--电子工程师必备手册（下）
电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用—电子工程师必备手册(下)
目录：
一、 运算放大器设计应用经典问答集粹 二、 四类运算放大器的技术发展趋势及其应用热点
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一、 运算放大器设计应用经典问答集粹
1. 用运算放大器做正弦波振荡有哪些经典电路 问： 用运算放大器做正弦波振荡器在学校时老师就教过，应该是一个常用的电路。现在我做了几款，实际效果都 不理想。哪位做过，可否透露些经验或成功的电路？ 答： (1) 用以下方法改进波形质量： 选用高品质的电容；对运放的电源进行去耦设计；对震荡器的输出信号进行滤波处理。 (2) 我曾经在铃流源电路中用到一种带有 AGC 电路的文氏电桥振荡器，用来产生 25Hz 的正弦波，如图所示。 图中使用二极管限幅代替非线性反馈元件，二极管通过对输出电压形成一个软限幅来降低失真。文氏电桥或 低失真的特性要求有个辅助电路来调节增益，辅助电路包括从在反馈环路内插入的一个非线性元件，到由外 部元件构成的自动增益控制（AGC）回路。通过 D1 对正弦波的负半周取样，且所取样存于 C1 中，选择 R1 和 R2，必须使 Q1 的偏置定在中心处，使得输出电压为期望值时， （RG+RQ1）=RF/2。当输出电压升高时， Q1 增大电阻，从而使增益降低。在上图所示的振荡器中，给运算放大器的 入端施加 0.833V 电源，使输 出的静态电压处在中心位置处（Vcc/2=2.5V） 这里 Q1 多数用的是小信号的 MOSFET 2N7000 ， （N 沟道，60V， 7.5 欧） ，D1 则选用 1N4148。以上供你参考。 (3)
为克服 RC 移相振荡器的缺点，常采用 RC 串并联电路作为选频反馈网络的正弦振 路，也称为文氏电桥振 路，如图 Z0820 所示。它由两级共射电路构成的同相放大器和 RC 串并联反馈网络组成。由于 φA= 0，这 就要求 RC 串并联反馈网络对某一频率的相移 φF＝2nπ，才能满足振 相位平 件。下面分析 RC 串并 联网络的选频特性，再介绍其它有关元件的作用。 图 Z0820 中 RC 串并联网络在低、高频时的等效电路如图 Z0821 所示。这是因为在频率比较低的情况下， （1/ωC）>R，而频率较高的情况下，则（1/ωC）
为调节频率方便，通常取 R1 = R2 = R，C1 = C2 = C，如果令 ω0＝1/ RC，则上式简化为：
可见，RC 串并联反馈网络的反馈系数是频率的函数。由式 GS0821 可画出的幅频和相频特性，如图 Z0822 所示。由图可以看出：
当
时，
的模最大， 且|
| = 1/3 ， φF＝0； f 大于 f0 时， 当 |
|都减小， φF≠0 。 且
这就表明 RC 串并联网络具有选频特性。因此图 Z0820 电路满足振荡的相位平衡条件。如果同时满足振 幅度平 件，就可产生自激振荡。振荡频率为：
一般两级阻容耦合放大器的电压增益 Au 远大于 3，如果利用晶体管的非线性兼作稳幅环节，放大器件的工作 电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用—电子工程师必备手册(下)
范围将超出线性区，使振荡波形产生严重失真。为了改善振荡波形，实用电路中常引进负反馈作稳幅环节。 图 Z0820 中电阻 Rf 和 Re 引入电压串联深度负反馈。这不仅使波形改善、稳定性提高，还使电路的输入电阻 增加和输出电阻减小，同时减小了放大电路对选频网络的影响，增强了振 路的负载能力。通常 Rf 用负温 度系数的热敏电阻（Rt）代替，能自动稳定增益。假如某原因使振荡输出 Uo 增大，Rf 上的电流增大而温度 升高，阻值 Rf 减小，使负反馈增强，放大器的增益下降，从而起到稳幅的作用。