电工与电子技术第十二章集成运算放大器
电路12章含运算放大器电路
•
( I 2 )
•
•
I1 I2
4、理想回转器与变压器比较 理想变压器
理想回转器
u1 nu2
n 0
i1
1 n
i
2
A 0
1 n
i1 gu2
A
0
i2 gu1
g
1
g 0
互易元件, 阻抗变换 非互易元件, 阻抗逆变换
详细内容见P233表12-1
例1:图示网络,求H参数矩阵。
解: u1 nu2
其中: r=- Rf
r
u1 ri2 u2 ri1
12-5 回转器 回转方向
1、回转器:
r
一种非互易多端元件。
电路符号:
伏安关系:i1 gu2 i2 gu1
i1 i2
0 g
gu1
0
u2
g : 回转电导(S)
u1 ri2
u2 ri1
u1 u2
0 r
ri1
0
i2
r : 回转电阻( )
五、微分器
i1
i2
虚 地
i1
C
du1 dt
i2
u2 R
六、电压跟随器
u2 u1
特点: 输入阻抗大,输出阻抗小;
作用: 隔离
u2
RC
du1 dt
六、电压跟随器
u2 u1
特点: 输入阻抗大,输出阻抗小;
作用: 隔离
12-4 用运算放大器实现受控源 i2
u2
Rf R1
u1
u1
i1
其中: =- Rf / R1
12-4 用运算放大器实现受控源 i2
u2
Rf R1
u1
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
第12章 共射极放大电路
iC iB ( I BQ ib ) I BQ iB I CQ ic uCE U CEQ uce
uBE U BEQ ui
四、静点工作点的选择与波形 失真 当放大电路静态工作点设置不得当时,会造成放大电路的波
形失真,本节通过实验来观察波形失真的现象。 (一)操作 1.框图:
3.现象:
(1)由于静态工作点已经调整适当,此时观察到的波形图 并无失真。
(2)通过两个信号输入调节旋钮 YA 和 YB 上标示的电压刻 度(V / 格)以及荧光屏上的波形幅度可以测出输入电压和输出 电压的幅值,并可以算出放大器的电压放大倍数。 (3)两波形的相位相差为 180,这是单管发射极放大电 路的倒相作用。
结论 (1)共发射极单管放大电路的输出波形的正半周(波形上 半周)出现平顶,是截止失真;若输出波形的负半周(即波形 下半部)出现平顶,是饱和失真。
(2)出现失真的原因:
Q 点设置不当,应调整放大管基极偏置电阻,使静态工作 点处于适当的位置。
3.双向失真 (1)现象 Rb适中,输出波形无失真,增大信号源 的电压幅度,使放大器的输入信号增大,这 时输出电压信号波形的上、下部分都出现平 顶,同时产生了饱和失真和截止失真——称 为双向失真,如图所示。 (2)原因
由晶体管的放大原理有:
再根据直流通路可得
二、共发射极放大电路
[例1] 在下图中,设 UE = 12 V,Rb = 200 k,Rc = 2.4 k, = 50,试计算静态工作点。 解:根据静态工作点计算公式
Ib
U E U BEQ Rb
UE 12 A 60 μA 3 Rb 20010
输入信号的电压幅度太大,在信号的正半造成饱和失真, 负半周造成截止失真。
《电工技术与电子技术》第24讲 第12章 集成运算放大器
+
+
RP
RP=Rf//RF
Au=1+
RF Rf
ib+ =0
u-= u+= ui
ib- =0
iF=if
uo ui ui R2F R1f
uo (1 R2F)ui R1f
5
例题2. Rf=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo ,RP
应为多大?
