符号如下图所示
表示运放
表示开环增益极 高
09
引脚功能
2.1 图形符号及引脚功能
在实际应用中，集成运放除了输入和输出端，还有电源端， 有些运放还有调零和相位补偿端。实物及引脚排列如图所示。
当反馈量取自输出电压时称为电压反馈，取自输 出电流时称为电流反馈；
反馈放大器的一般形式
06
3.3 负反馈放大器的四种组态
根据反馈网络与放大器输入端连接方式不同，可分为 串联和并联反馈，当反馈量与输入量以电压方式相叠加时 称为串联反馈，以电流方式相叠加时称为并联反馈。
这样，交流负反馈放大器有四种组态，即电压串联、
09
di san zhang jie
第三章 节
3.1 集成运放的组成
集成运放由４部 分组成，即输入 级、中间级、输 出级以及偏置电 路。
11
3.2 各部分的作用
输入级
新概念学习：零点漂移
集成运算放大器的主要参数有那些？
集成运算放大器的主要参数有那些？2 集成运算放大器的主要参数有那些？答：1）开环差模电压增益开环差模电压增益是集成运放无外加负反馈情况下的直流差模增益，一般用对数表示，单位为分贝。
2) 差模输入电阻它是从集成运放两个输入端看进去的动态电阻，它会随着环境温度和频率而变，选用时我们希望输入电阻越大越好。
实际集成运放的输入电阻在兆欧数量级。
3) 输出电阻集成运放在开环工作时，它的输出电压变化量与输出电流变化量之比值。
其值大小可反映运放带负载能力。
通常要求集成运放的开环输出电阻越小越好，典型值一般在几十到几百欧姆之间。
4) 共模抑制比定义为开环差模放大倍数与开环共模放大倍数的比值，一般也用分贝表示。
共模抑制比反映了集成运放抑制共模信号的能力，其值越大，说明运放对共模干扰的抑制能力越强。
5) 输入失调电压理性（理想）的运算放大器，当输入电压u+=u-时，输出电压uo=0。
但实际的运算放大器中，如果要使uo=0，必须在输入端加一个很小的补偿电压，这个假设的电压就是输入失调电压，一般在毫伏数量级，高质量的在1mv以下。
显然它越小越好。
6) 输入失调电压温漂输入失调电压温漂代表输入失调电压的温度系数，是衡量运放温漂的重要指标。
一般运放为每度10～20uV,高质量的低于每度0.5uV。
这个指标往往比失调电压更为重要，因为可以通过调整电阻的阻值人为地使失调电压等于零，但却无法将失调电压的温漂调至零，甚至不一定能使其降低。
7) 输入偏置电流当输入电压为零时，集成运放两输入端静态基极电流的算术平均值。
此值主要取决于集成运放输入极的静态集电极和输入极放大管的β值。
11) 输入失调电流输入失调电流是输入电压为零值时，集成运放两端静态基极电流的差值，反映差动放大管输入电流不对称的程度。
其值越小越好。
12) 输入失调电流温漂代表输入失调电流的温度系数。
一般为每度几纳安，高质量的只有每度几十个皮安。
13) 最大共模输入电压集成运放输入端所加的共模电压超过某个值时，其共模抑制比将显著下降，甚至使集成运放不能维持正常工作，这一电压称为最大共模输入电压，此值的大小，反映了集成运放所能承受的共模干扰能力的大小。
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按共射发 射极电路 集电极电 位与基极 电位的瞬
基极上，而后将该瞬时各三极管的集电极、基极、发射 极相对应的信号极性都一一标在图上，可以看出，图 a
+ 极性， 中反馈到输入端三极管发射极的是○ 起着削弱信 时 极 性 相 - 极性电压， 号电压的作用， 相当于向基极反馈○ 因此是 - ， 负反馈； 图 b 中反馈到基极的信号极性是○ 与输入信
反， 发射极 电位与基
号瞬时极性反相位，起削弱输入信号的作用，负反馈； 极 电 位 瞬 （3）电压反馈和电流反馈 凡反馈信号取自输出电压并与输出电压成正比的是电 时相同的 关系；
3
电子技术应用专业教学设计---电子技术基础与技能
压反馈； 凡反馈信号取自输出电流并与输出电流成正比 的是电流反馈；
说明： 从概 念、 电路结 构两方面
拟集成电 路中发展 最早、应 用最广。
电流）的一部分或全部，按一定方式反送回到输入端， 叠 加 到 输 并与输入信号叠加的过程； 2、反馈放大器的一般形式： 由基本放大电路 A 和反馈电路 F 构成一个闭环放 大器； 由电阻或电容等组成的反馈信号传送电路称为反 馈电路；未引入反馈的放大器称为开环放大器；
4、负反馈放大器的四种组态 放大器引入交流负反馈后，根据输出端连接方式的不 同， 分为电压反馈和电流反馈； 根据输入端连接方式的 不同， 分为串联反馈和并联反馈； 即交流负反馈有四种 组态：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； 注意问题：当电路引入不同组态负反馈时对放大器输 入、输出电阻的影响也不一样。 小结 的四种组态； 作业 链接： 电压 反馈， 减小 链接：串 联反馈，
2
电子技术应用专业教学设计---电子技术基础与技能
当输入量不变时，引入负反馈后使净输入量增加的反 馈，称正反馈；多用于振荡电路和脉冲电路； 当输入量不变时，引入负反馈后使净输入量减小的反 馈，称负反馈；多用于改善放大器的性能； 如何判定呢？
a.
