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1、 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 中等职业学校机电类规划教材 电子技术基础 教学演示课件 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路 本章首先介绍直流放大电路的基本概念，差动放大电路的组成及工作原理；再介绍反馈的基本概念，反馈类型的判断方法，负反馈对放大器性能的影响；再介绍集成运放电路的特点及运算功能；
2、最后介绍正弦波振荡电路的几种形式，振荡条件及振荡频率等。3.1 差动放大电路差动放大电路 3.3 负反馈放大电路 3.5 集成运放的基本运算电路 3.2 集成运放的基本知识 3.4 正弦波振荡电路 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.1.1 零点漂移 3.1 差动放大电路差动放大电路 1 1零点漂移现象零点漂移现象 在在直直流流放放大大电电路路中中，即即使使输输入入信信号号电电压压为为零零，输输出出电电压压也也会会偏偏离离稳稳定定值值而而发生缓慢的、无规则的变化
3、，这种现象叫做零点漂移，简称零漂。发生缓慢的、无规则的变化，这种现象叫做零点漂移，简称零漂。2 2产生零点漂移的原因产生零点漂移的原因 产产生生零零点点漂漂移移的的原原因因有有电电源源电电压压的的波波动动、温温度度变变化化、元元器器件件老老化化，其其中中温温度度变化是产生零漂的最主要的原因。变化是产生零漂的最主要的原因。3 3抑制零点漂移的措施抑制零点漂移的措施1 1）选用稳定性能好的高质量的硅管。选用稳定性能好的高质量的硅管。2 2）采用高稳定度的稳压电源可以抑制电源电压波动引起的零漂。采用高稳定度的稳压电源可以抑制电源电压波动引起的零漂。3 3）利用恒温系统来减小温度变化引起的零漂。）利用
4、恒温系统来减小温度变化引起的零漂。4 4）利用两只特性相同的三极管组成的差动放大器，它可以有效地抑制零漂。）利用两只特性相同的三极管组成的差动放大器，它可以有效地抑制零漂。电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.1.2 典型差动放大电路 3.1 差动放大电路差动放大电路 1 1差动放大器电路的组成差动放大器电路的组成 典型差动放大器（a）实物图 （b）电路原理图 该电路采用两个对称的共射基本放大电路，该电路采用两个对称的共射基本放大电路，VTVT1 1、VTVT2
5、2是一对性能是一对性能相同的晶体三极管。相同的晶体三极管。电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.1.2 典型差动放大电路 3.1 差动放大电路差动放大电路 2.2.电路工作原理电路工作原理1 1）对差模信号的放大作用）对差模信号的放大作用（建议采用仿真）（建议采用仿真）有有两两个个晶晶体体管管组组成成的的双双端端输输入入、双双端端输输出出差差动动放放大大电电路路，其其电电压压放放大大倍倍数数和和共共射射单单管管放放大大电电路路的的电电压压放放大大倍倍数数相相同同。
6、实实际际上上是是通通过过牺牺牲牲一一只只管管子子的的放放大倍数来换取对零点漂移的抑制。大倍数来换取对零点漂移的抑制。2 2）对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用3 3）共模抑制比（共模抑制比（KCMR）电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.1.3 恒流源差动放大电路 3.1 差动放大电路差动放大电路 图图中中VT3组组成成分分压压式式工工作作点点稳稳定定电电路路，该该电电路路当当温温度度发发生生变变化时，化时，I Ie3e3基本不变，且基本不变，且从从而而阻阻
7、止止了了I IC1C1、I IC2C2随随温温度度升升高高而增大，起到抑制零漂的作用。而增大，起到抑制零漂的作用。恒流源差动放大器 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS *3.1.4 差动放大电路的四种接法 3.1 差动放大电路差动放大电路 1.双端输入、双端输出式双端输入、双端输出式 2.单端输入、双端输出式单端输入、双端输出式 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&
8、TELECOM PRESS *3.1.4 差动放大电路的四种接法 3.1 差动放大电路差动放大电路 3.双端输入、单端输出式双端输入、单端输出式 4.单端输入、单端输出式单端输入、单端输出式 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.2.1 集成电路的特点 3.2 集成运算放大器的基本知识集成运算放大器的基本知识 集成电路常有三种外形集成电路常有三种外形 1.可靠性高、寿命长可靠性高、寿命长 2.体积小、重量轻体积小、重量轻 3.速度高、功耗低速度高、功耗低 4.成本
