第七章集成运算放大器及其应用
第7章 集成运算放大器的运用
第7章 集成运算放大器的应用系统 章
7 . 1 基本运算电路 7 . 2 电压比较器 7 . 3 弛张振荡器
1
第7章 集成运算放大器的应用 章
7.1 基本运算电路 集成运算放大器，有三级：输入级、 集成运算放大器，有三级：输入级、 中间级和输出级。 中间级和输出级。是一种直接耦合的高增 益的放大器， 可以达到10 以上。 益的放大器，Aud可以达到 6以上。 集成运算放大器的用途除了放大信 号之外，还可以实现信号的运算，处理， 号之外，还可以实现信号的运算，处理， 波形的产生和信号的变换等功能， 波形的产生和信号的变换等功能，应用十 分广泛。 分广泛。
uO = Aud (U − − U + )
6
第7章 集成运算放大器的应用 章
二、理想运算放大器在线性区间的特性
1.“虚短”特性 虚短” 虚短 当集成运放工作在线性状态时 当集成运放工作在线性状态时，由于 线性状态
Uo U id = U + − U − = 0 → Aud
所以： U+ =U− 所以： 2.“虚断”特 虚断” 虚断 性 由于 Rid = ∞ 所以： 所以： I+ = I− = 0
理想运放的输出电阻Ro≈0，施加电压负反馈后的 理想运放的输出电阻 ， 输出电阻进一步减小，所以 输出电阻进一步减小，
Rof = 0
(7.1.3)
14
第7章 集成运算放大器的应用 章
2.同相比例放大器 同相比例放大器 同相比例放大器 如图7.1.2(a)所示 所示 虚短：在深度负反馈条件下， 虚短：在深度负反馈条件下，集成运放的同相输入端与反相 输入端电位相等。 输入端电位相等。 为了保证是负反馈，反馈信号必须引到运放的反相输入端。 为了保证是负反馈，反馈信号必须引到运放的反相输入端。
电子技术基础--第七章--集成运算放大器的线性应用和非线性应用
i1 i f 0
u O (1
Rf R1
)u i
u I 0 R1i1
uI i2 i1 R1
i1
uI R1
0 u M R2 i2
u M R2 i 2 R2 uI R1
0 u M R3i3
减法器的输出电压为两个输入信号之差乘以放大系数 Rf/R1, 故又称它为差分放大器。 为减小失调误差 R1//Rf=R2//R3
（五）反相积分运算电路
duC i 2 C dt
uC 0 uO
duo i2 C dt
u I 0 R1i1
i1 i2 0
du uI (C o ) 0 R1 dt
vI T
（同相过零比较器）
O
2
3
4
t
电压传输特性
vO
vO VOH
VOH O t
O VOL
vI
VOL
思考
1.若过零比较器如图所示，则它 的电压传输特性将是怎样的？ 2.输入为正负对称的正弦波时， 输出波形是怎样的？
+VCC vI + A -VEE vO
vI T 2
+VCC vI + A -VEE vO
具体电路的工作原理，其它问题也就迎刃而解了。
比例运算电路 加法电路
减法电路 积分电路
微分电路
一、运算电路
• （一）反相比例运算电路 • （二）同相比例运算电路
（一）反相比例运算电路
i1 i f 0
u N uo R f i f
if u N uO u O Rf Rf
07.集成运算放大器的应用分析
返回>>第七章集成运算放大器的应用§集成运放应用基础集成运放最早应用于信号的运算，它可对信号完成加、减、乘、除、对数、 微分、积分等基本运算，所以称为运算放大器。
目前集成运放的应用几乎渗透 到电子技术的各个领域，除运算外还可以对信号进行处理、变换和测量，也可 用来产生正弦信号和各种非正弦信号，成为电子系统的基本功能单元。
本章先 介绍运算电路，随后介绍其它应用。
集成运放低频等效电路一、 低频等效电路在电路中我们将集成运放作为一个完整的独立器件来对待。
因此，计算、 分析时将集成运放用等效电路来代替，由于集成运放主要应用在频率不高的场 合下，所以只讨论在低频时的等效电路，如下图所示。
二、 理想集成运算放大电路大多数情况下，将集成运放视为理想集成运放。
所谓理想集成运放，就是 将集成运放的各项技术指标理想化。
即：⑴开环差模电压放大倍数A od = X ⑵输入电阻r id =x ； r ic = X ； ⑶输入偏置电流I B1= I B2=0 ；dU IO dl IO⑷失调电压U io 、失调电流l io 以及它们的温漂 dT dT 均为零； ⑸共模抑制比CMRR= X; ⑹输出电阻r od =0；(7)-3dB 带宽 fh= X ；⑻无干扰、噪声。
由于实际集成运放与理想集成运放比较接近，因此在分析、计算应用电路 时，用理想集成运放代替实际集成运放所带来的误差并不严重，在一般工程计 算中是允许的。
