第十二章_运算放大器
电路12章含运算放大器电路
•
( I 2 )
•
•
I1 I2
4、理想回转器与变压器比较 理想变压器
理想回转器
u1 nu2
n 0
i1
1 n
i
2
A 0
1 n
i1 gu2
A
0
i2 gu1
g
1
g 0
互易元件, 阻抗变换 非互易元件, 阻抗逆变换
详细内容见P233表12-1
例1：图示网络，求H参数矩阵。
解： u1 nu2
其中: r=- Rf
r
u1 ri2 u2 ri1
12-5 回转器 回转方向
1、回转器：
r
一种非互易多端元件。
电路符号：
伏安关系：i1 gu2 i2 gu1
i1 i2
0 g
gu1
0
u2
g : 回转电导（S)
u1 ri2
u2 ri1
u1 u2
0 r
ri1
0
i2
r : 回转电阻（ ）
五、微分器
i1
i2
虚 地
i1
C
du1 dt
i2
u2 R
六、电压跟随器
u2 u1
特点: 输入阻抗大，输出阻抗小；
作用: 隔离
u2
RC
du1 dt
六、电压跟随器
u2 u1
特点: 输入阻抗大，输出阻抗小；
作用: 隔离
12-4 用运算放大器实现受控源 i2
u2
Rf R1
u1
u1
i1
其中: =- Rf / R1
12-4 用运算放大器实现受控源 i2
u2
Rf R1
u1
运算放大器原理
运算放大器原理运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子器件，它在电子电路中有着广泛的应用。
运算放大器能够放大微小的信号，同时具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益等特点，因此在模拟电路中扮演着重要的角色。
本文将介绍运算放大器的原理，包括其基本结构、工作原理以及应用范围。
1. 运算放大器的基本结构。
运算放大器是一种有两个输入端和一个输出端的差分放大器。
它通常由电压放大器和输出级组成。
电压放大器由多级放大器级联组成，用来放大输入信号；输出级则是一个输出级功率放大器，用来驱动输出负载。
运算放大器还包括一个负反馈回路，用来控制放大器的放大倍数和频率响应。
2. 运算放大器的工作原理。
运算放大器的工作原理基于差分放大器的运算。
当输入信号加到运算放大器的非反相输入端时，输出信号将是输入信号的放大倍数。
当输入信号加到反相输入端时，输出信号将是输入信号的负放大倍数。
通过负反馈回路，可以调节运算放大器的放大倍数，使其适应不同的应用场景。
3. 运算放大器的应用范围。
运算放大器广泛应用于模拟电路中，包括信号放大、滤波、积分、微分、比较等功能。
在信号处理电路中，运算放大器可以放大微弱的传感器信号，使其能够被后续电路处理；在滤波电路中，运算放大器可以实现低通滤波、高通滤波、带通滤波等功能；在积分电路中，运算放大器可以对输入信号进行积分运算，实现对信号的波形处理；在比较电路中，运算放大器可以实现对两个信号的比较，判断它们的大小关系。
总结。
运算放大器作为一种重要的电子器件，在模拟电路中有着广泛的应用。
通过对其基本结构、工作原理和应用范围的介绍，我们可以更好地理解运算放大器在电子电路中的作用，并且能够更好地应用它来解决实际的问题。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢！以上就是对运算放大器原理的介绍，希望对你有所帮助。
什么是运算放大器-运算放大器原理与应用
什么是运算放大器?运算放大器原理与应用运算放大器是模拟电子电路的重点，其应用已特别普遍。
1．集成运放是具有高开环电压放大倍数、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合集成放大电路。
2．运算放大器抱负化的主要条件：(1)开环电压放大倍数为无穷大；(2)开环输入电阻为无穷大；(3)开环输出电阻为零；(4)共模抑制比为无穷大。
由于实际运算放大器的技术指标接近抱负化条件，而用抱负运算放大器分析电路可使问题大大简化，因此后面对运算放大器的分析都是按其抱负化条件进行的。
3．运算放大器电压传输特性及分析依据电压传输特性(1)运放工作在线性区分析依据u+≈u–id≈0运放要工作在线性区必需引入负反馈(2)运放工作在饱和区分析依据(非线性区)id≈0依旧成立u+≈u–不再成立当uO发生跃变运算放大器在信号运算、处理或产生方面都有广泛的应用，但就其工作状态而言，它无非工作在线性区或非线性区。
因此，把握运放工作在线性区与非线性区的依据是至关重要的。
4．反馈由于运算放大器的开环电压放大倍数很高，当它工作在线性区时必需引入深度负反馈。
因此，它的输出与输入之间的关系基本打算于反馈电路和输入电路的结构与参数，而与运放本身的参数关系不大。
转变输入电路和反馈电路的结构和形式，就可以实现不同的运算。
负反馈的类型有：电压串联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈。
反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻靠近“地”端引出的，是电流反馈；(也可将输出端短路，若反馈量为零，则为电压反馈；若反馈量不为零，则为电流反馈。
