第第3 3章章 负反馈放大器及集成运算放大器负反馈放大器及集成运算放大器本章导读本章导读本章介绍了反馈的基本概念和结构，反馈类型的本章介绍了反馈的基本概念和结构，反馈类型的 分类及判别。由负反馈的四种基本组态出发，讨论分类及判别。由负反馈的四种基本组态出发，讨论 负反馈对放大电路的影响。负反馈对放大电路的影响。介绍了基本差动放大电路的组成、分析及放大介绍了基本差动放大电路的组成、分析及放大 电路的改进电路的改进; ;集成运算放大器的电路结构、符号及集成运算放大器的电路结构、符号及 参数参数; ;集成运算放大器的基本电路的分析及应用集成运算放大器的基本电路的分析及应用; ;振振 荡器的自激条件及荡器的自激条件及RCRC振荡器和振荡器和LCLC振荡器。振荡器。3.1 3.1 负反馈放大器负反馈放大器 3.1.1 3.1.1 反馈的基本概念与组态反馈的基本概念与组态 1. 1.反馈的基本概念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，部，通过某一电路送回输入端，称为反馈称为反馈。具有反。具有反 馈作用的放大器馈作用的放大器叫反馈放大器叫反馈放大器。反馈到输入回路的。反馈到输入回路的 信号信号称为反馈信号称为反馈信号。由输出信号形成反馈信号的电。由输出信号形成反馈信号的电 路路叫反馈电路或反馈网络叫反馈电路或反馈网络。构成反馈网络的元件。构成反馈网络的元件叫叫 反馈元件反馈元件。反馈信号与输出信号之比。反馈信号与输出信号之比叫反馈系数叫反馈系数。 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减小，导致电路的放大倍数降低的反馈称为负反馈称为负反馈 ，反之，则为正反馈，反之，则为正反馈。2.2.反馈放大器的结构反馈放大器的结构 负反馈放大电路的结构负反馈放大电路的结构分分 为两部分为两部分: : 一个一个是基本放大电路是基本放大电路; ; 另一个另一个就是反馈电路（或就是反馈电路（或 称反馈网络）。称反馈网络）。 通常用反馈环方框图表示通常用反馈环方框图表示 。 （1 1）正反馈与负反馈）正反馈与负反馈 （2 2）直流反馈与交流反馈）直流反馈与交流反馈 （3 3）电压反馈与电流反馈）电压反馈与电流反馈 （4 4）串联反馈与并联反馈）串联反馈与并联反馈反馈的分类反馈的分类4.4.反馈类型的判别反馈类型的判别 （1 1）正、负反馈的判别）正、负反馈的判别 判别反馈的正负通常采用瞬时极性法。这种方法判别反馈的正负通常采用瞬时极性法。这种方法 是首先假定输入信号为某一瞬时极性（一般设为是首先假定输入信号为某一瞬时极性（一般设为 对地为正的极性），然后由各级输入、输出之间对地为正的极性），然后由各级输入、输出之间 的相位关系，分别推出其他有关各点的瞬时极性的相位关系，分别推出其他有关各点的瞬时极性 （用（用“ “+”+”表示升高，用表示升高，用“ “-”-”表示降低），最后看反表示降低），最后看反 馈到输入端的作用是加强了还是削弱了净输入信馈到输入端的作用是加强了还是削弱了净输入信 号。使净输入信号加强了的为正反馈，削弱的为号。使净输入信号加强了的为正反馈，削弱的为 负反馈。负反馈。4.4.反馈类型的判别反馈类型的判别 （2 2）交流反馈与直流反馈的判别）交流反馈与直流反馈的判别 判别交流反馈与直流反馈主要是从反馈判别交流反馈与直流反馈主要是从反馈 网络（反馈元件）上来观察，若反馈支路网络（反馈元件）上来观察，若反馈支路 中，只有交流信号为交流反馈，只有直流中，只有交流信号为交流反馈，只有直流 信号为直流反馈，两者同时存在为交、直信号为直流反馈，两者同时存在为交、直 流反馈。流反馈。4.4.