本章中凡未特别说明，均将集成运放视为理想集成运放来考虑。
三、集成运放的线性工作区1线性工作区放大器的线性工作区是指是指输出电压U o 与输入电压U i 成正比时的输入(b)运放符号Q)简化等效电路电压U i 的取值范围。
U imin〜U iU o 与U i 成正比，可表示为所以II _ U omin I I U i min = ~AUi maxA ,为讨论方便，我们作如下约定 U +—代表运放同相端的电位U -—代表运放反相端的电位U +- = U + — U - U -+ = U -—U +其中U + —与 U —+都是运放的差模输入电压，只是两者的规定正方向相反。
电工电子技术第7章 集成运算放大器及其应用
第七章 集成运算放大器及其应用
UCC RC UC1 + Uic1 + V1 RE -UEE + Uic Uoc V2 RC UC2 + Uic2 + +
UCC RC UC1
+
RC Uod UC2
--
V1 RE -UEE
V2
Uid1
-
- Uid2 +
a) 共模输入电路 b) 差模输入电路 图7-2 共模、差模电路
I CQ1 U C1 T U 0 U C1 - U C2 0 I CQ2 U C2
所以，差分放大电路是利用电路的对称性来抑制零点漂移的。 差动放大电路两边对称性越好，对零点漂移的抑制作用就越强。
第七章 集成运算放大器及其应用 差动放大电路不仅可以抑制由于外界因素引起的输出电压的变 化，而且还可以抑制两输入端输入大小相等、方向相同的信号对 输出端的影响，即uic1＝uic2，这样的信号称为共模信号，用下标 “c”表示。在共模信号电压的作用下，两管的电流同时增加或 减少，由于电路对称，输出端的电压uoc1和uoc2也是大小相等，极 性相同，如图7-2所示，输出电压uoc=uoc1-uoc2，其输出端的共模 电压放大倍数为
+UCC C1 + ui Re Rb + RC + VT ube C2 + + u0 ui Re C1 Rb + VT ube + + u0 C2 +UCC
a) 带射极电阻的共射放大电路 b) 共集放大电路 图7-3 带反馈电阻的放大电路
第七章 集成运算放大器及其应用
反馈放大电路由基本放大电路和反馈电路组成。引入反 馈的放大器叫做反馈网络，也叫闭环放大器，而未引入 反馈的放大器称为开环放大器，也叫基本放大器。如图74所示为反馈放大电路的方框图。
七章集成运算放大器的应用
(5-8)
反相比例电路的特点： 1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比 要求低。 2. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认 为是0，因此带负载能力强。 3. 由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此 对输入电流有一定的要求。 4. U-=U+=0，反相比例运算电路存在虚地。
(5-38)
运算电路要求
1. 熟记各种单运放组成的基本运算电路的电 路图及放大倍数公式。
2. 掌握以上基本运算电路的级联组合的计算。 3. 会用 “虚开路(ii=0)”和“虚短路(u+=u–) ”
分析给定运算电路的 放大倍数。
(5-39)
§7.3 有源滤波器
滤波电路的分类
1. 按信号性质分类 模拟滤波器和数字滤波器
§7.2 信号的运算电路
7.2.1 比例运算电路
作用：将信号按比例放大。 类型：同相比例放大和反相比例放大。
方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联 负反馈。这样输出电压与运放的开环 放大倍数无关，与输入电压和反馈系 数有关。
(5-5)
一、反相比例运算电路
i2
R2
1. 放大倍数
虚开路
u u 0
(5-12)
7.2.2 加减运算电路
作用：将若干个输入信号之和或之差按比 例放大。
类型：同相求和和反相求和。
方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联 负反馈。这样输出电压与运放的开环 放大倍数无关，与输入电压和反馈系 数有关。
(5-13)
一、反相求和运算
R11 ui1
ui2
R12
R2
_
uo
+
+
第7章集成运算放大器的应用
板上的电量 q 随电压成正比地变化：
，电量 q 的
变化，在电路中要引起电流
（7-8）
则
（7-9）
此电路的缺点是不能 实现输出电压随时间线性 增长的实际要求。
图7.6 分立元件积分电路
第7章 集成运算放大器的应用
图 7.7 （ a ） 所示为集成运放积分电路，它是把图 7.1 所示 的反相比例运算电路中的反馈电阻Rf用电容C代替。电路中有 关量有以下关系：