) 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端，是串联反馈；加在同一输入端的是并联反馈；反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。
负反馈的对放大电路工作性能的影响：提高放大电路的稳定性；改善波形失真；对输入电阻和输出电阻的影响：电压反馈使输出电阻降低；电流反馈使输出电阻增高；串联反馈使输入电阻增高；并联反馈使输入电阻降低；5．集成运放在信号运算方面的应用(1) 反相比例运算：输入信号从反相输入端引入的运算便是反相比例运算（如图①）。
第12章 共射极放大电路
iC iB ( I BQ ib ) I BQ iB I CQ ic uCE U CEQ uce
uBE U BEQ ui
四、静点工作点的选择与波形 失真 当放大电路静态工作点设置不得当时，会造成放大电路的波
形失真，本节通过实验来观察波形失真的现象。 （一）操作 1．框图：
3．现象：
（1）由于静态工作点已经调整适当，此时观察到的波形图 并无失真。
（2）通过两个信号输入调节旋钮 YA 和 YB 上标示的电压刻 度（V / 格）以及荧光屏上的波形幅度可以测出输入电压和输出 电压的幅值，并可以算出放大器的电压放大倍数。 （3）两波形的相位相差为 180，这是单管发射极放大电 路的倒相作用。
结论 （1）共发射极单管放大电路的输出波形的正半周（波形上 半周）出现平顶，是截止失真；若输出波形的负半周（即波形 下半部）出现平顶，是饱和失真。
（2）出现失真的原因：
Q 点设置不当，应调整放大管基极偏置电阻，使静态工作 点处于适当的位置。
3．双向失真 （1）现象 Rb适中，输出波形无失真，增大信号源 的电压幅度，使放大器的输入信号增大，这 时输出电压信号波形的上、下部分都出现平 顶，同时产生了饱和失真和截止失真——称 为双向失真，如图所示。 （2）原因
由晶体管的放大原理有：
再根据直流通路可得
二、共发射极放大电路
[例1] 在下图中，设 UE = 12 V，Rb = 200 k，Rc = 2.4 k， = 50，试计算静态工作点。 解：根据静态工作点计算公式
Ib
U E U BEQ Rb
UE 12 A 60 μA 3 Rb 20010
输入信号的电压幅度太大，在信号的正半造成饱和失真， 负半周造成截止失真。
运算放大器 原理
运算放大器原理
运算放大器是一种电子设备，用于放大输入信号的幅度，并保持信号的准确性和稳定性。
它常用于信号处理、比较和运算等电路中。
运算放大器的原理基于差分放大器和反馈控制原理。
差分放大器是运算放大器的关键部分，它由两个输入端和一个输出端组成。
运算放大器的输入信号通过差分放大器进行放大，然后通过反馈电路返回到差分放大器的输入端，从而实现放大器输出的稳定和准确。
运算放大器的运算放大倍数也称为增益，可以通过控制反馈回路的参数来调整。
反馈回路通过将输出信号与输入信号的差异转换为一个负反馈信号，控制输入信号的放大倍数。
这样，运算放大器就可以提供一个固定的放大倍数，并将输入信号放大到所需的幅度。
运算放大器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，这使得它可以与其他电路连接而不影响信号的质量。
此外，运算放大器具有宽带宽和高增益的特性，使其在各种信号处理和运算电路中广泛应用。
总之，运算放大器通过差分放大器和反馈控制原理实现输入信号的放大，并且保持输出信号的准确性和稳定性。
它是电子电路中重要的基础设备，被广泛用于信号处理和运算领域。
运算放大器 原理
运算放大器原理运算放大器是一种用来放大电压差分信号的集成电路。
它是微电子技术的重要应用之一，广泛应用于各种电子设备中，如音频放大器、信号调理、滤波器等。
运算放大器是一种差分放大器的应用，它由有源素子和被动元件组成。
有源素子一般采用三极管或场效应管，被动元件包括电阻、电容、电感、电源等。
运算放大器的主要原理是将输入信号经过放大电路，使其变为一个增益较大的输出信号。
在放大电路中，通过将输入信号与反馈电路相结合，可以实现不同的放大功能，如放大增益、相位移等。
运算放大器的主要特点是具有高增益、宽带宽、低失真、高共模抑制比等。
它的放大倍数可以通过控制反馈电路来调节，同时还可以通过调整电源电压来改变放大倍数。
运算放大器一般具有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端称为非反相输入端，另一个输入端称为反相输入端。
当输入信号加在非反相输入端时，输出信号与输入信号同相；相反，当输入信号加在反相输入端时，输出信号与输入信号反相。
运算放大器的典型应用包括比较器、反相放大器、非反相放大器、积分器、微分器等。
比较器主要用于判断输入信号的大小关系，一般输出高电平或低电平；反相放大器将输入信号反相放大，并输出；非反相放大器将输入信号同相放大，并输出；积分器可以将输入信号进行积分，用于滤波等应用；微分器可以对输入信号进行微分，用于频率特性分析等。
在运算放大器的设计中，需要考虑许多因素。
首先是输入偏移电压，即放大器对于无输入信号时输出的偏移电压。
这会导致输出信号存在一定的误差。
