电路基础课程论文

1970
年
代
的
场
效
晶
体
管
（
FET
）
或
是
1980
年
代
早
期
的
金
氧
半
场
效
晶
体
管
（
MOSFET
）等。这些元件常常能直接使用在
741
的电路架构中，而获得更好的
效能。
二．运算放大器的原理：
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(A)
标准运算放大器的电路符号
(B)
运算放大器的特性曲线
图
A
运算放大器的电路符号及各端点：
V
+
：非反相输入端（
non-inverting input
）
VFra Baidu bibliotek
−
：反相输入端（
inverting input
）
V
out
:
输出端（
output
）
V
S+
:
正电源端（亦可能以
V
DD
、
V
CC
或
V
CC +
表示）
V
S
−
:
负电源端（亦可能以
V
SS
、
V
EE
或
V
CC
−
表示）
图
B
是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。如图
阻，输出电阻，共模抑制比
CMRR
。
（开环差模放大倍数是指集成运放在无外加
反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。最大输出电压是指它是指一定电压
下，集成运放的最大不失真输出电压的峰
--
峰值。差模输入电阻的大小反映了集
成运放输入端向差模输入信号源索取电流的大小。
要求它愈大愈好。
输出电阻的
大小反映了集成运放在小信号输出时的负载能力。
（称
之为“虚断”）
。
运算放大器是目前应用十分广泛的一种电子器件，
虽然各中不同的运放结构
不同，但对于外部电路而言，其特性都是一样的。运算放大器一般由
4
个部分组
成，偏置电路，输入级，中间级，输出级，其中输入级一般是采用差动放大电路
（抑制电源）
，
中间级一般采用有源负载的共射负载电路
（提高放大倍数）
，
输出
级一般采用互补对称输出级电路（提高电路驱动负载的能力）
执行加与减的工作，应用则最早开始于
1940
年，用来模拟计算机。
运算放大器最早被设计出来的目的是用来进行加、减、微分、积分的模擬
数学运算
，因此称
为运算
放大器
。同时它
也成为
实现模
拟计算机
（
analog
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computer
）的基本建构单元。然而，理想运算放大器的在电路系统设计上的用
途却远超过加减等的计算。
.
。
（
2
）
反相加法器（图二）
：
Ui/V
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
Uo/V
3
2
1
0
-1
-2
-3
A
-10
-10
-10
-10
-10
-10
-10
今日的运算放大器，
无论是使用晶体管
（
transistor
）
或真空管（
vacuum
tube
）
、分立式（
discrete
）元件或集成电路（
integrated
circuits
）元件，运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。最
早期的运算放大器是使用真空管设计，
现在则多半是集成电路式的元件，
但是如
，这里只是简单的
介绍一下，具体的实现比较复杂。
工业上，用来衡量一个运算放大器的性能的指标有很多，一般认为实际运算
放大器越接近理想运放就越好，
课堂上我们涉及到的只是要求输入端等效电阻无
穷大，
开环增益无穷大，
其实还有很多其他的指标，
我就简要介绍下吧，
运算放
大器的性能指标包括
5
个，开环差模电压放大倍数，最大输出电压，差模输入电
μ
A741
取代，
741
有着更好的效
能，更为稳定，也更容易使用。
741
运算放大器成了微电子工业发展历史上一个
独一无二的象征，
历经了数十年的演进仍然没有被取代，
很多集成电路的制造商
至今仍然在生产
741
，而且在元件的型号上一定会加上
“
741
”
以资区别。但事实
上后来仍有很多效能比
741
更好的运算放大器出现，利用新的半导体元件，如
A
所示。
V
-
对应的端子为
“
-
”
，当输入
V
-
单独加于该端子时，输出电压与输入电压
V
-
反相，
故称它为反相输入端。
V
+
对应的端子为
“
＋
”
，
当输入
V
+
单独由该端加入时，
输出电压与
V
+
同相，故称它为同相输入端。
输出：
V
0
= A(V
+
-V
-
)
；
A
称为运算放大器的开环增益
（开环电压放大倍数
)
。
在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，
operational
amplifiers
development
history
,
the
principle of operational amplifiers, operational amplifier applications.
一．运算放大器的发展历史：
第一个使用真空管设计的放大器大约在
1930
年前后完成，这个放大器可以
according
to
the
ideal
op-amp
some
characteristics,
describes
the
application
of
operational amplifiers simple and simple operation circuit.
Key word:
operational
amplifiers,
开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到：
R
i
≈∞，
R
o
≈
0
，
A
≈∞。由
A
≈∞
,
得到
V
+
≈
V
-
，于是两个输入端可以近似看作短
路（称为“虚短”）
，如果同向输入端接地，反向输入端与地几乎同电位（称为
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“虚地”）
。
由
R
i
≈∞可知，
输入端电路近似等于
0
，
故可把输入端看作是断路
history of
the
main
profile
its
main
stages
of
research
achievements.
Principle
involves
op-amp
composition, performance
index, characteristics and
ideal operational amplifiers, then
同
相电路，
积分微分电路，
对数和指数运算电路等等，
在这里主要对正反相电路和
积分电路做详细介绍，其他做简略介绍。
A.
反相电路：
（
1
）
反向比例放大器（图一）
：
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图一
.
反相比例放大器电路电路图
反向比例电路如图一所示，输入信号加入反相输入端，有
U
=
U
=0,
I
=
I
=0;
与基尔霍夫定律知：
0
U
=-
关键字：
运算放大器，
运算放大器的发展历史，
运算放大器的原理，
运算放大器
的应用。
Abstract:
this
paper
mainly
introduces
the
development
history
of
operational
amplifiers, basic principle and some simple applications, development
f
I
f
R
=-
i
U
R
R
1
f
0
I
f
i
i
I
R
U
R
U
U
1
f
0
由
Multisim
模拟电路并带入数据测量得以下图表（放大倍数
i
0
U
U
A
）
：
由此知道，输出电压
U
0
与输入电压
U
i
称比例关系，方向相反，改变比例系
数，
即改变两个电阻的阻值就可以改变输出电压的值。
反向比例电路对于运放的
性能也有一定的性能要求，比如对输入信号的负载能力有一定的要求
共模抑制比放映了集成运放对
共模输入信号的抑制能力，其定义同差动放大电路。
CMRR
越大越好。
）
三．运算放大器的应用
本文只谈理想运放的应用，实际运放可以近似看作是理想运放。运算放大器
的应用很广泛，由运算放大器加上其他一些集中性元件组成的运算电路，数字
-
模拟转换器
（
DAC
）
,
温度测量与控制电路等等。
基本运算电路包括反相电路，
果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的能力时，
也会利用分立式元件来
实现这些特殊规格的运算放大器。
1960
年代晚期，
仙童半导体
（
Fairchild Semiconductor
）
推出了第一个被
广泛使用的集成电路运算放大器，型号为
μ
A709
，设计者则是鲍伯
·
韦勒（
Bob
Widlar
）
。但是
709
很快地被随后而来的新产品
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电路基础论文——
运算放大器的深入研究与探讨
XXX
摘要：
本文主要介绍有关运算放大器的发展历史、基本的原理以及一些简单的
应用，发展历史主要主要简介其个阶段的的研究成果。原理涉及到运放的组成，
性能指标，
特性及理想运算放大器，
之后根据理想运放的一些特性，
阐述了运算
放大器简单的应用及简单的运算电路。