iF RF
if
Rf ui
_
uo
+
+
RP
滤波电路的种类: 按信号性质: 模拟滤波器和数字滤波器
设Uom=15V,U=+3V,
TM
RCUom U
=0.05秒
R=10k ,C=1F
18
反相积分器:如果ui =-U=-3V,画出uo的波形图。
1 uo RC uidt
ui
0
t
uo
1 RC
t
(-U)dt
0
-U
uo
=
U RC
t
+Uom
0
t
0.05秒
设Uom=15V,U=3V,
R=10k ,C=1F 19
ui1
+
R1 R1 + R2
ui2)
当R1 = R2 时, uo =
1 2
(1+
RF Rf
)(ui1 +
ui2)
14
(7) 微分运算:
iF R
i1 C
ui
-
+
uo
+
R2
u-= u+= 0
iF
uo R
【电工学期末考试习题】第12章 集成运算放大器 习题参考答案
第12章 集成运算放大器 习题参考答案一、填空题:1. 理想运放同相输入端和反相输入端的“虚短”指的是 同相输入端与反相输入端两点电位相等,在没有短接的情况下出现相当于短接时的现象。
2. 将放大器 输出信号 的全部或部分通过某种方式回送到输入端,这部分信号叫做 反馈 信号。
使放大器净输入信号减小,放大倍数也减小的反馈,称为 负 反馈;使放大器净输入信号增加,放大倍数也增加的反馈,称为 正 反馈。
放大电路中常用的负反馈类型有 并联电压 负反馈、 串联电压 负反馈、 并联电流 负反馈和 串联电流 负反馈。
3. 若要集成运放工作在线性区,则必须在电路中引入 负 反馈;若要集成运放工作在非线性区,则必须在电路中引入 开环 或者 正 反馈。
集成运放工作在线性区的特点是 输入电流 等于零和 输出电阻 等于零;工作在非线性区的特点:一是输出电压只具有 高电平、低电平两种稳定 状态和净输入电流等于 零 ;在运算放大器电路中,集成运放工作在 线性 区,电压比较器集成运放工作在 非线性 区。
4. 集成运放有两个输入端,称为 同相 输入端和 反相 输入端,相应有 同相输入 、 反相输入 和 双端输入 三种输入方式。
5. 放大电路为稳定静态工作点,应该引入 直流 负反馈;为提高电路的输入电阻,应该引入 串联 负反馈;为了稳定输出电压,应该引入 电压 负反馈。
6. 理想运算放大器工作在线性区时有两个重要特点是“虚短”和 “虚断” 。
三、选择题:(每小题2分,共16分)1.集成运算放大器能处理( C )。
A 、直流信号;B 、交流信号;C 、交流信号和直流信号。
2. 为使电路输入电阻高、输出电阻低,应引入( A )。
A 、电压串联负反馈;B 、电压并联负反馈;C 、电流串联负反馈;D 电流并联负反馈。
3. 在由运放组成的电路中,运放工作在非线性状态的电路是( D )。
A 、反相放大器;B 、差值放大器;C 、有源滤波器;D 、电压比较器。
《电工电子技术与技能》(文春帆主编)习题参考答案
第一章 直流电路 复习与考工模拟参考答案一、填空题1.12 V 、24 V 、36 V 2.5 W 3.2.178×108 J 4.并联 5.12 K Ω 二、选择题 1.D2.A3.D4.D5.C三、判断题1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 四、分析与计算题1.0.01 A ;10 mA ;1.0×104 μA 2.(1)A 115(或0.45 A )(2)5.6 KW •h (3)2.8元第二章 电容与电感 复习与考工模拟参考答案一、填空题 1.106;1012 2.耐压3.储能;磁场;电场 4.103;1065.电阻(或欧姆) 二、选择题 1.D2.A3.C4.B5.A三、判断题1.√2.×3.×4.√5.√四、简答题略第三章磁场及电磁感应复习与考工模拟参考答案一、填空题1.安培定则(或右手螺旋定则)2.安培;BIlF=3.软磁物质;硬磁物质;矩磁物质4.