第21讲 集成运算放大器概述及反馈
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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。
电工电子学_集成运算放大器
24
9.3 集成运放在信号运算方面的应用
由于开环电压放大倍数Auo很高，集成运放开环工作时线性区很 窄。因此，为了保证运放处于线性工作区，通常都要引入深度负反馈。 集成运放引入适当的负反馈，可以使输出和输入之间满足某种特定的 函数关系，实现特定的模拟运算。当反馈电路为线性电路时，可以实 现比例、加法、减法、积分、微分等运算。
图9.2.1 反馈放大电路框图
电路中的反馈是指将电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部 通过一定的电路（反馈电路）送回到输入回路，与输入信号一同控制 电路的输出。可用图9.2.1所示的方框图来表示。
16
2. 反馈的分类
（1）正反馈和负反馈 根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。 （2）直流反馈和交流反馈 根据反馈信号的交直流性质，可以将反馈分为直流反馈和交流反馈。 （3）电压反馈和电流反馈 根据输出端反馈采样信息的不同，可以将反馈分为电压反馈和电流反 馈。 （4）串联反馈和并联反馈 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端联结方式的不同，可以将 反馈分为串联反馈和并联反馈。
9
3. 输入和输出方式
差放电路有双端输入和单端输入两种输入方式。同样也有双端 输出和单端输出两种输出方式。因此，差动放大电路共有四种输入输 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
10
4. 共模抑制比
差动放大电路对差模信号和共模信号都有放大作用，但对差动 放大电路来说，差模信号是有用信号，共模信号则是需要抑制的。因 此要求差放电路的差模放大倍数尽可能大，而共模放大倍数尽可能小。 为了衡量差放电路放大差模信号和抑制共模干扰的能力，引入共模抑 制比作为技术指标，用KCMR表示。其定义为差模电压放大倍数与共 模电压放大倍数之比，即 A （9.1.11） K ud
运算放大器反馈讲解PPT课件
特点
不同类型的运算放大器具有不同的特 点和应用领域，如低噪声、高精度、 高速等。
运算放大器的基本参数
开环增益
带宽增益乘积
输入阻抗
输出阻抗
表示运算放大器在没有反馈 时的放大倍数，是衡量运算 放大器性能的重要参数。
表示运算放大器的带宽和增 益的乘积，是衡量运算放大 器频率特性的重要参数。
表示运算放大器输入端的电 阻抗，是衡量运算放大器输
类型
正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信号使净输入信号增强的 反馈，而负反馈是指反馈信号使净输入信号减弱的反馈。
负反馈对运算放大器性能的影响
提高放大倍数的稳定性
负反馈通过引入一个与输入信号相反 的信号，减小了放大倍数的变化，提 高了放大倍数的稳定性。
减小非线性失真
负反馈可以减小放大器内部的非线性 效应，从而减小输出信号的非线性失 真。
正弦波、方波、三角波等是常见 的振荡器输出波形，根据需求选 择合适的反馈网络和电源电压。
振荡器的稳定性、频率调节范围 和波形质量是关键性能指标，可 以通过优化电路参数和采用有源
元件提高性能。
PART 05
运算放大器反馈的注意事 项与挑战
REPORTING
WENKU DESIGN
避免振荡与不稳定
负反馈
定义与工作原理
定义
运算放大器是一种具有高放大倍 数的集成电路，能够实现信号的 放大、运算、滤波等多种功能。
工作原理
运算放大器由差分输入级、放大 级和输出级三部分组成，通过正 反馈和负反馈的结合，实现信号 的放大和运算。
运算放大器的分类与特点
分类