其次是输入电流偏置，即放大器在输入端产生的微弱电流。
这会导致输入端电压发生变化，影响放大器的放大性能。
此外，还需要考虑运算放大器的带宽、频率响应等参数。
总结来说，运算放大器是一种用来放大电压差分信号的电路，它通过放大电路将输入信号变为输出信号。
它具有高增益、宽带宽、低失真等优点，广泛应用于各种电子设备中。
运算放大器的设计需要考虑许多因素，如输入偏移电压、输入电流偏置、带宽等。
运算放大器
运算放大器1.运算放大器定义 (2)2.运算放大器工作状态 (2)3.运算放大器参数 (3)4.运算放大器分类 (10)5.运算放大器应用 (11)1.运算放大器定义运算放大器是一个内含多级放大电路的电子集成电路，其输入级是差分放大电路，具有高输入电阻和抑制零点漂移能力；中间级主要进行电压放大，具有高电压放大倍数，一般由共射极放大电路构成；输出级与负载相连，具有带载能力强、低输出电阻特点。
运算放大器有4大分类：吸收电压并在输出端产生电压的电压放大器。
接收电流输入并产生电流输出的电流放大器。
将电压输入转换为电流输出的跨导放大器。
将电流输入转换为电压输出的跨阻放大器。
运算放大器的电路符号：2.运算放大器工作状态集成运放有两种工作状态：线性状态和非线性状态。
当给集成运算放大器加上负反馈电路时，工作在线性状态，如果给集成运算放大器加正反馈电路或当其在开环工作时，工作在非线性状态。
工作在线性状态的集成运放具有“虚短”与“虚断”的特点。
“虚短”：两个输入端的电压相等。
V p=V n开环电压放大倍数越大，两输入端的电位就越接近相等。
“虚断”：流入和流出输入端电流都为0，i p=i n=0集成运放具有输入高阻抗的特性，一般同向输入端和反向输入端之间的输入电阻都在1MΩ以上，所以输入端流入运放的电流很小，接近开路。
3.运算放大器参数1）输入阻抗和输入电容输入阻抗在正负输入端子之间测得，理想情况下，输入阻抗无穷大，使源负载尽可能小。
2）输出阻抗理想情况下，运算放大器的输出阻抗为零。
但实际上输出阻抗通常具有较小的值，这决定了它的电流驱动和电压缓冲能力。
输出端的内部等效小信号阻抗。
主要对容性负载的影响，负载电容越大，其过冲越大。
3）频率响应和带宽理想的运算放大器具有无穷大的带宽（BW），并且无论信号频率如何变化，都能保持高增益。
但实际上所有运算放大器都具有有限的带宽，通常称为“ -3dB”带宽，超过该带宽，放大器的增益以-20dB / decade 的速率随频率增加而下降。
运算放大器原理图
运算放大器原理图运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子元件，它在电子电路中起着非常重要的作用。
本文将介绍运算放大器的原理图及其工作原理。
首先，让我们来了解一下运算放大器的基本结构。
运算放大器通常由一个差分输入级、一个级联放大器和一个输出级组成。
差分输入级通常由两个输入端和一个差分放大器组成，级联放大器由多个级联的放大器组成，输出级则是一个输出放大器。
运算放大器的电路图如下所示：（插入运算放大器原理图）。
在实际应用中，运算放大器通常用来放大电压信号、求和、差分运算、积分、微分等。
运算放大器具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益、宽带宽等特点，可以实现很多复杂的电路功能。
运算放大器的工作原理是基于反馈原理的。
在运算放大器的反馈电路中，通过外部连接的电阻、电容等元件，将部分输出信号反馈到输入端，从而实现对输出信号的控制。
通过控制反馈电路的参数，可以实现对运算放大器的增益、频率特性等进行调节。
另外，运算放大器还有一些常见的特性，比如输入偏置电流、输入偏置电压、共模抑制比、噪声等。
这些特性对于运算放大器的实际应用有着重要的影响，需要在设计电路时进行充分考虑。
在实际应用中，运算放大器广泛应用于模拟电路、数字电路、信号处理、自动控制等领域。
比如，运算放大器可以用来设计滤波器、比较器、振荡器、放大器等电路，也可以用来实现信号的调理、放大、滤波、整形等功能。
总的来说，运算放大器是一种非常重要的电子元件，它在电子电路中有着广泛的应用。
通过对运算放大器的原理图及其工作原理的了解，可以更好地应用运算放大器设计各种电路，实现各种功能。
希望本文对读者有所帮助，谢谢阅读！。
运算放大器电路原理
运算放大器电路原理运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种极为重要的电子元器件，广泛应用于各种电路中。
它具有高增益、差分输入、单端输出等特点，能够放大电压、电流和功率等信号，并提供微弱信号的放大和处理功能。
本文将介绍运算放大器的基本原理及其电路结构。
一、运算放大器的基本原理运算放大器是一个多元件集成电路（IC），通常由几个晶体管、电阻和电容器等元件组成。
它的核心部分是一个差分放大器，具有高增益特性。
运算放大器的输出电压与输入电压之间的关系可以通过下面的公式表示：Vout = Av (V+ - V-)其中，Vout为输出电压，Av为放大器的开环增益，V+和V-分别为非反相输入和反相输入。