电磁感应现象5.楞次二、选择题1.B 2.A 3.C 4.A 5.B三、判断题1.√2.√3.√4.×5.×四、分析与作图题1.略2.电流方向:BADCB第四章单相正弦交流电复习与考工模拟参考答案一、填空题1.振幅(最大值或有效值);频率(周期或角频率);初相2.V220(或311 V);s2.0;rad/s)02(或314πrad/s1003.有效值4.电压与电流同频同相;电压超前电流900;电流超前电压9005.正比;反比6.在电感性负载两端并联一容量适当的电容器二、选择题1.B 2.B 3.B 4.D 5.C三、判断题1.×2.√3.×4.×5.√ 6. ×7. ×四、分析与计算题1.最大值:10 A;有效值:A5;周期:0.2 s;频率:5 Hz;初相:150022.440 W3.(1)R=6Ω;L=25.5 mH (2)0.6第五章三相正弦交流电复习与考工模拟参考答案一、填空题1.线电压;相电压;相电压;线电压2.220 V;380 V3.3;等于4.使不对称负载获得对称的相电压5.3;等于二、选择题1.D2.C3.A4.B5. A三、判断题1.√2.√3.√4.√5.×四、分析与作图题1.星形和三角形两种;画图略2.星形联结承受220V相电压;三角形联结时则承受380V线电压。
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
电工电子技术课程集成运算放大器及其应用PPT课件
输入电阻—— ri=R1
u f uo 为保证一定的输入电阻,
当放大倍数大时,需增大
共模电压为零
u u 0 2
R2,而大电阻的精度差,
因此,在放大倍数较大时, 该电路结构不再适用。
第26页/共69页
比例运算
• 同向比例运算
i i 0 u u
if Rf
i1 R1
ui
R2
u f uo
uo
(1
4. 最大共模输入电压Uicmax
Uicmax是指集成运放所能承受的最大共模输入电压,超过这 个值,集成运放的共模抑制比将明显下降,甚至造成器件损坏。
5. 差模输入电阻rid
rid是指集成运放两个输入端之间的电阻值。rid越大越好,它 标志集成运放输入端向差模信号源索取信号电流的能力大小。
6. 输出电阻ro
RE5
T9 T11
RC4
第1级:差动放大器 第3级:单管放大器
差动放大器
-UEE
第11页第/共46级9页:互补对称射极跟随器
集成运算放大器的特点
• 为满足运算精度的要求,理想集成运算放大器的 开环电压放大倍数的数值很大。零点漂移小。
• 差模输入电阻很高,一般在105~1011范围,如 果用MOS集成电路,输入级的输入电阻高达 1011以上。
Rf ) R1
if
if Rf
i1 R1
ui
R2
u f uo
ui
R2
u f uo
Auf
uo ui
(1
0 ) 1 Auf
R1 第28页/共69页
uo ui
(1
Rf ) 1
加法运算
反向加法
i i 0 u u
电工学课件集成运算放大器演示文稿
线性区: uo=Auo(u+-u-)
分 析
两rid输→入∞端,的故输
入电流为零。
虚断
依 据
Auo→∞ ,uo为有限值,
故 u+-u-=uo/Auo≈0
即 u+ ≈ u-
饱和区
o -Uo(sat)
线性区
虚短
u+ - u-
当有信号输入时,如同相端 接地,即u+=0 则 u- ≈ 0
虚地
饱和区:
uo≠Auo(u+-u-) 当u+ >u- 时,uo=+uo(sat) 当u+ <u- 时,uo=-uo(sat)
模拟集成电路:集成运算放大器、集成功率 放大器、集成稳压电源、集成数模转 换电路
16.1.1 集成运算放大器的特点
1. 尽量避免使用电容。 2. 输入级采用差动放大电路。 3. 电阻值大致为100Ω~ 30kΩ。 4. 二极管都采用三极管构成。
16.1.2 电路的简单说明
一、运放构成
输入端 输入级
下面的问题是从输出端将反
馈引到同相端还是反相端 ?