注意： 依据
b.
如图 a、b 所示， 电阻；并 增大输出 电阻； 联反馈， 减小输入 电阻；
反馈的定义及反馈放大电路的方框图、反馈的类型及判定、负反馈放大器
课后小记 或 教学反思
5
比较 输入 Xi 反馈 Xf 净输入
' i
入信号？ 反馈后的 影响？ 电路如何 直 接 判 定？看电 路中是否
X
放大电路 A
取样
Xo 输出
存在连接 输入和输 出回路的
反馈电路 F
元件或支 注意： 这三 路；
三个公式： 反馈系数 F
Xf X0
X0 X i' X0 Xi
个概念意 义与计算 公式；
开环放大倍数 A
法等） ，故称为集成运算放大器，简称集成运放。目前， 解 集成运放功能已超出模拟运算范围，能实现信号放大、 说明： 概念
1
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有源滤波、波形发生和信号处理等功能的重要器件。 二、反馈及其分类 1、反馈：是指将放大器输出量 /输出信号（电压/
中隐含取 回什么信 号？如何
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第 3 章 常用放大器
课题
§3.1 集成运算放大器—-放大器中的负反馈
课时 2 课时 知识与技能 1、理解反馈的定义及反馈放大电路的一般形式（方框图） ； 2、学会识别和判定反馈的类型； 3、常见负反馈放大器的四种组态； 教学目标 过程与方法 任务驱动式学习、讲授法、自主探究法 情感态度与价值观 培养学生自主阅读、自主探案的能力，有主动与他人合作的精神； 教学重点 教学难点 教学方法 教具使用 反馈、反馈放大器方框图、反馈的类型的判定、负反馈放大器的四种组态等； 反馈概念的领会、负反馈放大器的四种组态； 项目教学、讲授法 触摸电脑一体机，PPT 课件，挂图插件等； 教学内容与过程 教学过程 教学内容 问题 1：多级放大器的电压放大倍数？要注意什么 教师提问 复习 问题？（有载电压放大倍数） 引导展开 问题 2：通频带如何变化？ 过渡：实际应用中，为减小信号失真，必须改善放 导入新课 大器的某些性能、 优化放大系统。 怎么办？在放大电路 中引入反馈电路； 一、集成运算放大器概述 集成运算放大器最早用于模拟计算机中各种模拟 新授课 信号的运算（例如比例、求和、求差、积分和微分、乘 引导， 激发 学生思考 兴趣； 承上 自主探究 起下作用； 教师展示 板图， 结合 PPT 进行讲 明确：集 成运算放 大器是一 种集成电 路，在模 然后作答 学生讨论 教师活动 学生活动 时 间 年 月 日
分析透彻， 忆，对比
是指放大器的净输入电流 ii' 是反馈电流 i f 与输入信号 对比教学； 学习； 电流 ii 并联而组成的，如下图（b）所示。怎么判断？ 把输入端短路， 如这时反馈信号同样被短路， 即净输入 信号为零，则为并联反馈；如此时反馈信号没有消失， 则为串联反馈；
4
电子技术应用专业教学设计---电子技术基础与技能
要求：在 理解的基 础 上 记
分析透彻， 忆，对比 对比教学； 学习；
怎么判断？把输出端短路时，如输出电压 v0 为零， 反馈信号也为零，则为电压反馈，如图（a）所示；若 输出电压 v0 为零而反馈信号 vf 不为零， 则是电流反馈， 如图（b）所示；图中的 Rf 为反馈元件。 （4）串联反馈和并联反馈：根据反馈信号和输入信号 的连接方式来区分； 串联反馈是指放大器的净输入电压 vi' 是由输入信号 vi 和反馈信号 v f 串联而成，如下图（a）所示；并联反馈 说明： 从概 念、 电路结 构两方面 要求：在 理解的基 础 上 记
闭环放大倍数 A f 3、反馈的类型：
（1）直流反馈和交流反馈：根据反馈量是直流量还是 交流量，将反馈分为直流反馈和交流反馈； 若将直流量反馈到输入端， 称直流反馈。 多用于稳定静 态工作点。如射极输出器中的发射极电阻。 若将交流量反馈到输入端， 称交流反馈。 多用于改善放 大器的动态性能。 （2）正反馈和负反馈