二、运算放大器的电路结构运算放大器的电路图可以简化为以下几个主要部分：1.差动放大器：差动放大器是运算放大器的核心部分，它由两个输入电源、两个输入电容和两个晶体管等电路组成。
它的作用是将输入信号进行差分放大，增益高达几千倍。
2.电流镜：电流镜是一个由晶体管组成的电流源，用于提供稳定的电流输出。
它的作用是保持差动放大器的工作点稳定，使得差动放大器的输出可以线性放大。
3.级联放大器：级联放大器由多个差分放大器组成，用于提高整个运算放大器的放大倍数。
每个差分放大器都会放大之前的放大器的输出信号。
4.反馈网络：反馈网络是运算放大器的重要部分，通过它可以实现对输出信号进行控制和调整。
反馈网络可以分为正反馈和负反馈两种形式，具体的选择取决于应用的要求。
三、运算放大器的应用运算放大器在电子电路中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.信号放大：运算放大器可将输入信号放大到所需的幅度，用于增强微弱信号。
2.滤波：运算放大器可以配合电容器和电阻等元件，构成滤波电路，用于滤除不需要的频率成分，提取特定频率的信号。
3.比较器：运算放大器可以作为比较器使用，用于判断输入信号的大小关系，并输出相应的逻辑电平。
电路基础原理中的运算放大器解析
电路基础原理中的运算放大器解析电路基础原理是电子工程学习的重要基础，掌握其中的关键概念和原理对于理解更复杂的电路设计和工作原理至关重要。
其中一个重要的组成部分就是运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp），它在电路中扮演着重要的角色。
一、什么是运算放大器？运算放大器是一种用于放大电路信号的集成电路元件。
它具有两个输入端（非反相输入端和反相输入端）和一个输出端。
运算放大器本身有非常高的增益，因此可以将微弱的输入信号放大到可用的幅度，在电路设计中起到重要作用。
二、运算放大器的基本原理1. 差分放大器运算放大器的非反相输入端和反相输入端构成了差分放大器，它通过比较两个输入端的电压差来产生输出信号。
差分放大器可以将输入信号在幅度上放大，并且可以通过外部电阻的调整来控制放大倍数。
2. 输入阻抗和输出阻抗运算放大器的输入阻抗非常高，说明它几乎不吸收输入信号的电流，而输出阻抗很低，能够在输出信号不受外界干扰的情况下提供准确的电压输出。
3. 开环增益和反馈运算放大器的开环增益非常高，一般可以达到10^5至10^6之间。
为了使运算放大器能够工作在稳定状态并有预期的放大效果，需要进行反馈控制。
反馈电路通过将一部分输出信号反馈到输入端，达到稳定放大的作用。
4. 负反馈在运算放大器的反馈中，负反馈是最常用的形式。
负反馈通过将一部分输出信号反向加在输入端，从而使运算放大器的输入信号与期望输出信号之间的差异减小，提高了电路的稳定性和准确性。
三、运算放大器的应用1. 比较器运算放大器可以作为比较器使用，比较两个输入信号的大小，输出高电平或低电平，用于触发其他电路的动作。
2. 滤波器运算放大器可以与电容和电感等元件结合，构成滤波器电路，对不同频率的信号进行滤波处理。
3. 仪器放大运算放大器可以作为仪器放大电路的核心部件，将微小的信号放大到可测量的幅度，如放大心电图仪的心电信号。
4. 信号发生器运放可以构成简单的信号发生器电路，通过正弦波、方波等信号的输入，产生不同频率和幅度的输出信号。
《运算放大器介绍》课件
运算放大器的特点与应用
高增益
可以放大微弱信号，提高信号质量，常用于放 大和滤波电路。
稳定性
通过负反馈控制，运算放大器具有较好的稳定 性和抗干扰能力。
线性范围
在一定的输入范围内，输出与输入之间的关系 是线性的，有利于进行精确的信号处理。
应用领域
运算放大器广泛应用于仪器仪表、通信、自动 控制、音频处理等领域。
通过级联连接来实现信号放大。
3
负反馈
通过将一部分输出信号反馈到输入端， 可以改善放大器的稳定性和性能。
共模抑制比
衡量运算放大器对共模信号的响应程度， 高共模抑制比意味着更好想运算放大器
具有无穷大的放大倍数、无限大的输入阻抗 和无穷小的输出阻抗。
2 实际运算放大器
基于原理电路和器件实现，存在各种非理想 因素。
运算放大器的设计流程
需求分析
明确设计的目标和要求，包括 放大倍数、带宽、输入输出范 围等。
电路设计
选择适当的运算放大器电路拓 扑和元器件，进行电路原理设 计和仿真。
电路验证
通过实际测试和调试，验证设 计的电路是否满足要求。
《运算放大器介绍》PPT 课件
运算放大器是一种电子设备，用于增强电信号的幅度，广泛应用于电子电路 设计和信号处理领域。
什么是运算放大器？
运算放大器是一种具有高放大倍数、差分输入和单端输出的电路器件，可以 执行各种数学运算和信号放大功能。
运算放大器的基本原理
1
放大器电路
2
由输入级、差分放大器和输出级组成，
运算放大器的工作条件
运算放大器的工作需要满足一定条件，包括供电电压、工作温度、输入电压范围和负载阻抗等。
运算放大器的参数与指标
运算放大器ppt课件
• 运算放大器是可以对电信号进行运算，一 般具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗 的放大器。