根据不同的分类标准，运算放大器可 以分为多种类型，如电压反馈型和电 流反馈型、单电源型和双电源型等。
不同类型的运算放大器具有不同的特 点和应用领域，如低噪声、高精度、 高速等。
运算放大器的基本参数
开环增益
带宽增益乘积
输入阻抗
输出阻抗
表示运算放大器在没有反馈 时的放大倍数，是衡量运算 放大器性能的重要参数。
表示运算放大器的带宽和增 益的乘积，是衡量运算放大 器频率特性的重要参数。
表示运算放大器输入端的电 阻抗，是衡量运算放大器输
类型
正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信号使净输入信号增强的 反馈，而负反馈是指反馈信号使净输入信号减弱的反馈。
负反馈对运算放大器性能的影响
提高放大倍数的稳定性
负反馈通过引入一个与输入信号相反 的信号，减小了放大倍数的变化，提 高了放大倍数的稳定性。
减小非线性失真
负反馈可以减小放大器内部的非线性 效应，从而减小输出信号的非线性失 真。
正弦波、方波、三角波等是常见 的振荡器输出波形，根据需求选 择合适的反馈网络和电源电压。
振荡器的稳定性、频率调节范围 和波形质量是关键性能指标，可 以通过优化电路参数和采用有源
元件提高性能。
PART 05
运算放大器反馈的注意事 项与挑战
REPORTING
WENKU DESIGN
避免振荡与不稳定
负反馈
定义与工作原理
定义
运算放大器是一种具有高放大倍 数的集成电路，能够实现信号的 放大、运算、滤波等多种功能。
工作原理
运算放大器由差分输入级、放大 级和输出级三部分组成，通过正 反馈和负反馈的结合，实现信号 的放大和运算。
运算放大器的分类与特点
分类
根据不同的分类标准，运算放大器可 以分为多种类型，如电压反馈型和电 流反馈型、单电源型和双电源型等。
集成运算放大器全篇
要求。
习题判16
七、 微分器
iF R
i1 C ui
R2
– +
+
u–= u+= 0
uo
若输入： ui sin t
ui
则：uo RC cost RC sin(t 90 ) 0 uo
0
iF
uo R
i1
C
dui dt
i1 iF
uo
RC
dui dt
t t 习题判19
微分是积分的逆运算。因此，只要将积分运算电路 中R和C的位置互换，就能形成微分器基本电路。如果 说，积分电路能够延缓信号的传输，那么微分电路则能 加快信号的传输过程，微分器又称D调节器。
(2)无调零引出端的运放调零。有些运放是不设调零引出端 的，特别是四运放或双运放等因引脚有限，一般都省掉调零端。 用作电压比较器的运放，无需调零；用作弱信号处理的线性电 路，需要通过一个附加电路，引入一个补偿电压，抵消失调参 数的影响，几种附加的调零电路如图1-14所示。 调零电路的接人对信号的传输关系应无影响，故图l-14a和图l14b加入了限流电阻R3，R3的阻值要求比R1大数十倍，若R1 =10 kΩ， R3可取200 kΩ。图l-14c和图l-14d为不用调零电源 (+U和-U)的调零电路，通过调节电位器RP，可以改变输入偏置 电流的大小，以调整电消振措施 1)区分内外补偿。从产品手册或产品说明书上可查到补偿方法， 如F007型运放往往把消振用的RC元件制作在运放内部。大部分 没有外接相位补偿（校正）端子的运放，均列出补偿用RC元件 的参考数值，按厂家提供的参数，一般均能消除自激。 2)补偿电容与带宽的关系。有时按厂家提供的RC参数不能完全 消除自激。此时若加大补偿电容的容量，可以消除自激。对于 交流放大器，则必须注意补偿元件对频带的影响，不应取过大 的电容值，要选取适当的电容值，使之既能消除振荡，又能保 持一定的频带宽度。此外，对应不同的闭环增益，所需的补偿 电容和补偿电阻也不同。在选取补偿元件时，可以按以下原则 掌握：在消除自激的前提下，尽可能使用容量小的补偿电容和 阻值大的补偿电阻。
习题判16
七、 微分器
iF R
i1 C ui
R2
– +
+
u–= u+= 0
uo
若输入： ui sin t
ui