运用“虚短”和“虚断”概念，由图7.5可知
因为
，所以
当R1 = R2 = R3 = Rf时，式（7-6）为
（7-6） （7-7）
第7章 集成运算放大器的应用
7.1.4 积分运算电路
实现输出信号与输入信号的积分按一定比例运算
的电路称为积分运算电路。
如图7.6所示为简单的分立元件积分电路。设电容C
无初始电荷，当开关S合上时，电容C被充电，电容极
整理得
（7-4）
也可运用电工原理中的叠加原理计算得出：
当R1 = R2 = Rf时，则有
（7-5）
第7章 集成运算放大器的应用
图7.4 反相加法运算电路
图7.5 减法运算电路
第7章 集成运算放大器的应用
7.1.3 减法运算电路
减法运算电路是实现若干个输入信号相减功能的 电路，如图7.5所示的为减法运算电路。
第7章 集成运算放大器的应用
1. 反相比例运算电路 图 7.1 所示为反相比例运算电路。输入信号 u i 经外接电 阻R1加到反相输入端上，同相输入端经电阻R2接地，输出 信号uo经过反馈电阻Rf接回反相端，形成深度并联电压负反 馈，故该电路工作在线性区。图中R2为平衡电阻，其作用 是为了与电阻R1和Rf保持直流平衡，以提高输入级差放电路 的对称性，通常取R2 = R1∥Rf。 运用“虚短”和“虚断”的概念有
集成运算放大器应用
01
人工智能和机器学习
随着人工智能和机器学习技术的发展，集成运算放大器有望在这些领域
发挥更大的作用。例如，用于数据采集和处理、信号处理和模式识别等
应用。
02
物联网和智能传感器
随着物联网和智能传感器技术的发展，集成运算放大器在智能传感器和
物联网节点中的应用将更加广泛。例如，用于环境监测、智能家居和工
业自动化等领域。
详细描述
集成运算放大器作为核心器件，在信号运算处理中发挥着关键作用。通过配置适当的反馈网络，集成 运算放大器可以实现加法、减法、积分、微分等运算功能，广泛应用于信号调理、控制系统等领域。
有源滤波器
总结词
集成运算放大器可用于构建有源滤波器，对信号进行频率选 择和噪声抑制。
详细描述
有源滤波器是一种能够实现特定频率范围通过或抑制的电路 ，利用集成运算放大器的高开环增益和低噪声特性，可以构 建多种有源滤波器，如低通、高通、带通、带阻滤波器等， 广泛应用于信号提取、噪声抑制等领域。
总结词
集成运算放大器可以实现电流-电压转换和 电压-电流转换，将不同类型的信号进行相 互转换。
详细描述
集成运算放大器具有高输入阻抗和低输出阻 抗的特点，可以利用其输入和输出特性实现 电流-电压转换和电压-电流转换。在传感器 信号采集、电子测量等领域，这种转换功能 非常有用，可以将不同类型的信号进行相互 转换，便于后续处理或传输。
降低功耗
随着便携式电子设备的需求增加，集成运算放大器的功耗也受到了越来越多的关注。因此，低功耗设计成为了集成运 算放大器的一个重要发展趋势。
集成化和小型化
随着集成电路技术的发展，集成运算放大器也正朝着集成化和小型化的方向发展。这使得它们在便携式 设备、穿戴设备和物联网等领域的应用更加方便。
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
项目七集成运算放大器的应用
电工电子技术
项目七 集成运算放大器的应用
4. 反馈的分类
判断法：瞬时极性法
（1） 正反馈和负反馈
正反馈 — 反馈使净输入电量增加，
从而使输出量增大。
负（2） 直流反馈和交流反馈 直流反馈 — 直流信号的反馈。 交流反馈 — 交流信号的反馈。
电气工程系
u+ < u –时, uo= –UOmax
电气工程系
电工电子技术
项目七 集成运算放大器的应用
任务三十一：放大电路中的负反馈及其应用
能力目标1：
会用反馈概念判断反馈类型
能力目标2： 能力目标3：
会按放大电路要求选择合适 的负反馈
能应用深度负反馈放大电路 的特点估算闭环电压增益
电气工程系
电工电子技术
电气工程系
电工电子技术
项目七 集成运算放大器的应用
2. 集成运放组成及电路符号
u+id 输入级
中间级 偏置电路
输出级 uo
输 入 级 ： 差分电路，大大减少温漂。 中 间 级 ： 采用有源负载的共发射极电路，增益大。 输 出 级 ： OCL 电路，带负载能力强 偏置电路： 镜像电流源，微电流源。
电气工程系
若反馈仍存在则为电流反馈。
— 闭环
输入
放大电路 输出
电气工程系
反馈网络
电工电子技术
项目七 集成运算放大器的应用
3. 反馈的组成和基本关系式
xi + xid A
比较 环节
–
xf 基本放大电路
反馈网络 F
开环放大倍数 A xo
反馈系数 F xf xid
闭环放大倍数