• 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， 因此被称为“运算放大器” 。同时它也成 为实现模拟计算机（analog computer）的 基本建构单元。
VOLTAGE RANGE LOW INPUT BIAS AND OFFSET CURRENT HIGH INPUT IMPEDANCE J–FET INPUT STAGE INTERNAL FREQUENCY COMPENSATION
• 第一代产品基本沿用了分立元件放大电路的设计思想，采 用集成数字电路的制造工艺，利用了少量横向PNP管，构 成以电流源做偏置电路的三级直接耦合放大电路。
• 第二代产品普遍采用了有源负载，简化了电路的设计，并 使开环增益有了显著提高，各方面性能指标比较均衡，属 于通用型运放。
• 第三代产品的输入级采用了超β管，β值高达1000~5000倍， 而且版图设计上考虑了热效应的影响，从而减小了失调电 压、失调电流以及他们的温漂，增大了共模抑制比和输入 电阻。
2.运算放大器的参数和分类
• 主要有低频增益、单位增益频率、相位边 限移电压、还有噪声等
• 按工作原理可分为电压放大型、电流放大 型、跨导型和互阻型。
• 按性能指标可分为高阻型、高速型、高精 度型和低耗型
3.集成运放的发展概况
• 第四代产品采用了斩波稳零和动态稳零技术，使各性能指 标参数更加理想化。
ST(意法半导体)的运放产品
• LF147 WIDE BANDWIDTH QUAD J-FET
OPERATIONAL AMPLIFIERS
LOW POWER CONSUMPTION WIDE COMMON-MODE (UP TO VCC+) AND DIFFERENTIAL
《运算放大器》课件
带宽与增益
根据电路的带宽和增益需求，选择适当带宽 和增益的运算放大器。
输入与输出阻抗
考虑电路的输入和输出阻抗，选择合适的运 算放大器以匹配阻抗。
电源电压与功耗
根据电源电压和功耗要求，选择合适的运算 放大器以降低能耗。
运算放大器的使用注意事项
电源电压的稳定性
确保电源电压的稳定，避免因电源波 动引起的电路性能不稳定。
闭环增益
总结词
闭环增益是指运算放大器在有反馈回路的情况下对输入信号的放大倍数。
详细描述
闭环增益是运算放大器实际应用中最重要的性能指标之一，它决定了放大器的 输出信号与输入信号之间的关系。通过调整反馈回路，可以改变闭环增益，从 而实现特定的输出信号。
带宽增益乘积
总结词
带宽增益乘积是衡量运算放大器频率响应的一个重要参数，它表示增益和带宽之间的乘积关系。
《运算放大器》PPT 课件
目录
CONTENTS
• 运算放大器概述 • 运算放大器的工作原理 • 运算放大器的应用 • 运算放大器的选择与使用 • 运算放大器的性能指标 • 运算放大器的设计实例
01 运算放大器概述
运算放大器的定义
01
运算放大器（简称运放）是一种 具有高放大倍数的电路单元，其 输出信号与输入信号之间存在一 定的数学关系。
根据需求选择合适的放大倍数，调整输入和输出电阻的大小，以确 保放大器的性能。
电路图
提供基于运算放大器的放大器电路图，包括输入、输出和反馈电阻 等元件。
基于运算放大器的滤波器设计
滤波器
利用运算放大器和适当的反馈网络可以设计出各种类型的滤波器， 如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
设计要点
根据滤波器的类型和性能要求，选择合适的反馈网络元件和运算放 大器型号。
运算放大器作用通俗讲解
运算放大器作用通俗讲解
运算放大器（简称“运放”）是一种具有很高放大倍数的电路单元。
在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。
它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器，其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。
由于早期应用于模拟计算机中用以实现数学运算，因而得名“运算放大器”。
通俗来说，运算放大器就像一个“转换器”或者“处理器”，能够把输入的信号按照一定的规则和算法进行放大、缩小、相加、相减等处理，并将结果输出。
它广泛应用于各种电子设备中，例如音响设备、通信设备、传感器等等。
通过使用运算放大器，人们可以更好地控制和调节电子设备的性能和参数，使其满足各种不同的需求。
具体来说，运算放大器的作用有很多种，例如：
1.放大信号：运算放大器可以将输入的微弱信号放大成较大的
信号，使其能够满足后续电路的需求。
2.比较信号：将两个信号进行比较，输出一个二进制信号（例
如高电平或低电平），类似于一个比较器。
3.积分和微分：运算放大器可以对输入的信号进行积分和微分
运算，输出一个与输入信号成比例的时间函数。
4.滤波：通过对输入信号进行滤波处理，可以滤除不必要的噪
声和干扰，提取出有用的信号成分。
5.振荡和调制：运算放大器可以用于产生振荡信号和调制信号，
用于各种频率合成和调制解调的应用。
总之，运算放大器是一种非常重要的电子元件，在各种电子设备和系统中得到了广泛的应用。
通过了解和掌握运算放大器的原理和作用，人们可以更好地设计和应用各种电子系统，提高其性能和稳定性。