9、低成本低 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.2.2 集成电路的组成 3.2 集成运算放大器的基本知识集成运算放大器的基本知识1.1.集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成2 2集成运放符号集成运放符号 新国标新国标旧国旧国标标 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.2.3 理想运算放大器 3.2 集成运算放大器的基本知识集成运算
10、放大器的基本知识1.1.虚短路原则（简称虚短）虚短路原则（简称虚短）集成运放工作在线性区，其输出电压集成运放工作在线性区，其输出电压UO是有限值，而开环电压放大倍数是有限值，而开环电压放大倍数Auo,则则 U+U 2.2.虚断路原则（简称虚断）虚断路原则（简称虚断）理想集成运放输入电阻理想集成运放输入电阻r ridid,这样，同这样，同相、反相两端没有电流流入运算放大器内部，即相、反相两端没有电流流入运算放大器内部，即 I I+I I0 0 输入电流输入电流好像断开一样，称为虚断。好像断开一样，称为虚断。电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡
11、电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.3.1 反馈的基本概念 3.3 负反馈放大电路负反馈放大电路反馈方框图反馈方框图 其中其中 X/IXiXF XoAoX/i 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.3.2 反馈的基本类型 3.3 负反馈放大电路负反馈放大电路1.反馈的分类反馈的分类（1）电压反馈和电流反馈）电压反馈和电流反馈 （2）串联反馈和并联反馈）串联反馈和并联反馈2.反馈类型的判别反馈类型的判别（1）电电压压、电电
12、流流反反馈馈的的判判别别 反反馈馈元元件件直直接接与与输输出出端端相相接接（即即接接电电路路中中一一个个点点）的的是是电电压压反反馈馈；反反馈馈元元件件间间接接与与输输出出端端相相接接（即即接接电电路路中中两两个个点点）的的是是电流反馈。电流反馈。（2）串串联联和和并并联联反反馈馈的的判判别别 反反馈馈元元件件直直接接与与输输入入端端相相接接的的是是并并联联反反馈馈；反反馈馈元件元件间接间接与输入端相接的是串联反馈。与输入端相接的是串联反馈。电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM
13、PRESS 3.3.2 反馈的基本类型 3.3 负反馈放大电路负反馈放大电路【例例】判别下图所示电路，是属于哪种类型的负反馈。判别下图所示电路，是属于哪种类型的负反馈。答：答：a）Re 电流串联反馈电流串联反馈；b）Rf 电流并联反馈；电流并联反馈；c）Rf 电压串联反馈；电压串联反馈；d）Rf 电压并联反馈电压并联反馈 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.3.3 负反馈对放大电路性能的影响 3.3 负反馈放大电路负反馈放大电路1）放大倍数下降）放大倍数下降 2
14、）提高放大倍数的稳定性）提高放大倍数的稳定性 3）改善了输出波形）改善了输出波形4）展宽通频带）展宽通频带 5）改变输入、输出电阻）改变输入、输出电阻负反馈改善输出波形的原理负反馈改善输出波形的原理 放大倍数和信号频率的关系放大倍数和信号频率的关系 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.4.1 正弦波振荡电路的基础知识*3.4 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1.1.概念概念2 2振荡电路的方框图振荡电路的方框图 3.3.振荡的平衡条件振荡的平衡条件 AF2n AF
15、=1AF=1 由由于于某某种种原原因因使使这这个个电电路路在在没没有有外外加加输输入入信信号号的的情情况况下下也也有有输输出出信信号号了了，那那么么我我们们就就称称这这个个电电路路产产生生了了自自激激振振荡荡（简简称称振振荡荡）。此此时时放放大大电电路路也改称为振荡电路。也改称为振荡电路。4 4振荡电路的类型振荡电路的类型 LCLC型和型和RCRC型两大类型两大类 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.4.2 RC正弦波振荡电路 *3.4 正弦波振荡电路正弦波振荡