xo Af
xo xi
Af
集成运算放大器及应用—集成运放的非线性应用(电子技术课件)
(a)反相输入
(b)同相输入
图3.3.9 输入保护电路
(3)输出保护 利用稳压管V1和V2接成反向串联电路。若输出端出现过高电压，集成运放输
出端电压将受到稳压管稳压值的限制，从而避免了损坏。
由于大部分集成运放内部电路的改进，已不需要外加补偿网络。
3.保护电路 (1)电源极性的保护 利用二极管的单向导电特性防止由于电源极性接反而造成的损坏。当
电源极性错接成上负下正时，两二极管均不导通，等于电源断路，从而起 到保护作用。
图3.3.8 电源极性保护电路
(2)输入保护 利用二极管的限幅作用对输入信号幅度加以限制，以免输入信号超过额定值损坏
由图可见，他们之间存在差值称为回差电 压或迟滞宽度u，用 表示，即：
图3.3.7 滞回电压比较器的传输特性
u Uth1 Uth2
三、集成运放使用常识 1.零点调整 方法：将输入端短路接地，调整调零电位器，使输出电压为零。 2.消除自激振荡 方法：加阻容补偿网络。具体参数和接法可查阅使用说明书。目前，
滞回比较器具有两个不同的阈值，且相差较大（通常称我电压 滞回特性），即惯性，因而也就具有一定的抗干扰能力。
（1）滞回电压比较器中的阈值电压
图3.3.6 滞回电压比较器
当 uo U om 时，集成运放同相
输入端的电位为：
u
R1 R1 R2
F
Uth1
（2）滞回电压比较器中的阈值电压
图3.3.6 滞回电压比较器
当 uo U om 时，集成运放同相输入端
的电位为：
u
第七章集成运算放大器的应用8页
第七章集成运算放大器的应用集成运放最先应用于信号的运算,它可对信号完成加、减、乘、除、对数、反对数、微分、积分等大体运算，因此称为运算放大器。
可是，随着集成运放技术的进展，各项技术指标不断改善，价钱日趋低廉，而且制造出适应各类特殊要求的专用电路。
目前集成运放的应用几乎森头到电子技术的各个领域，除运算外还可对信号进行处置、变换和测量，也能够来产生正弦信号和各非正弦信号，成为电在系统的大体单元。
7.1 集成运放应用基础：低频等效电路在电路中集成运放作为一个完整的独立的器件来对待。
于是在分析、计算时咱们用等效电路来代替集成运放。
由于集成运放要紧用于频率不高的场合，因此咱们只学习低频率时的等效电路。
下图所示为集成运放的符号，它有两个输入端和一个输出端。
其中：标有的为同相输入端(输出电压的相位与该输入电压的相位相同) 标有的为反相输入端(输出电压的相位与该输入电压的相位相反)。
：理想集成运放一样咱们是把集成运放视为理想的（将集成运放的各项技术指标理想化）开环电压放大倍数：输入电阻：输入偏置电流：共模抑制比：输出电阻：-3dB带宽：无干扰无噪声失调电压、失调电流及它们的温漂均为零：集成运放工作在线性区的特性当集成运放工作在线性放大区时的条件是：(1)(2)注：(1)即:同相输入端与反相输入端的电位相等，但不是短路。
咱们把知足那个条件称为"虚短"(2)即:理想运放的输入电阻为∞,因此集成运放输入端不取电流。
咱们在计算电路时，只若是线性应用，均能够应用以上的两个结论，因此咱们要把握好！当集成运放工作在线性区时，它的输入、输出的关系式为：：集成运放工作在非线性工作区当集成运放工作在非线性区时的条件是：集成运放在非线性工作区内一样是开环运用或加正反馈。
它的输入输出关系是：它的输出电压有两种形态：（1）当时，（2）当时，它的输入电流仍为零（因为）即：7.2 运算电路：比例运算电路概念：将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。
模拟电路第七章
du i t uo t CR dt
28
利用加法器和积分器可以用电路解微分方程：
d 2 uo duo uo 例： dt2 3 dt 4 ui
其中：ui U im cost
求uo=? 解：
d uo duo duo uo 2 dt ui 3 dt dt dt 4 dt
1 t 1 uo t ic t dt U C ( 0) C RC
u t dt
t 0 i
27
U C ( 0) t=0时电容器C两端的初始电压
二、 微分器
iR iC
0 Uo Uo iR R R
du c (t ) du i (t ) iC C C dt dt
R2
R4
R1 －
R3
＋
R2 R4
uo1
图7—4 相减器电路
24
R1 －
ui1 ＋ R2
R3 uo1
R3 uo1 (1 )U R1 R3 R4 (1 )( )ui1 R1 R2 R4
R3 uo 2 ui 2 R1
uo2
R4
R1 ui2
－
＋ R2 R4
R3
uo uo1 uo2
又因为 if=i1+i2+i3，则