理想运算放大器
理想运算放大器可以构成比较器，用于对 两个输入信号进行比较，输出相应的逻辑 电平。
当前存在问题和挑战
非线性失真
实际运算放大器由于存在非 线性元件，如晶体管和二极 管等，会导致输出信号产生 失真。
噪声干扰
频率响应限制
功耗问题
实际运算放大器内部存在噪 声源，如热噪声和闪烁噪声 等，会对输出信号造成干扰。
电流流入运算放大器的同相输入端。
电压跟随
02
输出电压与同相输入电压成正比，且比例系数为1，实现电压跟
随功能。
相位相同
03
输出电压与同相输入电压的相位相同。
反相输入电路分析
01 02
虚短和虚断
由于运算放大器的开环增益非常高，反相输入电路中的两个输入端可以 近似看作等电位点（虚短），且流入运算放大器的电流几乎为零（虚 断）。
补偿措施及优化方法探讨
频率补偿
通过引入负反馈或采用超前-滞后补 偿网络，改善放大器的频率响应特性， 提高带宽。
输入阻抗提高
采用高输入阻抗的运算放大器或引入 电压跟随器，减小输入阻抗对电路的 影响。
输出阻抗降低
在输出端并联电阻或采用共集电极电 路，降低输出阻抗，提高带负载能力。
失真抑制
选用低失真运算放大器、合理设置静 态工作点、采用负反馈等措施，减小 失真对信号质量的影响。
失真
实际运算放大器存在失真，如 谐波失真、交越失真等。
实际运算放大器与理想差异分析
有限带宽
限制信号放大范围， 可能引发信号失真。
非零输出阻抗
在输出端产生电压 降，影响负载上的 电压幅度。
有限开环增益
导致闭环增益误差， 影响放大精度。
有限输入阻抗
影响电路输入端的 电压分配，降低放 大效果。
第22讲 第十一章放大电路基础(四)及第十二章线性集成运算放大器和运算电路
（2）并联负反馈使输入电阻减少由于基本放大电路与反馈电路在输入回路中并联，如图所示，由于，在相同的V i作用下，因I f的存在而使I i增加，因此，并联负反馈使输入电阻R if=V i/I i减小。
所以，并联负反馈使输入电阻减小倍。
●负反馈对放大电路输出电阻的影响◆电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈取样于输出电压，又能维持输出电压稳定，即是说，输入信号一定时，电压负反馈的输出趋于一恒压源，其输出电阻很小。
有电压负反馈时的闭环输出电阻为无反馈时开环输出电阻的1/(1+ )①。
反馈愈深，R of愈小。
◆电流负反馈使输出电阻增加电流反馈取样于输出电流，能维持输出电流稳定，就是说，输入信号一定时，电流负反馈的输出趋于一恒流源，其输出电阻很大。
有电流负反馈时的闭环输出电阻为无反馈时开环输出电阻的1/(1+ )倍。
反馈愈深，R of愈大11.2.5 深度负反馈放大电路近似计算的一般方法● 近似计算的根据 根据和的定义 ，在 中，若 ， 则 即 所以有此式表明，当 时，反馈信号 与输入信号 相差甚微，净输入信号 甚小，因而有对于串联负反馈有 （虚短）， ；对于并联负反馈有 、， （虚断）。
利用“虚短”、“虚断”的概念可以以快速方便地估算出负反馈放大电路的闭环增益 或闭环电压增益。
● 近似计算的方法1．判别反馈类型，正确识别并画出反馈网络。
注意电压取样时不要把直接并在输出口的电阻计入反馈网络；电流求和时不要把并在输入口的电阻计入反馈网络。
2．在反馈网络输入口标出反馈信号：电压求和为开路电压fv ，电流求和时为短路电流fi ，再由反馈网络求出反馈系数F 。
要注意标fv 时在反馈网络入口标上正下负；标fi 时必须在反馈网络入口以上端流入为参考方向。
3．求闭环增益 ，注意不同的反馈类型fA 的量纲不同。
4．由fA 求闭环源电压增益vsfA 。
电压取样电压求和时：s f vsf v v A A 0==电压取样电流求和时：00f vsf s s s sA v vA v i R R ===电流取样电压求和时：00L vsf f Ls sv i R A A R v v ''⋅'===电流取样电流求和时：00f L L vsfs s s sA R v i R A v i R R '''⋅===⋅其中：0i '是输出管的管端输出电流，即取样电流。
运算放大器原理
运算放大器原理
运算放大器是一种特殊设计的放大器，它可以进行精确的电压放大以及信号处理。
运算放大器的基本原理是利用负反馈回路来实现稳定的放大倍数和输出特性。
运算放大器通常由差分输入级、增益级和输出级组成。
差分输入级可以将输入信号进行差分放大，这样可以提高抗干扰能力。
增益级可以对差分放大后的信号进行进一步放大，从而得到更高的放大倍数。
输出级通常是一个输出级放大器，它将放大的信号输出给外部负载。
在运算放大器中，负反馈是实现精确放大的关键。
负反馈是指从输出回馈到输入的一部分信号，通过比较输入和输出信号的差异来调整放大倍数。
负反馈可以提高放大器的线性度、频率响应和稳定性。
当输入信号发生变化时，负反馈机制会自动调整放大倍数，使得输出信号保持稳定。
运算放大器还具有一些特殊的输入和输出特性。
例如，运算放大器通常具有无效偏移电压，这是由于器件内部的非线性导致的微小偏移。
此外，运算放大器还具有输入阻抗高、输出阻抗低、共模抑制比高等特点，使得它能够适应各种输入和输出环境。
