第11章《电工电子技术》概述.ppt

第11章 集成运算放大器 本章学习要点 集成运算放大器概述 放大电路中的负反馈 集成运算放大器的线性应用 集成运算放大器的非线性应用 本章小结 11.1 集成运算放大器概述 11.2 放大电路中的负反馈 11.3 集成运放的线性应用 11.4 集成运放的非线性应用 本章小结 4．电流并联负反馈 如下图所示为集成运放组成的电流并联负反馈电路。在深度负反馈条件下，ii≈if，u＋＝u－≈0，则 根据分流公式得反馈电流为： 所以 11.2.5 负反馈对放大电路性能的影响 1．负反馈对放大倍数的影响 放大电路的放大倍数取决于放大器件的性能参数及电路元件的参数，当环境温度发生变化、器件老化、电源电压波动以及负载变化时，都会引起放大倍数发生变化。在电路中引入负反馈后，通过上述分析可知，当处于深度负反馈时，|Af|≈1/|F|，反馈放大电路的闭环放大倍数几乎与基本放大电路的A无关，仅与反馈网络的F有关，非常稳定。如果反馈网络是由纯电阻元件组成的，则F为一常数，此时，Af不仅十分恒定，而且与频率无关。 2．负反馈对非线性失真的影响 当输入信号的幅度较大或静态工作点设置不合适时，会造出输出信号的非线性失真，如上图所示。引入负反馈后，可将输出端的失真信号反送到输入端，使净输入信号发生某种程度的补偿，经放大后，输出信号的失真可大大减小，如下图所示。 从本质上说，负反馈是利用失真的净输入波形来改善输出波形的失真，从而使输出信号的失真得到一定程度的补偿，因此，负反馈只能减小失真，无法完全消除失真。 需要指出的是：负反馈只能减小放大电路自身产生的非线性失真，对输入信号的非线性失真无能为力。引入负反馈也可以抑制电路内部的干扰和噪声，其原理与改善非线性失真相似，但其对外来的干扰和噪声也无能为力。 3．负反馈对通频带的影响 如果在放大电路中引入负反馈，在中频段，由于放大倍数较大，输出信号较大，反馈信号也较大，通过负反馈作用使净输入信号减小得也较多，因而，中频段的放大倍数有明显的降低。在高频段与低频段，放大倍数较小，反馈信号较小，净输入信号减小得较少，该频段的放大倍数减小较少。这样牺牲了放大倍数，却换取了频率特性的平坦，拓宽了电路的通频带。 如下图所示为无反馈和有负反馈两种情况的频率响应曲线。 4．负反馈对输入电阻的影响 输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻，因此，负反馈对输入电阻的影响取决于所引入的负反馈是串联负反馈还是并联负反馈，而与输出端的取样方式无关。 在串联负反馈电路中，如下图所示，其输入电阻rif为： 可以看出，引入串联负反馈后，放大电路的输入电阻增加，增加的倍数为反馈深度（1＋AF）。 在并联负反馈电路中，如下图所示，其输入电阻rif为： 可以看出，引入并联负反馈后，放大电路的输入电阻减小，减小的倍数也是反馈深度（1＋AF）。 5．负反馈对输出电阻的影响 输出电阻是从放大电路输出端看进去的等效电阻，因此，负反馈对输出电阻的影响取决于所引入的负反馈是电压负反馈还是电流负反馈，而与输入端的连接方式无关。 在电压负反馈电路中，从输出端向放大电路看进去，相当于基本放大电路与反馈网络并联。根据输出电阻的定义可得 可以看出，引入电压负反馈后，放大电路的输出电阻减小（1＋AF）倍，这使其特性接近恒压源。当输出端接不同阻值的负载时，输出电压基本不变，因此，电压负反馈能稳定输出电压，带负载能力强。 在电流负反馈电路中，从输出端向放大电路看进去，相当于基本放大电路与反馈网络串联。根据输出电阻的定义可得 可以看出，引入电流负反馈后，放大电路的输出电阻增大（1＋AF）倍，这使其特性接近恒流源。当输出端接不同阻值的负载时，输出电流基本不变，因此，电流负反馈能稳定输出电流。 11.3.1 比例运算电路 1．反相比例运算电路 输入信号从反相输入端输入时，输出信号与输入信号相位相反，这样的集成运放电路为反相比例运算电路。如下图所示，同相输入端通过电阻R2接地，输入信号ui经电阻R1送到反相输入端，反馈电阻Rf跨接在输出端和反相输入端之间。 根据集成运放的“虚断”和“虚短”可知 ii≈if，u－≈u＋＝0 根据上图所示可得 所以 闭环电压放大倍数为： 上式表明，输出电压与输入电压是比例关系，电路的电压放大倍数只与外围电阻有关，而与集成运放本身的参数无关，这就保证了放大电路放大倍数的精确和稳定。式中的“－”号表示