反馈类型的判别反馈类型的判别 （3 3）电压、电流反馈的判别）电压、电流反馈的判别 判断电压、电流反馈，一是看输出取样判断电压、电流反馈，一是看输出取样 信号是电压还是电流，反馈信号与什么输信号是电压还是电流，反馈信号与什么输 出量成正比，就是什么反馈。二是采取负出量成正比，就是什么反馈。二是采取负 载电阻载电阻R RL L 短路法来判断，也就是使输出电短路法来判断，也就是使输出电 压为零。此时若原来是电压反馈，则反馈压为零。此时若原来是电压反馈，则反馈 信号一定随输出电压为零而消失信号一定随输出电压为零而消失; ;若电路中若电路中 仍然有反馈存在，则原来的反馈应该是电仍然有反馈存在，则原来的反馈应该是电 流反馈。流反馈。4.4.反馈类型的判别反馈类型的判别 （4 4）串联、并联反馈的判别）串联、并联反馈的判别 判断串联、并联反馈，一是看反馈信号判断串联、并联反馈，一是看反馈信号 与输入信号在输入回路中是以电压形式叠与输入信号在输入回路中是以电压形式叠 加，还是以电流形式叠加，前者为串联反加，还是以电流形式叠加，前者为串联反 馈，后者为并联反馈。二是反馈节点对地馈，后者为并联反馈。二是反馈节点对地 短路法，当反馈节点对地短路时，输入信短路法，当反馈节点对地短路时，输入信 号不能加进基本放大器，则为并联反馈号不能加进基本放大器，则为并联反馈; ;否否 则为串联反馈。则为串联反馈。5.5.负反馈放大器的四种组态负反馈放大器的四种组态 （1 1）电压串联负反馈）电压串联负反馈5.5.负反馈放大器的四种组态负反馈放大器的四种组态 （2 2）电压并联负反馈）电压并联负反馈5.5.负反馈放大器的四种组态负反馈放大器的四种组态 （3 3）电流串联负反馈）电流串联负反馈5.5.负反馈放大器的四种组态负反馈放大器的四种组态 （4 4）电流并联负反馈）电流并联负反馈 小知识小知识 信号源内阻对于负反馈的效果是有影响的信号源内阻对于负反馈的效果是有影响的 。串联负反馈适用于信号源内阻小的电压。串联负反馈适用于信号源内阻小的电压 源源; ;并联负反馈适用于信号源内阻大的电流并联负反馈适用于信号源内阻大的电流 源。源。3.1.2 3.1.2 负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响 1. 1.提高了放大倍数的稳定性提高了放大倍数的稳定性 2. 2.展宽通频带展宽通频带 3. 3.减小非线性失真减小非线性失真 4. 4.负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 5. 5.负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响思考题思考题 1. 1.什么是正反馈、负反馈、什么是正反馈、负反馈、 电压反馈、电流反馈、串联电压反馈、电流反馈、串联 反馈、并联反馈反馈、并联反馈? ?如何区分这如何区分这 些不同类型的反馈些不同类型的反馈? ?3.2 3.2 集成运算放大器集成运算放大器 3.2.1 3.2.1 差动放大电路差动放大电路 1. 1.直接耦合放大器中的特殊问题直接耦合放大器中的特殊问题一一是级间互相影响问题是级间互相影响问题二二是零点漂移问题是零点漂移问题2.2.差动放大器差动放大器 （1 1）基本差动放大器的组成及抑制零漂的）基本差动放大器的组成及抑制零漂的 原理原理基本差动放大器基本差动放大器2.2.差动放大器差动放大器 （2 2）共模信号与差模信号）共模信号与差模信号当两个输入信号电压既非共模，又非差模当两个输入信号电压既非共模，又非差模 ，而是任意的两个信号，分析这类信号时，而是任意的两个信号，分析这类信号时 ，可先将它们分解成共模信号和差模信号，可先将它们分解成共模信号和差模信号 ，然后再去处理。其中差模信号是两个输，然后再去处理。其中差模信号是两个输 入信号之差，共模信号是两个输入信号的入信号之差，共模信号是两个输入信号的 平均值。平均值。