uo i f R f
uo
Rf R
(ui1 ui 2 ui 3 )
20
例1 试设计一个相加器，完成uo= -(2ui1+3ui2)的运 算，并要求对ui1、ui2的输入电阻均≥100kΩ。 解: 为满足输入电阻均≥100kΩ，选R2=100kΩ，
14
集成运算放大器及其应用—集成运放的应用
U TH
R2 R2＋R f
U z＋U D
０
t
10 10＋20
（11.3
0.7）
（4 V）
-12
UTL ４（V）
例2、方波发生器
ui
U TH
０
t
U TL
uO
U OM
UTH
R2 R2＋R f
U z＋U D
０
t
UTL
R2 R2＋R f
U z＋U D
UOM
设:初始状态是:输出高电平,即u0=+UOM
电阻(resistance) R
电感(inductance) L
电容(capacitance)
C 电压源(voltage source)
电流源(current source)
E
Is
01
运放开环工作状态，所以集成运放都工作在非线性区。
因而输出电压只有两种情况，不是＋UOM,就是－UOM。
也就是说，比较器的输入信号是连续变化的模拟量，而输出信号则是 数字量，即“１”或“０”。
因此，比较器可以作为模拟电路与数字电路的接口。
为了使比较器的输出电压等于某个特定值，可以采取限幅的措施 uo UZ+UD ui
（1）反相比较器
（2）同相比较器
03
滞回电压比较器（简称滞回比较器）又称 为施密特触发器。
结构特点：引入了正反馈 以反相滞回比较器为例
上限比较电压（输出为高电平时）
U
TH
＝
R2 R2＋R
f
Uz ＋UD
当ui由小到大时,与UTH比较
下限限比较电压（输出为低电平时）
U
＝
TL
R2 R2＋R
集成运算放大器的基本应用
第7章集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性应用7.1.1比例运算电路7.1.2加法运算电路7.1.3减法运算电路7.1.4积分运算电路7.1.5微分运算电路7.1.6电压—电流转换电路7.1.7电流—电压转换电路7.1.8有源滤波器*7.1.9精密整流电路7.2 集成运放的非线性应用7.2.1单门限电压比较器7.2.2滞回电压比较器7.3 集成运放的使用常识7.3.1 合理选用集成运放型号7.3.2 集成运放的引脚功能7.3.3 消振和调零7.3.4 保护本章重点:1. 集成运算放大器的线性应用：比例运算电路、加减法运算电路、积分微分运算电路、一阶有源滤波器、二阶有源滤波器2. 集成运算放大器的非线性应用：单门限电压比较器、滞回比较器本章难点:1. 虚断和虚短概念的灵活应用2. 集成运算放大器的非线性应用3. 集成运算放大器的组成与调试集成运算放大器(简称集成运放)在科技领域得到广泛的应用，形成了各种各样的应用电路。
从其功能上来分，可分为信号运算电路、信号处理电路和信号产生电路。
从本章开始和以后的相关章节分别介绍它们的应用。
7.1 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用7.1.1 比例运算电路1. 同相比例运算电路(点击查看大图)反馈方式：电压串联负反馈因为有负反馈，利用虚短和虚断虚短: u-= u+= u i虚断: i+=ii-=0 ， i1=i f电压放大倍数:平衡电阻R=R f//R12. 反相比例运算(点击查看大图)反馈方式：电压并联负反馈因为有负反馈，利用虚短和虚断i-=i+= 0（虚断）u+=0，u－=u+=0（虚地）i1=i f电压放大倍数:例题：R1=10kΩ , R f=20kΩ , u i =-1V。
求:u o、R i。
说明R0的作用，R0应为多大？(点击查看大图)解：R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R0=R1//R f=u+=0）特点：共模输入电压=0，（u－缺点：输入电阻小（R i=R1）7.1.2 加法运算电路(点击查看大图)i-=i+= 0（虚断）u+ =0，u－=u+=0（虚地）i1 + i2= i f若R1 =R2 =R,平衡电阻:R0= R1// R2//R f【例】在上图电路中，设R1=220kΩ，运放的最大输出电压U OPP=±12V ，电路的输出电压为u o=-(10u i1+22u i2)。
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二. 几个基本概念
1. 开环与闭环
正向传输——信号从输入端到 输出端的传输 反向传输——信号从输 出端到输入端的传输 反馈传输(通路) （反馈网络）
Rf
ui