总之，运算放大器利用负反馈回路实现了精确的电压放大和信号处理。
它在各种电子电路中广泛应用，包括滤波、增益控制、调制解调、比较和整数运算等领域。
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+ uo –
由运放构成的电压跟 随器输入电阻高、输出 电阻低，其跟随性能比 射极输出器更好。
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（3）同相输入电路的的反馈分析
反馈信号使净输入 信号减小—负反馈
RF
反馈电路直接从输 出端引出—电压反馈
+
ui –
R1 – + + R2
+ uo –
分析表明，同相输入 电路为电压串联负反 馈电路。
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第三节
基本运算电路
运算放大器与外部电阻、电容、半导体器 件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行 比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对 数、乘法和除法等数学运算。 运算放大器工作在线性区时，通常要引入深 度负反馈。所以，它的输出电压和输入电压的 关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和 参数，而与运算放大器本身的参数关系不大。 改变输入电路和反馈电路的结构形式，就可以 实现不同的运算。
Aod=|△U / △(U+-U-)| ，Aod 愈高，所构成的运算电路 越稳定，运算精度也越高，一般Aod很大约为 104~106 ,
o
也用 Aod=20lg| △U / △(U + -U-)| 表示，约为80~120db。
O
2. 差模输入电阻rid rid 一般非常大，在兆欧级 。 3. 输出电阻ro r 一般很小，为几十~几百欧姆。
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集成电路的分类： 按功能集成电路可分为数字集成电路和模拟集成 电路两大类，本章所讲集成运算放大器是模拟集成电 路的一种。在第5章数字电路中，将介绍几种数字集 成电路。 集成运算放大器特点： 集成运算放大器是一种采用多级直接耦合的高放 大倍数的放大电路，它既能放大缓慢变化的直流信号， 又能放大交流信号。用运算放大器及其反馈网络，可 以组成多种运算电路，模拟数学运算，还广泛用于信 号处理、波形发生等电路中。
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集成电路的学习方法:
集成电路是一种元器件，对使用者来说 主要的不是像分立件电路那样去了解内部电 路细节，而是了解各种型号的功能、外部引
线、及主要技术指标和如何使用。
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典型集成运算放大器μA741分析
μA741是属于第二代集成电路中有代表性的产品它内部有 19个晶体管，2个二极管，9个电阻，电路由四部分组成： 输入级、偏置电路、中间放大级、输出级。
R2 = R1 RF =10 50 (10+50) = 8.3 k 不能输入10V得到－50V输出，因为最大输入电压 uim=UOPP /Auf=±12v/－５＝±2.4v，当ui＞±2.4v时，uo 输出饱和，只能输出饱和电压UOPP 。
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+
uo –
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例：电路如下图所示，已知 R1= 10 k ，若使uo= -5ui , 试选择RF 和R2；若运放组件UOPP=±12V ，可否输入 10V得到-50V输出？此情况下最大输入电压为多少？
RF
+ ui –
解：
R1
R2
– +
uo RF Auf 5 ui R1
= －（－5）10=50k
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12.3.1 比例运算电路
1. 反相输入电路 if + ui –
动画
（1）反相输入比例运算电路组成 RF – +
i1 R1 i–
R2 i+
+
+ uo –
输入电压 ui 经R1 从反相输入端对地输 入，同相端经R2接地， RF为反馈电阻，跨接 于输出端与反向输入 端之间。
所以 u-≈0 ，称为反相输入 端“虚地”，这是反相输入 的重要特点。所以：
+
ui u ui i1 R1 R1
u uo uo if RF RF
负号表示输 入输出反相。
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电压放大倍数
上式表明闭环电压放大倍数只由RF和R1决 定，而与集成运放元件本身无关。改变RF和R1 的值，就可使输出与输入满足不同的比例关系， 只要RF和R1的阻值精确。 特例：当RF=R1时，uo= -ui ，称为反号器，或 反相器。