则：uo RC cost RC sin(t 90 ) 0 uo
0
iF
uo R
i1
C
dui dt
i1 iF
uo
RC
dui dt
t t 习题判19
微分是积分的逆运算。因此，只要将积分运算电路 中R和C的位置互换，就能形成微分器基本电路。如果 说，积分电路能够延缓信号的传输，那么微分电路则能 加快信号的传输过程，微分器又称D调节器。
(2)无调零引出端的运放调零。有些运放是不设调零引出端 的，特别是四运放或双运放等因引脚有限，一般都省掉调零端。 用作电压比较器的运放，无需调零；用作弱信号处理的线性电 路，需要通过一个附加电路，引入一个补偿电压，抵消失调参 数的影响，几种附加的调零电路如图1-14所示。 调零电路的接人对信号的传输关系应无影响，故图l-14a和图l14b加入了限流电阻R3，R3的阻值要求比R1大数十倍，若R1 =10 kΩ， R3可取200 kΩ。图l-14c和图l-14d为不用调零电源 (+U和-U)的调零电路，通过调节电位器RP，可以改变输入偏置 电流的大小，以调整电消振措施 1)区分内外补偿。从产品手册或产品说明书上可查到补偿方法， 如F007型运放往往把消振用的RC元件制作在运放内部。大部分 没有外接相位补偿（校正）端子的运放，均列出补偿用RC元件 的参考数值，按厂家提供的参数，一般均能消除自激。 2)补偿电容与带宽的关系。有时按厂家提供的RC参数不能完全 消除自激。此时若加大补偿电容的容量，可以消除自激。对于 交流放大器，则必须注意补偿元件对频带的影响，不应取过大 的电容值，要选取适当的电容值，使之既能消除振荡，又能保 持一定的频带宽度。此外，对应不同的闭环增益，所需的补偿 电容和补偿电阻也不同。在选取补偿元件时，可以按以下原则 掌握：在消除自激的前提下，尽可能使用容量小的补偿电容和 阻值大的补偿电阻。
集成运放和反馈
若 R1 = R f ，则 v o = vi 反相器
平衡电阻， 平衡电阻，保证静态时两 输入端对称。 输入端对称。
(2-15)
if （2）同相比例运算电路 ） 利用虚短和虚断得 i1
R1 vN vP + A
Rf
vO
vN = vP = vI
vI
电压串联负反馈
0 − v N v N − vO = R1 Rf
Rf v O = (1 + )v I R1
输出与输入同相
vI
vN vP + A vO
vO = vI
电压跟随器
(2-16)
3. 加减运算电路 (1) 加法运算电路
uI1 iI1 = R11 iI 2 = uI 2 R12
− uO uI1 uI 2 iF = = iI1 + iI 2 = + RF R11 R12
I+=I-≈0
V+=V-
虚短
虚地
由于理想运放的输入电阻非常高，在分析处于线性状态 由于理想运放的输入电阻非常高， 运放时，可以把两输入端视为等效开路 把两输入端视为等效开路， 运放时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为 虚假开路，简称虚断 虚断。 虚假开路，简称虚断。 在分析运算放大器处于线性状态时， 在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为 等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短 虚短。 等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。 如将运放的同相端接地V =0， =0,即反相端是一 如将运放的同相端接地V+=0，则V-=0,即反相端是一 个不 称为“虚地” 接“地”的“地”，称为“虚地” 虚地点对地的电位为“ 虚地点对地的电位为“0”
(2-14)
负反馈放大器及集成运算放大器课件
• 2.工作原理 • 3.矩形波的周期和频率
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
思考题
• 1.比较器工作在哪一种反馈状态? • 2.为什么迟滞比较器抗干扰能力强?