+ －
+
uo
ui
R1
+ －
+
uo
信号的正向传输
信号的正向传输 电路中只有正向传输 ，没有 反向传输，称为开环状态。 既有正向传输，又有反馈 称为
u－
u－ u+
－ ∞ A + +
输 入 量 反 馈 量
u+
－ ∞ A + +
若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相 端则为串联反馈。 u－ u + 输 入 量 输 入 量 － ∞ + ∞ A + u+ A + u－ + －
反 馈 量
反 馈 量
7.1 集成运放简介
一. 集成运放的总体结构
u u+ u u差动输入级 电压放大级 输出级
uo u
偏置电路
二. 简单的集成运放
原理电路：
+ V + CC
Rc 1
反 相输 入端
Rc 2 T1 T2 Is
Rc3 T3
T4
+
uo
u- + u ++
T5
同 相输 入端
VEE +
输 入级 中 间级 输 出级
集成运算放大器符号
反馈——将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定 的方式送回到输入回路的过程。
一.负反馈放大电路的方框图
1.方框图：
输入信号 放大：
净输入信号
A
Xo
A称为开环 放大倍数
Xi +
Xd Xf
Xd
基本放大电路 A
Xo
输出信号
迭加：
–
Xd X i Xf
设Xf与Xi同相
if
R
四.电流串联负反馈
反馈电压：uf=ioRf
因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。
又因为在输入端有 故为串联负反馈。
ud = ui -uf
R1
+
根据瞬时极性判断是
∞ + + ud - － A +
Rf
io RL
负反馈，所以该电路
为电流串联负反馈
ui -
+ -
+ uo -
uf
五.反馈类型及判别方法总结
i i 0
7.2.1 反馈的基本概念
从一个例子说起
稳定工作点电路：
T IC IC
输入量：ui、ube、ib
UE IB
UBE
UB一 定 Cb 1
+
Rb 1
Rc T
+ VC C Cb 2 RL Ce
+
+
ui +
Rb 2
Re
uo -
IC
输出量：uo、uce、ic
正向传输——信号从输入端到输出端的传输
uo
VCC_CIRCLE R L
三.电流并联负反馈
R 反馈电流： if io Rf R 因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。
又因为在输入端有:
R1
id = ii -if
故为并联负反馈。 根据瞬时极性判断是 负反馈，所以该电路 为电流并联负反馈。
－
id
+ ui -
ii
+
Rf
A
∞
+
io + uo RL -
闭环状态。
2.直流反馈与交流反馈
直流反馈——若电路将直流量反馈到输入回路，则
称直流反馈。 该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工 作点Q。 +V
交流反馈——若电路将
交流量反馈到输入回路， 则称交流反馈。 （如去掉电容Ce） 交流反馈，影响电路的 交流工作性能。
+
Rb 1 Cb 1
+
Rc
CC
Cb 2 T RL Ce
3. 中间级：
中间级在尽量提高通频带的情况下，实 现较高的电压增益。
4. 输出级：
输出级一般为射极输出器。 用来提高集成运放的输出电流和功率， 它具有输出电阻小、带负载能力强的特 点。
四、 集成运算放大器的主要参数
1.输入失调电UIO
输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，
即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内 部电路对称性的指标。 2.输入失调电流 IIO ： 在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流 之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。
6.共模抑制比 KCMR ： KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB) 其 典 型 值 在 80dB 以 上 ， 性 能 好 的 高 达 160dB。
7.开环带宽 f H ： 运放的开环电压放大倍数在高频段下降3dB 所定义的带宽 f H 。
8.最大输出电压 U opp ： 运放的开环电压放大倍数在高频段下降3dB 所定义的带宽 f H 。