16、电路 1 1.电路组成电路组成桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路 2.振荡条件振荡条件F 0；F1/33.振荡频率振荡频率 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.4.3 LC正弦波振荡电路*3.4 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1 1.变压器耦合式变压器耦合式变压器耦合式变压器耦合式振荡电振荡电路路2.振荡条件振荡条件AF2n AF 1 3.振荡频率振荡频率 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电
17、出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.4.3 LC正弦波振荡电路*3.4 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 2.电感反馈式（电感三点式）电感反馈式（电感三点式）电感反馈式电感反馈式振荡电振荡电路路2.振荡条件振荡条件AF2n AF 1 3.振荡频率振荡频率其中 LL1L22M*可用可用“三点式三点式”法则法则 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.4.3 LC正弦波振荡电路*3.4 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 3.电容反馈式（电容三点式）
18、电容反馈式（电容三点式）电容反馈式电容反馈式振荡电振荡电路路（a)a)原理图原理图 (b)(b)改进型改进型2.振荡条件振荡条件AF2n AF 1 3.振荡频率振荡频率其中*可用可用“三点式三点式”法则法则(a)图图(b)图图 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.5.1反相输入（比例）放大器反相输入（比例）放大器 3.5 集成运算放大器的基本运算电路集成运算放大器的基本运算电路 2输出与输入的关系输出与输入的关系 因为因为1 1电路结构电路结构反相比例放大器反相
19、比例放大器（a a）实物图实物图 （b b）原理图原理图所以所以 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.5.2 同相输入（比例）放大器 3.5 集成运算放大器的基本运算电路集成运算放大器的基本运算电路 2输出与输入的关系输出与输入的关系 因为因为1 1电路结构电路结构同相比例放大器同相比例放大器（a a）实物图实物图 （b b）原理图原理图所以所以 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮
20、电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.5.3 差动输入（减法）放大器 3.5 集成运算放大器的基本运算电路集成运算放大器的基本运算电路 2输出与输入的关系输出与输入的关系 1 1电路结构电路结构差动输入放大器差动输入放大器满足满足R1R2,RFR3的条件时的条件时 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 3.5.4 加法器 3.5 集成运算放大器的基本运算电路集成运算放大器的基本运算电路 2输出与输入的关系输出与输入的关系 1 1电路结构电路结构加法器加
21、法器当当R1R2R3RF时，有：时，有：UO（Ui1Ui2Ui3）电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS *3.5.5 电压比较器 3.5 集成运算放大器的基本运算电路集成运算放大器的基本运算电路 2输出与输入的关系输出与输入的关系 1 1电路结构电路结构电压比较器电压比较器当当 UiUR 时时Uo将从高电平跳变为低电平将从高电平跳变为低电平 当当 UiUR 时时Uo将从低电平跳变为高电平将从低电平跳变为高电平 电子技术基础电子技术基础 第3章 集成运算放大器及正弦波振
22、荡电路集成运算放大器及正弦波振荡电路 人民邮电出版社人民邮电出版社 POSTS&TELECOM PRESS 本 章 小 结 1零点漂移对电路正常工作有很大的影响，而差动放大电路能很好地解决零点漂移问题，利用电路的对称性、典型差动放大电路中的射极电阻或恒流源差动放大电路强烈的共模负反馈作用都能抑制零点漂移。2本章讨论了反馈的概念、反馈的类型及其判断方法；电路中引入负反馈后将会使放大倍数下降，但它可提高放大倍数的稳定性，可抑制干扰和噪声，可改善波形，可展宽频带，还可改变输入和输出电阻。3正弦波振荡电路实质上是一个满足振幅平衡条件和相位平衡条件的正反馈放大器；按照选频网络的不同，正弦波振荡电路主要分LC振荡电路和RC振荡电路两大类，改变选频网络的参数，可调节电路的振荡频率。4集成运放有线性和非线性两种工作状态，线性运用时，集成运放通常工作于深度负反馈，此时，两输入端间存在“虚短”或“虚断”现象；非线性运用时，集成运放通常工作于开环或正反馈状态。