Z
答案是:引回到反相端
16.2.1 比例运算
i1
Ru1 -
if
-
∞Rf - ∞+
uo
1、反相输入
Rf —反馈电阻;
ui
u+ +
+
+
R2
uo
R2 —平衡电阻,用于消除
静态基极电流对输出电压的影
响。 R2= R1∥Rf 由KCL、KVL和运放工作在线性区的分析依据:
右图所示为运放输入和输 出电压的关系曲线,称为传输 特性。从图中看到,实际运放 的传输特性与理想运放比较接 近。
集成运算放大器及应用—集成运算放大器(电子技术课件)
(a)新国标符号
(b)以往用过的符号
图3.1.2 集成运放的符号
4.集成运放实物 (1)封装形式、引脚排列
金属壳封装
双列直插式 塑料封装
图3.1.3 集成运放封装与引脚图
图3.1.4 LM324引脚图
(2)运算放大器外形图
图3.1.5 集成运放实物图
三、理想集成运放的主要参数 1.理想集成运放
4.共模抑制比 KCMR 反映了集成运放对共模信号的抑制能力。
5.输入失调电压、电流 U IO 0 I IO 0 它是指集成运放输出电压为零时,两个输入端所加补偿电压的大小、两个输
入端的静态电流之差均为零。 6.上限截止频率 f H
反映集成运放的频率特性。
集成运放的线性应用(一)
3.2.1 集成运放的线性应用(一)
差模信号是指 ui1 = – ui2,即两个输入信号大小相同,极性相反。 共模信号是指 ui1 = ui2 ,即两个输入信号大小相同,极性相同。
2.输入电阻 rid
它是指集成运放在开环状态下,输入差模信号时两输入端之间的动态电阻, 反映差模输入时,集成运放向信号源索取电流的大小。
3.输出电阻 ro 0
二、集成运放的组成及符号 1.集成运放的组成框图
uid +
输入级
中间电压 放大级
输出级 uo
偏置电路
图3.1.1 集成运放的组成框图
2.各组成部分的特点
采用差分放大电路。要求输入电阻 高,输入端耐压高,抑制温度漂移 能力强,静态电流小。
采用共发射极放大 电路。要求有足够 的放大能力。
采用互补对称输出电 路。要求输出电压范 围宽,输出电阻小, 非线性失真小。
一、线性区的集成运放
电子技术基础课件——集成运算放大器
运算放大器在线性应用 时同时存在虚短和虚断
i i 0 虚断 i1 iF
Rif Rif
平衡电阻
u- u 0 虚地 uO iF Rf
Auf
uo ui
iF Rf i1 R1
Rf R1
为使两输入端对地直流电阻相等: R2 = R1 // R f
特点:1.为深度电压并联负反馈,Auf = Rf / R 1
Rf R1
)u
u
R3 // R4 R2 R3 // R4
uI1
R2 // R4 R3 R2 // R4
uI2
uO
(1
Rf R1
)(
R3 // R4 R2 R3 // R4
uI1
R2 // R4 R3 R2 // R4
uI2 )
若 R2 = R3 = R4 , Rf = 2R1 则 uO = uI1+ uI2
AVO越大,线性区越小, 当AVO→∞时,线性区→0
2.理想运算放大器: 开环电压放大倍数 AV0=∞
差摸输入电阻 Rid=∞
3. 线性区:
输出电阻
R0=0
为了扩大运放的线性区,给运放电路引入负反馈:
理想运放工作在线性区的条件:
电路中有负反馈!