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
本章小结
• 1.输入引起的输出通过某种途径又回到输入端，这个过程称为反馈 。反馈放大器的性能取决于反馈的方式。负反馈在降低增益的同时获
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
3.4 正弦波振荡器
• 3.4.1 自激振荡
•
2.自激振荡的建立过程振荡器必
须在起振
过程中满
足的条件
|.A.F|>1
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
3.4.2 变压器反馈式LC振荡电路
• 它是由放大电路、变压 器反馈电路和LC选频电 路三部分组成。电路中 三个线圈作变压器耦合 ，线圈L1 与电容C组成 选频电路，L2 是反馈 线圈，L3 线圈与负载 相连。
•
石英晶体是二氧化硅结晶体，具有各向异
性的物理特性。从石英晶体上按一定方位切割下来
的薄片叫石英晶片，不同切向的晶片其特性是不同
的。
•
石英晶片之所以能做成谐振器是基于它的
压电效应。
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
（2）石英晶体的符号和等效电路
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
• 石英晶体振荡器
•
3.1 负反馈放大器
• 3.1.1 反馈的基本概念与组态
•
1.反馈的基本概念
将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全 部，通过某一电路送回输入端，称为反馈。具有反 馈作用的放大器叫反馈放大器。反馈到输入回路的 信号称为反馈信号。由输出信号形成反馈信号的电 路叫反馈电路或反馈网络。构成反馈网络的元件叫 反馈元件。反馈信号与输出信号之比叫反馈系数。 如果反馈信号削弱了输入信号使放大电路的净输入 减小，导致电路的放大倍数降低的反馈称为负反馈， 反之，则为正反馈。
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
思考题
• 1.比较器工作在哪一种反馈状态? • 2.为什么迟滞比较器抗干扰能力强?
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
本章小结
• 1.输入引起的输出通过某种途径又回到输入端，这个过程称为反馈 。反馈放大器的性能取决于反馈的方式。负反馈在降低增益的同时获
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
3.4 正弦波振荡器
• 3.4.1 自激振荡
•
2.自激振荡的建立过程振荡器必
须在起振
过程中满
足的条件
|.A.F|>1
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
3.4.2 变压器反馈式LC振荡电路
• 它是由放大电路、变压 器反馈电路和LC选频电 路三部分组成。电路中 三个线圈作变压器耦合 ，线圈L1 与电容C组成 选频电路，L2 是反馈 线圈，L3 线圈与负载 相连。
•
石英晶体是二氧化硅结晶体，具有各向异
性的物理特性。从石英晶体上按一定方位切割下来
的薄片叫石英晶片，不同切向的晶片其特性是不同
的。
•
石英晶片之所以能做成谐振器是基于它的
压电效应。
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
（2）石英晶体的符号和等效电路
负反馈放大器及集成运算放大器课 件
• 石英晶体振荡器
•
3.1 负反馈放大器
• 3.1.1 反馈的基本概念与组态
•
1.反馈的基本概念
将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全 部，通过某一电路送回输入端，称为反馈。具有反 馈作用的放大器叫反馈放大器。反馈到输入回路的 信号称为反馈信号。由输出信号形成反馈信号的电 路叫反馈电路或反馈网络。构成反馈网络的元件叫 反馈元件。反馈信号与输出信号之比叫反馈系数。 如果反馈信号削弱了输入信号使放大电路的净输入 减小，导致电路的放大倍数降低的反馈称为负反馈， 反之，则为正反馈。