9.转换速率S R (压摆率)： 反映运放在大信号情况下对快速变化信 号的反应能力。SR越大，说明运放的高频
特性越好，它通常在1.5~80V/μs 。转换速率
SR的表达式为
duo SR dt
max
五、理想集成运算放大器
为了计算方便，常常把集成运放理想化，即认 可所有越大越好的性能指标均假设为无穷大， 所有越小越好的性能均假设为零。
电流并联负反馈
一. 电压串联负反馈
R1 R1 R f 因为反馈量与输出电压成比例，所以称电压反馈。
反馈电压： uf uo
从输入端看，有： ud = ui -uf 故为串联负反馈。
用“瞬时极性法”判断反馈极性： R V ∞ 假设某一瞬时，在放大电路的输入 + + + ud A + - － 端加入一个正极性的输入信号，按信 u 号传输方向依次判断相关点的瞬时极 i + - u Rf 性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。 R f 1 如果反馈信号的瞬时极性使净输入减 V 小，则为负反馈；反之为正反馈。 根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈
1.直流反馈与交流反馈——注意电容的“隔直通交”作用 例题1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反 +Vcc 馈还是交流反馈？ R4 C2 R2
C1
+
R5 R1 R3 C3 R7 R6 C4 uO
+
ui
_
-
2.反馈极性：正反馈与负反馈
判定方法——“瞬时极性法”
对于串联反馈：输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与 反馈量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。 对于并联反馈：输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端 瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。 例题2:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。
+
ui +
Rb 2
Re
iC I c
uo -
交流反馈 直流反馈
例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。 解：根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时 存在，来进行判别。
注意电容的“隔直通交”作用！
Rf
交、直流反馈
ui
C1 R1 R2
－ ∞ A + +
uo
C2
交流反馈
3.负反馈与正反馈
3. 关于反馈深度的讨论
A F A F 1 A
F 称为反馈深度 1 A
F A ， 一般负反馈 1 时， A (1) 1 A F F 1 时 ， 深度负反馈 ( 2) 1 A
1 Af F
F A ， 正反馈 1 时， A ( 3) 1 A F F ， 自激振荡 0 时， A ( 4) 1 A F
对于三极管电路：
若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射 极，则为并联反馈。
输入量 反馈量
T
T
输 入 量
反 馈 量
若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极 则为串联反馈。
输 入 量
T
反 馈 量
反馈量
T
输入量
对于运放电路：
若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并 联反馈。
反馈量 输入量
uo
V
二.电压并联负反馈
u uo uo 反馈电流：if Rf Rf
因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。
从输入端看有： id = ii -if 故为并联负反馈。
根据瞬时极性判 断是负反馈，所 以该电路为电压 串联负反馈。
VCC_CIRCLE
if R1 ui i1 id
Rf
∞ － A + +
反馈信号
反馈网络 F
反馈：
F
Xf Xo
负反馈放大器
F称为反馈系数
AF=Xo / Xi
AF称为闭环放大倍数
2. 负反馈放大器的一般关系
放大：
A
反馈：
F
Xo
Xf Xo
迭加：
Xd X i Xf
Xd
闭环放大倍数： Xo AF=Xo / Xi =Xo / (Xd+ Xf)= Xo / ( A A 1 = = 1 +F 1+AF A + XoF)