运放工作在线性区的分析方法:
虚短(U+=U-) 虚断(ii+=ii-=0)
R4 R3
(1
2R2 ) R1
为保证测量精度 需元件对称性好
例 3.2.2 电压—电流转换器
u+ = u = us io = i1 = us / R1
特点: 1. 输出电流与负载大小无关 2. 恒压源转换成为恒流源
例 3.2.3 利用积分电路将方波变成三角波
电工电子技术课件:负反馈与集成运放
反馈可以从不同的角度进行分类: ①按反馈的极性可分为正反馈和负反馈; ②按反馈信号的成分又可分为直流反馈和交流反馈; ③按反馈信号与输出信号的关系可分为电压反馈和电流反馈; ④按反馈信号与输入信号的关系可分为串联反馈和并联反馈。
电工电子技术
负反馈与集成运算放大器
2.反馈放大电路中的关系式
电工电子技术
负反馈与集成运算放大器
6.2.2基本差分放大电路
1. 电路组成
特点:
(1)由两个完全对称的 共射电路组合而成。 同时要求参数对称。
(2)电路采用正负双 电源供电。
电工电子技术
负反馈与集成运算放大器 2. 差分放大电路抑制零点漂移的原理
静态时,ui1 = ui2 = 0 uo= uo1 - uo2 = 0
判别法:令 uo = 0 (RL 短路),若反馈消 失则为电压反馈。
A
RL uo
io
A
RL uo
电压
F
反馈
电流
F io 反馈
电流反馈 — 反馈信号取自输出电流。 判别法:使 uo = 0(RL 短路),若反馈仍然 存在,则为电流反馈。 电工电子技术
负反馈与集成运算放大器
6.1.3负反馈对放大电路的影响
“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法,反馈的结果使净 输入量减小的为负反馈,使净输入量增大的为正反馈。 瞬时极性法:规定电路输入信号在某一时刻对地的极性, 并以此为依据,逐级判断电路中各相关点电流的流向和电 位的极性,从而得到输出信号的极性;根据输出信号的极 性判断出反馈信号的极性。
电工电子技术
负反馈与集成运算放大器
(2)输入失调电压 UIO (3)输入失调电流 IIO= |IB1- IB2| (4)输入偏置电流 IIB= (IB1+ IB2)/2
电工电子技术与技能第3版 第12章 放大电路与集成运算放大器
第12章 放大电路与集成运算放大器
12.1.2 基本共射极放大电路结构
如图12-2所示,共射极放大电路主要由以下部分组成: 流射i结C【【【,正晶基集是向体极电放偏管偏极大压三置负电,极电载路并管阻电核给阻TR心基】b】R元极c起】也件提电称。供R流c偏一将放流个集大电合电作阻适极用,的电,电直流通源流的过V偏变C基置C化通极电转过电流换R流Ib成b为i,B集控三简—制极称射集管偏之电提流间极供的电发 电压变化,这个变化的电压,就是放大器的输出信号,即通过Rc将三极 管的电流放大作用转换为电压放大。
图12-4共射极放大电路动态分析实验电路
I第0 12章 放大电路与集成运算放大器
实验现象:用示波器观察可得到如图13-4所示波形。
图13-4 共射极放大电路动态分析各点波形
实验结论:由实验可以看出输出电压uo比ui大得多,说明共射极放大 电路具有电压放大作用;且uo和ui反相,说明共射放大电路还具有倒相作 用。
数,即放大电路输出电压与输入电
压之比为:
Av
vo vi
除电压放大倍,还有电流放大
图12-6 放大器的方框图
倍数Ai和功率放大倍数Ap, 三者关
系为:
AP
Po Pi
iovo iivi
Ai Av
工程上常用对数来表示放大倍
数,称为增益G,单位为分贝(dB)。
电压增益为:
Gu = 20lgAv(dB)
第12章 放大电路与集成运算放大器
第12章 放大电路与集成运算放大器
12.1.5 放大器的主要性能指标
【放大倍数】放大倍数是描述放大器放大能力的指标,常用A表示。 放入输大电出器压电的和流框输。图入如电图流;12右-6所边示是,输左出边端是,输外入接端负,载外,接u信o、号i源o分,别u为i、输ii分出别电为压输和
J电工电子技术基础电子电工电子技术集成运算放大器PPT教案学习
if
RF
1.反相比例运算电路
+12V
根据两条重要分析依据可知:
7
i1 i f , u u 0
而
i1
ui
u R1
ui R1
∞
i1 R1
2-
ui
R2 3 +
+
6
u0
1 54
if
u uo RF
uo RF
式中负号表示输出电压 与输入电压的相位相反
-12V
第 2页
由此可得: uo
RF R1
ui , AUf
反相输入 端
负电源端
同相输入 端
第 2页
调零电位器
-
U-
U
+
+
集成运放 的电路 图符号
-12V
∞ +
输出 6
U
0
第3页/共17页
2.集成运算的主要技术指标
((11))开开环环电电压压放放大大倍倍数数AAuu00 指集成运放工作在线性区,接入规定的负载,无负反馈情况
下的直流差模电压增益。集成运放的Au0一般很高,约为104~107 ; (2)差模输入电阻ri和输出电阻r0
1. 集成运放由哪几部分组成,各部分 的主要 作用是 什么? 2. 理想运放的特点是什么? 3. 工作在线性区的理想运放有哪两条 重要结 论?何 谓“虚 断”? “虚短 ”?