集成运算放大器
A/D转换方法
– 计数法 速度慢 – 双积分式A/D转换器 精度高、干扰小 速度慢 – 逐次逼近式A/D转换器 原理同计数式相似，只是从最高位开始，通过试探值来计数。
例1：ADC0804 （8位,100us,转换精度 ±1LSB,内带可控三态门）。
例2：ADC570 (输入电压：0~10V 或 -5V~+5V）
例3. 8位以上A/D转换器和系统连接。 ADC1210：12位，100us，启动端SC，结束转换CC。
例4. ADC0809: 逐次逼近式8通道8位ADC。
同时有模拟电路和数字电路的系统中地 线的连接
模拟电路 ADC DAC 数字电路
模拟电路 AGND
数字电路 DGND
模拟地
公共接地点
if RF
R1 R2
R3 RP
－ ＋
u0
ui 1 ui 2 ui 3 uo R1 R2 R3 Rf 可得： uo R f ( ui 1 ui 2 ui 3 ) R1 R2 R3 若R1=R2=R3=R，则 u R f ( u u u ) o i1 i2 i3 R
集成运算放大器
1．集成运算放大器概述
集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出 电阻的多级直接耦合放大电路，一般由四部分组成：
输入级：一般是差动放大 器，利用其对称特性可以 提高整个电路的共模抑制 比和电路性能，输入级有 反相输入端“-”、同相 输入端“+”两个输入端； 中间级：的主要作用是
3、差动比例运算电路
R1=R2，R’=RF Uo=-RF/R1(Ui1-Ui2)
差动比例运算电路 又称减法运算电路
集成运算放大电路
功耗
描述放大电路在工作过程 中消耗的能量，包括静态
电流、动态功耗等。
参数与性能指标的测试方法
01
02
03
输入阻抗测试
通过测量输入电压和电流 的比值来计算输入阻抗。
输出阻抗测试
通过测量输出电压和电流 的比值来计算输出阻抗。
开环增益测试
通过测量放大电路在不同 频率下的电压增益来计算 开环增益。
参数与性能指标的测试方法
描述放大电路对电源的需求和 功耗特性，包括电源电压、静 态电流等。
主要性能指标
线性度
描述放大电路输出信号与输 入信号之间的线性关系，包 括失真度、线性范围等。
精度
描述放大电路输出信号的 精度和稳定性，包括失调
电压、失调电流等。
带宽
描述放大电路在不同频率下 的响应速度和带宽范围，包 括通频带、增益带宽积等。
集成运算放大电路
目录
• 集成运算放大电路概述 • 集成运算放大电路的应用 • 集成运算放大电路的参数与性能指标 • 集成运算放大电路的设计与实现 • 集成运算放大电路的发展趋势与展望
集成运算放大电路概
01
述
定义与特点
定义
集成运算放大电路是一种将差分 输入的电压信号转换成单端输出 的电压信号，并实现电压放大的 集成电路。
特点
具有高放大倍数、高输入电阻、 低输出电阻、低失真度、低噪声 等优点，广泛应用于信号放大、 运算、滤波等领域。
工作原理
差分输入
集成运算放大器采用差分输入方式， 将两个输入端之间的电压差作为输入 信号。
放大与输出
反馈机制
集成运算放大器采用负反馈机制，通 过反馈网络将输出信号的一部分反馈 到输入端，以改善电路的性能。
集成运算放大器中的反馈
而输出电压 u o 为有限值，则有
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
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
集成运算放大电路全篇
Y0 Y1 Y2 Y3 B
注：式中Aod为差模开环放大倍数。
二、 集成运放中的电流源电 路
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
+VCC
IR
B IC0
T0
R 2IB
A
IB0
IB1
IC1 T1
UBE0= UBE1， β0=β1=β， IC0=IC1=IC= βIB ， IC1为输出电流， IR为基准电流。
基准电流表达式：
IR