3.3.共模抑制比共模抑制比 共模抑制比越大，差动放共模抑制比越大，差动放 大器放大差模信号（有用大器放大差模信号（有用 信号）的能力越强，抑制信号）的能力越强，抑制 共模信号（无用信号）的共模信号（无用信号）的 能力也越强。也就是说共能力也越强。也就是说共 模抑制比越大越好。模抑制比越大越好。4.4.差动放大电路的四种接法差动放大电路的四种接法 （1 1）双端输入、双端输出）双端输入、双端输出4.4.差动放大电路的四种接法差动放大电路的四种接法 （2 2）双端输入、单端输出）双端输入、单端输出 （3 3）单端输入、双端输出）单端输入、双端输出 （4 4）单端输入、单端输出）单端输入、单端输出小知识小知识 不论何种输入方式，只要是双端输出，其差模放不论何种输入方式，只要是双端输出，其差模放 大倍数就等于单管放大倍数，输出电阻就等于大倍数就等于单管放大倍数，输出电阻就等于2R2RC C; ;只要是单端输出，差模放大倍数及输出电阻均减只要是单端输出，差模放大倍数及输出电阻均减 少一半。另外，输入方式对输入电阻无影响。少一半。另外，输入方式对输入电阻无影响。5.5.差动放大电路的改进差动放大电路的改进6.6.电流源电路电流源电路3.2.2 3.2.2 集成运算放大电路（简称集成运放）集成运算放大电路（简称集成运放） 的简介的简介 1. 1.电路结构电路结构3.2.2 3.2.2 集成运算放大电路（简称集成运放）集成运算放大电路（简称集成运放） 的简介的简介 2. 2.符号与引脚符号与引脚3.2.2 3.2.2 集成运算放大电路（简称集成运放）集成运算放大电路（简称集成运放） 的简介的简介 3. 3.集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数 输入失调电压输入失调电压U UOSOS 输入失调电流输入失调电流I IOSOS 输入偏置电流输入偏置电流I IB B 开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数A Aodod 共模抑制比共模抑制比KKCMRCMR 最大差模输入电压最大差模输入电压U Uidmidm 最大共模输入电压最大共模输入电压U Uicmicm思考题思考题 1. 1.什么是零点漂移什么是零点漂移? ?什么是差模信号什么是差模信号? ?什么是什么是 共模信号共模信号? ? 2. 2.差动放大器是如何抑制零漂的差动放大器是如何抑制零漂的? ? 3. 3.带恒流源的差动放大器是如何提高共模抑带恒流源的差动放大器是如何提高共模抑 制比的制比的?3.3 3.3 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 3.3.1 3.3.1 理想运算放大器的特点理想运算放大器的特点 1. 1.集成运放的理想化条件集成运放的理想化条件开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数A Aodod =; =; 输入电阻输入电阻r ridid =; =; 输出电阻输出电阻r ro o=0; =0; 共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR =; =; 失调电压、失调电流均为零失调电压、失调电流均为零; ; 上限频率上限频率f fH H= =。2.2.理想运算放大器的特点理想运算放大器的特点 （1）线性区 两条重要特点两条重要特点 1“虚断” “虚断”只是指输入端电流趋近于零， 而不是输入端真的断开。 2“虚短” 两点并非真正短路。2.2.理想运算放大器的特点理想运算放大器的特点 2）非线性区 两条重要特点两条重要特点 1“虚断” “虚断”只是指输入端电流趋近于零， 而不是输入端真的断开。 2:只要输入电压u