第 2页
第6页/共17页
8.2 集成运放的应用
先介绍 集成运 放的线 性应用 。
集 成运放 的应用 分为线 性应用 和非线 性应用 两大类 。当集 成运放 通过外 接电路 引入负 反馈时 ,集成 运放成 闭环并 工作在 线性区 ,可构 成模拟 信号运 算放大 电路、 正弦波 振荡电 路和有 源滤波 电路等 ;若工 作在非 线性区 ,集成 运放则 可构成 各 种电压比 较器和 矩形波 发生器 等。
电工电子技术第十二章数模(DA)和模数(AD)转换
• 当CP=1时,采样开关S接通,u(t)信号被采样, 并送到电容C中暂存。
• 当CP=0时,采样开关S断开,前面采样得到的电 压信号在电容C上保持,直到下一个CP=1信号到 来,在对新的电压信号进行采样。
其过程如图12-6所示。图中Ui为模拟输入信号,CP为取样信号,U0为取样后输出信 号。由图分析可得取样定理:设取样信号S(t)的频率为fs,输入模拟信号ui(t)的最 高频率分量的频率为fimax,则fs与必须满足下面的关系式
• 转换时间是指D/A转换器从输入数字信号开 始到输出模拟电压或电流达到稳定值时所 用的时间。转换时间越小,工作速度就越 高。
12.2.3集成D/A的应用
D/A的集成器件有很多产品,现以D/A0832为例,讨论集成D/A的电路结构和应用方面的 一些问题。
D/A0832采用CMOS工艺,是具有20个引脚的双列直插式单片八位D/A转换器,其结构 如图12-3(a)所示。
若用精确度百分比表示,即
精确度
最大误差 输入模拟量满量程读数
一般A/D的精度为±0.02%,当输入模拟量满量程为10V时,其最大误差为10V的万 分之二,即2mV。
3.转换速度。转换速度是指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到转换 控制信号开始,到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。采用不同 的转换电路,其转换速度是不同的。
• 将数字量转换为模拟量的装置称为数/模转换器,简称 D/A或DAC;将模拟量转换成数字量的装置称为模/数转换 器,简称A/D或ADC。本章主要讨论数/模和模/数转换器 的原理及应用。
图12-1 A/D、D/A转换器在生产过程中的应用
12.2数/模转换器(D/A转换器)
• D/A转换器是用来将一组二进制代码转换成 相应电压值的装置。常用的D/A转换器有T 型电阻网络、倒T型电阻网络D/A转换器、 权电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换 器及权电容网络D/A转换器等几种类型。
第22讲 第十一章放大电路基础(四)及第十二章线性集成运算放大器和运算电路
(2)并联负反馈使输入电阻减少由于基本放大电路与反馈电路在输入回路中并联,如图所示,由于,在相同的V i作用下,因I f的存在而使I i增加,因此,并联负反馈使输入电阻R if=V i/I i减小。
所以,并联负反馈使输入电阻减小倍。
●负反馈对放大电路输出电阻的影响◆电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈取样于输出电压,又能维持输出电压稳定,即是说,输入信号一定时,电压负反馈的输出趋于一恒压源,其输出电阻很小。
有电压负反馈时的闭环输出电阻为无反馈时开环输出电阻的1/(1+ )①。
反馈愈深,R of愈小。
◆电流负反馈使输出电阻增加电流反馈取样于输出电流,能维持输出电流稳定,就是说,输入信号一定时,电流负反馈的输出趋于一恒流源,其输出电阻很大。
有电流负反馈时的闭环输出电阻为无反馈时开环输出电阻的1/(1+ )倍。