用
uP
集成运放组成方框图：
输入级
uN
中间级
输出级 uO
偏置电路
1) 输入级 又称前置级，常为双输入高性能差分放大电路（高Ri 、大Ad、 大KCMR、静态电流小）。输入级的好坏直接影响着集成运放的大多数性能 参数。
2) 中间级 主放大器，使集成运放具有较强的放大能力，多采用共射 （或共源）放大电路。放大管经常采用复合管，以恒流源做集电极负载。
R`3
C`1 R`3
2.1k
2.1k
R`5 240k
C`1
R`4 25k
R`5 240k
－ ＋
R7 100k
－∞ A3
(以下电路同上，仅C1、C2 值不同，电路从略）
图5.6 十五段优质均衡器
(2) 当R4的滑动触头移到最左边时，其电路如图8.7（a）所示。
C1
R3
R3
C2 R5
R4 R5
－∞
R6
B点的电流方程为：
IR
IB2
IC
IC2
1 2
IC2
2
2
2 2
2
I
C
2
IC2
(1
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uo
特点： （1）当 u+>u-, uo=+Uom ,
u+<u-, uo=-Uom ;
Uom
ui
0
(2) 因输入电阻无穷大, 故净输入电流为零。
–Uom
-
ui
+ uo
+
5.2 放大电路中的反馈
5.2.1 反馈的基本概念
1. 什么是反馈
电子电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到
输入回路，用来影响输入量的措施称为反馈。
第5章 集成运算放大器及其应用
• 集成运算放大器概述 • 放大电路中的反馈 • 基本运算电路 • 电压比较器 • 信号发生器
5.1 集成运算放大器概述
运算放大器是具有很高的开环电压放大倍数的直接耦 合的多级放大电路。集成运放将整个电路的各个元件做在 一个半导体基片上。
优 点： 工作稳定、使用方便、 体积小、重量轻、功耗小。
（3）串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入信号串联，以电压方式相叠加 — 串联反馈 反馈信号与输入信号并联，以电流方式相叠加 — 并联负反馈
（4）电压反馈和电流反馈 反馈信号取自输出电压，与输出电压成比例 — 电压反馈 反馈信号取自输出电流，与输出电流成比例 — 电流反馈
5.2.2 反馈的判断
1. 有无反馈判断 — 找联系
看输入：反馈信号与输入信号都加在放大电路 反相输入端， 以电流方式相叠加，因此为并联反馈。
综上所述，该电路存在电压并联负反馈。
5.2.3 负反馈放大电路的一般表达式
F
X f X o
A
X o X d
X d X i X f
闭环放大倍数
Af
X o X i
X o X d X f
即 uo = f ( ui )
ui
_ Au0 +
uo
+
线性区
Uom
–Uim
0 Uim
ui
饱和区
• 线性区： uo =Au0ui
–Uom
• 非线性区(饱和区)： 当ui > Uim 时，uo = Uom 当ui < -Uim 时，uo = -Uom
Au0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。
uF
-
+
+
-
+ +
净输入电压增 大，正反馈
净输入电流减
小，负反馈
3. 串联、并联反馈的判断 — 看输入端
从放大电路的输入端看，如果反馈信号与输入信号接在放 大电路的同一输入端上，反馈量与输入量以电流方式相叠加， 则为并联反馈；如果反馈信号与输入信号分别接在放大电路的 两个输入端上，以电压方式相叠加，则为串联反馈。
3、减小非线形失真
4、稳定输出电压或输出电
流Uo X f Xd Uo 或：Io X f Xd Io
5、对输入、输出电阻的 影串响联负反馈 ━ 闭环输入电阻rif 增大
并联负反馈 ━ 闭环输入电阻rif 减小
4. 电压、电流反馈的判断 — 看输出端（短路法）
假设 u0=0 ，看反馈是否还存在，若此时反馈不存在了， 则是电压负反馈。否则，为电流反馈。
电压串联负反馈
反馈组态：电 电流 压
并联负反 串联负反
馈 馈
电流并联负反馈
例2. 判断负反馈组态。
-
+
+