＋15V
8 7 2 6 3 5 4
反相输入端
（－）
∞
7
1
2 μ A741 6 3 1 5 4
∆
μ A741
（＋）
同相输入端
输出端 μ A741为8脚双 列直插式芯片， ⑧脚为空脚。
－15V
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调零电位计
主要技术指标
1. 开环差模电压增益 Aod 指无反馈电路时的差模电压放大倍数。
– u++
+
+ uo –
平衡电阻R2=R1//RF
uo RF Auf 1 ui R1
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RF
R1 – + +
特例：
+ ui –
R2
+ uo –
当 R1= 且 RF = 0 时，
uo = ui ， Auf = 1， 称电压跟随器或同号器。
+ ui –
– + +
2、运放工作在饱和区的特点
uo
+Uopp
O
u +– u –
饱和区 –Uopp
当运放处于开环工 作状态或引入了正反馈 时，工作在饱和区。此 时， uo = Aod（u+– u–) 线性关系不再成立。
(1) 输出电压uo只有两种可能, +Uopp 或–Uopp ： 当 u+> u– 时， uo = + Uopp u+< u– 时， uo = – Uopp (2) 由于rid→∞，仍然有： i+=i-≈0
∆
运放的三种工作方式
1）当信号从同相输入端对公共地端输入时，输出 电压与输入电压同相，——同相输入方式；
2）当信号从反相输入端对公共地端输入时，输出 电压与输入电压反相，——反相输入方式； 3）当信号同时从同相输入端和反相输入端对公共 地端输入时，输出电压相位由两个输入电压综合决定， ——差动输入方式。
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输入信号和反馈信号分别 加两个输入端—串联反馈
结论：
① 同相输入比例运算电路 Auf =（1+RF/R1）为正值， 即 uo与 ui 极性相同。因为 ui 加在同相输入端。 ② Auf只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本
身参数无关。
③ Auf ≥ 1 ，不能小于 1 。 ④ u– = u+ ≠ 0 ，反相输入端不存在“虚地”现象。 ⑤ 电路为电压串联负反馈。
+
RF = –Auf R1
2. 同相输入电路
（1）电路组成 iF i1 R1 + ui – R2 u–
动画
（2）电压放大倍数
RF
因 i+=i- =0,
所以 i1=iF ， u-=u+ =ui ， 而： R1 u uo R1 RF 注意，同相输入时，反 相输入端不“虚地” 。 RF uo (1 )ui R1
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（3）反向比例运算电路的反馈分析
反馈电路直接从输 出端引出—电压反馈
反馈信号使净输入 信号减小—负反馈
RF
+
ui –
R1－ R2
–
+
输入信号和反馈信号加在 同一输入端—并联反馈
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+
－
+ uo –
分析表明该电路为电 压并联负反馈电路
R2为平衡电阻 ，为保证运放输入级的对称性， 取 R2 = R1 // RF 由后述计算可知，R2 与运算公式无关 。 总目录 章目录 返回
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（2）电压放大倍数 if + ui – RF – +
因 i += i – = 0 ， 所以 i1 if ，
i1 R1 i–
R2 i+
因 u–=u+ ，而u+= - i+R2 ， + uo –
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二、运算放大器的电压传输特性和两个工作区域 输出电压uo与输入电压(u+-u-) 之间关系的特性曲线 uo=f(u+-u-) ， 称为电压传输特性。
+Uopp
uo
线性区
O
u +– u – 饱和区
–Uopp
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1. 运放工作在线性区的特点
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第二节
理想集成运算放大器的分析方法
一、理想集成运算放大器
在一般分析计算中，都将集成运算放大器看成理 想运算放大器，即将集成运算放大器的各项技术指标 理想化。即认为： 1）开环电压放大倍数 Aod ； 2）差模输入电阻 rid ； 3）输出电阻 ro 0 ； 4）共模抑制比 KCMRR
第一节 集成运算放大器
集成电路的概述： 集成电路是应用半导体的制造工艺，把整个电 路，包括晶体管、电阻等元件及联线都制造在一块
半导体基片上，形成的不可分割的固体快。它从根
本上动摇了原来电子电路的概念，实现了元件、电