反馈愈深,R of愈大11.2.5 深度负反馈放大电路近似计算的一般方法● 近似计算的根据 根据和的定义 ,在 中,若 , 则 即 所以有此式表明,当 时,反馈信号 与输入信号 相差甚微,净输入信号 甚小,因而有对于串联负反馈有 (虚短), ;对于并联负反馈有 、, (虚断)。
利用“虚短”、“虚断”的概念可以以快速方便地估算出负反馈放大电路的闭环增益 或闭环电压增益。
● 近似计算的方法1.判别反馈类型,正确识别并画出反馈网络。
注意电压取样时不要把直接并在输出口的电阻计入反馈网络;电流求和时不要把并在输入口的电阻计入反馈网络。
2.在反馈网络输入口标出反馈信号:电压求和为开路电压fv ,电流求和时为短路电流fi ,再由反馈网络求出反馈系数F 。
要注意标fv 时在反馈网络入口标上正下负;标fi 时必须在反馈网络入口以上端流入为参考方向。
3.求闭环增益 ,注意不同的反馈类型fA 的量纲不同。
4.由fA 求闭环源电压增益vsfA 。
电压取样电压求和时:s f vsf v v A A 0==电压取样电流求和时:00f vsf s s s sA v vA v i R R ===电流取样电压求和时:00L vsf f Ls sv i R A A R v v ''⋅'===电流取样电流求和时:00f L L vsfs s s sA R v i R A v i R R '''⋅===⋅其中:0i '是输出管的管端输出电流,即取样电流。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
5 10k
-15V
1k
调零:当 输入信号 为零时, 输出为零。
12.1.2集成运算放大器的主要参数
1. 开环差模电压增益 Aud
104 107
2. 输入失调电压 U IO 使UO= 0,输入端施加的补偿电压 几毫伏 3. 输入失调电流 IIO UO = 0 时,输入级两输入端 1 nA 0.1 A 的静态电流之差。 4.差模输入电阻 r id 输出电阻 ro 几百千欧 几兆欧 几十欧 几百欧
第 12 章
集成运算放大器
12.1 集成运算放大器 12.2 放大电路中的反馈 12.3 理想集成运算放大器的分析方法 *12.4 集成运算放大器使用中应注意的问题 第12章 小结
12.1 集成运算 放大器
12.1.1 集成运算放大器的基本组成
12.1.2集成运算放大器的主要参数
引言
集成电路: 把整个电路的各个元件以及相互之 间的联接同时制造在一块半导体芯片上,组成一个 不可分的整体。
9. 最大输出电压幅度 UOPP 能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输 出电压。 如电源电压 15 V,U OPP 为 13 14 V
12.2 放大电路 中的负反馈
12.2.1 反馈的基本概念
12.2.2 负反馈的基本类型 12.2.3 反馈类型的判别 12.2.4 负反馈对放大器性能的影响
3. 判断串联、并联反馈 反馈信号与输入信号在不同输入端为串联反馈, 在同一个输入端为并联反馈。 4. 判断正、负反馈 采用瞬时极性法判断: 设某一瞬时ui为正,根据电路情况推出此时反馈信 号的正负。 反馈信号使净输入信号减小的,是负反馈。
例12. 1 判断电路是否存在反馈,并判断反馈类型。
C1
据反馈电路从输出端的取样方式不同分为: 电压反馈 — 反馈信号取自输出电压的部分或全部。
电流反馈 — 反馈信号取自输出电流。 A
U RL O
I O
U RL O
A
F
F
电压 反馈
电流 I O 反馈
据反馈信号与放大器输入信号连接方式不同分为: 串联反馈和并联反馈。
串联反馈:反馈信号与输入 信号以电压相加减的形式在 输入端出现。 并联反馈:反馈信号与输 入信号以电流相加减的形 式在输入端出现。
5.共模抑制比 KCMR KCMR 20 lg Aud (dB )> 80 dB Auc