看输出：假设输出电压为零，则反馈信号消失，因此属于电 压反馈。
找输出回路与输入回路的联系，若有则有反馈，否则无反馈。
_
_
++
+ +
无反馈
无反馈
_ ++
将输出电压全 部反馈回去
_
+ +
有反馈
2. 反馈极性的判断 — ※瞬时极性法：
“看反馈的结果”: 即净输入量是被增大还是被减小。
1. 在放大电路的输入端，假设一个输入信号的电压 瞬时极性，可用“+”或“-”；
在没有外接反馈电路时所测出的差模电压放大倍数。
3、差模输入电阻 rid
差模信号作用时集成运放的输入电阻。一般在1M以上。
4、开环输出电阻 ro
集成运放没有引入负反馈情况下的输出电阻。一般是几百 欧姆。
5.1.3 集成运算放大器电压传输特性
传输特性是表示输出电压与输 入电压之间关系的特性曲线。
uo 饱和区
比较电路 净输入信号
开环放大倍数
输入信号
输出信号
反馈信号 反馈系数
X d X i X f
2. 反馈的分类
（1） 正反馈和负反馈 若引回的信号削弱了输入信号,使净输入量减小 — 负反馈 若引回的信号增强了输入信号,使净输入量增大 — 正反馈
（2）直流反馈和交流反馈 直流通路中存在的反馈 — 直流反馈 交流通路中存在的反馈 — 交流反馈
ui
+
+ uo
u u 相当于两输入端之间短路，但实际上没有短路。
(2) “虚断”原则 集成运放的输入电流可忽略不计
由于 rid
，因此
ii
ui rid
0
相当于两输入端之间断路，
ui
i 0, i 0 但实际上并没有断路。
i-
i+
ii
+
rid +
uo
（2） 理想运放工作在饱和区特点
AX d X d X f
AX d Xd AFX d
A
Af
1
AF
定义：1 AF 反馈深度
若
AF 1,
1 Af F ,
— 深度负反馈。
5.2.4 负反馈对放大电路性能的影响
1、 稳定放大倍
数
A
Af
1
AF
2、展宽通频带
dAf dA 1 Af A 1 A F
集成运放的封装外形如右图 所示。使用时，要根据所用集 成电路型号的管脚图来连接。
LM324
5.1.1 集成运算放大器的组成
其输入电阻高、 能减小零点漂移 和抑制干扰信号。
增益级 一般高增益共射电路
低阻功率输出级， 提高负载能力。
uu+
差动放大 输入级
中间放大级
互补输出级 uo
提供稳定合适的偏流
一般由恒流源组成
恒流偏置电路
差动输入级有两个输入u+、u-，当信号从u-输入，输出uo 与u-极性相反，称u-反相输入端；当信号从u+输入，输出uo与 u+极性相同，称u+同相输入端。
集成运放的基本结构
与uo反相
反相 输入端
u-
同相u+
输入端
与uo同相
T1 T2 IS
输入级
+UCC
T4
T3
T5 uo
中间级
-UEE 输出级
集成运算放大器的符号
uo Au0(u u ) Au0ui
信号传输方向
反相
u 输入端 -
开环差模 电压放大倍数
Auo
输出端
ui
同相
uo
u 输入端 数 1、最大输出电压UOPP
集成运放工作在线性区的最大不失真输出电压。一般略小 于电源电压。
2、开环电压放大倍数Au0
5.1.4 理想运算放大器 1. 运算放大器理想化模型
实际运放：
rid 高：几十k 几百k
ro 小：几十 ~ 几百 Au0 很大：104以上~ 107 KCMRR很大
Au0
u- - + uo u+ +
由理于运想放运的放开：环电压放大
倍数很大rid，输入电阻高，输出 电阻小，ro 在分0 析时常将其理想 化，称A其u0为理想运放。
KCMRR
u-
_ +
uo
u+ +
2. 理想运算放大器的特性
理想运放 Au0
uo 饱和区
Uom
0
ui
饱和区
–Uom
(1) 理想运放工作在线性区特点
必须引入深度负反馈
(1) “虚短”原 两个输入端的电位基本相等
则
由于 Au0
ui u
u， uo有Au限uo0 ，因0此
2. 按信号传输方向经基本放大器 反馈网络， 判断相关点的瞬时极性,直至判断出反馈信号的 瞬时极性 ；
3. 如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小， 则为负反馈；反之为正反馈。
例1. 判断电路中是否引入了反馈、直流还是交流、 正反馈还是负反馈 ?
+
-+
uF
净输入电压减
小，负反馈