6. 最大差模输入电压 UIdmax 两输入端间允许加的最大差模输入电压。 当 UId过大时,反偏的 PN 结可能因反压过大而被击 穿。 LM741 为 36 V 7.最大共模输入电压 UICmax
共模输入U IC 过大,K CMR下降。 LM741 为 16 V 8.静态功耗 PCO 几十毫瓦
例12.3 判断反馈类型。 电压并联负反馈
R1
Rf
+ UI
–
– – + + + + O + RL U – R
Rf 为输入回路和 输出回路的公共 电阻,故有反馈。
反馈使净输入电流 减小,为负反馈。 RL = 0,无反馈,故为电压反馈。 反馈信号与输入信号都加在了反相输入端, 故为并联反馈。
负反馈的组成框图
i + X 比较 –
环节
d X
A F
o X
f基本放大电路 X
反馈网络
i — 输入信号 X o — 输出信号 X f — 反馈信号 X d — 净输入信号 X
d X i X f 净输入信号 X
若
同相, 则
反馈信号消弱了净输入信号,为负反馈。
12.2.2 负反馈的基本类型
RS + us
– –
RB + + uBE
–
+VCC
输出 回路
+ 输入 ui 回路
+ +
–
C2
RE uf
+ RL uo
–
电压串联 负反馈
RE 介于输入输出回路,有反馈。 反馈使 uBE 减小,为负反馈;
反馈取自输出端为电压反馈;
反馈信号与输入信号在不同输入端,为串联反馈。
例12 .2 判断反馈类型。
12.2.1 反馈的基本概念
1. 反馈 — 将电路的输出量(电压或电流)的部分或全 部,通过一定的元件,以一定的方式回送到输入回 路,以改善放大电路的某些性能。 2. 信号的两种流向 正向传输:输入 输出 — 开环 反向传输:输出 输入
输入
— 闭环
放大电路
反馈网络
输出
正反馈: 反馈信号增强原输入信号,使输出量增大。 负反馈:反馈信号消弱原输入信号,使输出量减小。
输出级: 射极输出器或互补对称功率放大器,提高 带载能力。 中间级: 电压放大。
偏置电路: 为各级提供稳定、合适的静态工作点。
反相输入端
运算放大 器的符号
u– u+
同相输入端
– –
+ +
输出端
+ +
+15V
uo
LM741运放 外型和管脚
反相输 入端 同相输 入端 8为空脚
7 2
–
输出端
3 +1 4
U id
A
U i
U f
F
I I i id
I f
A F
负反馈的类型有四种:
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。
12.2.3 反馈类型的判别
1. 找出反馈元件(或电路),即在输入和输出回路间 起联系作用的元件。 2. 判断电压、电流反馈 电压反馈 — 反馈信号取自输出电压的部分或全部。 电流反馈 — 反馈信号取自输出电流。 判别法: 反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈,反馈 取自非输出端为电流反馈。 [使 uo = 0 (RL 短路),若反馈消失则为电压反馈否 则为电流反馈。]
RB1 RC C2 C1 RL u+ + BE ui RB2 + iE uf R E +VCC + uo
RS + us
电流串联负反馈
RE 介于输入输出回路,有反馈。 反馈使 uBE 减小,为负反馈; 反馈不是取自输出端,为电流反馈; 反馈信号与输入信号在不同输入端,为串联反馈。
集成电路特点:体积小、外部接线少、功耗低、 可靠性高、灵活性高、价格低。
集成运算放大器:具有很高开环电压放大倍数 的直接耦合放大器。用于模拟运算、信号处理、测 量技术、自动控制等领域。
12.1.1 集成运算放大器的基本组成
输入端 输入级 中间级 偏置电路 输入级: 差动放大器,减少零点漂移、提高输入阻抗。 输出级 输出端