【电子教案--模拟电子技术】第六章集成电路运算放大器的线性
6章 集成电路运算放大器的线性运用
模
拟
电
子
技
术
21.输入电压噪声密度(eN) 对于运算放大器，输入电压噪声可以看作是连接到任意一个输入 端的串联噪声电压源，eN通常以 nV / 根号Hz 为单位表示，定义在指 定频率。 22.输入电流噪声密度(iN) 对于运算放大器，输入电流噪声可以看作是两个噪声电流源，连 接到每个输入端和公共端，通常以 pA / 根号Hz 为单位表示，定义在 指定频率。
模
拟
电
子
技
术
3．低温漂型运算放大器 在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的 失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此 而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器: OP07、OP27、 AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。 5．低功耗型运算放大器 由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着 便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运 算放大器相适用。常用的运算放大器:有TL-022C、TL-060C等,其工作电 压为±2V~±18V,消耗电流为50~250μA。目前有的产品功耗已达μW级, 例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10mW,可采用单节电池供电。 6．高压大功率型运算放大器 运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中, 输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压 或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放 大器外部不需附加任何电路,即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放 的电源电压可达±150V,μA791集成运放的输出电流可达1A。
虚断
i1 iF 虚地 uO iF Rf iF Rf Rf i1 R1 R1
电子技术基础(模拟部分)(第五版)第6章 集成电路运算放大器X
因为各个管子的β和 VBE相同，所以：
VE VE 1 VE 2 VE 3
Re
Re 1
Re 2
Re 3
I E Re I E1Re1 I E 2 Re 2 I E 3Re3
多路电流源
IC1 I E1 I R Re Re1 IC 2 I E 2 I R Re Re 2 IC 3 I E 3 I R Re Re 3
§6.2 差分放大电路differential amplifier
所谓差分，意思就是两个输入信号之差。差分式放 大电路是集成运放的主要组成单元。
差分式放大电路中的一般概念
vid = vi1 vi2
差模信号 vi1 vi2 线性放大 线路
1 vic = (vi1 vi2 ) 共模信号 2 vid vid vi2 = vic vi1 = vic 2 2
(4-15)
R1 RC1
RC2 T1 T2
+VCC
vo
R2
vi
有时会将 信号淹没
vo t
RE2 0
问题 2 :零点漂移。
前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得 当 vi 等于零时， vo不等于零。
(4-16)
零漂现象：
6.2差分式放大电路differential amplifier
1 直耦放大电路的特殊问题——零点漂移
输入Vi=0时，输出有 缓慢变化的电压产生。
(4-17)
•温漂是影响直接耦合放大电路性能的主要因素之一。
当温度变化使第一级放大器的静态工作 点发生微小变化时，这种变化量会被后 面的电路逐级放大，最终在输出端产生 较大的电压漂移。因而零点漂移也叫温 漂。
Ｕ0
模拟电子技术电子教案
模拟电子技术电子教案第一章：模拟电子技术基础1.1 模拟电子技术的概念与发展1.2 模拟电子电路的组成与特点1.3 模拟电子技术的基本定律与分析方法第二章：放大器电路2.1 放大器的作用与分类2.2 放大器的性能指标2.3 放大器的基本电路分析2.4 常用放大器电路实例第三章：滤波器电路3.1 滤波器的作用与分类3.2 滤波器的性能指标3.3 滤波器的基本电路分析3.4 常用滤波器电路实例第四章：振荡器电路4.1 振荡器的作用与分类4.2 振荡器的性能指标4.3 振荡器的基本电路分析4.4 常用振荡器电路实例第五章：模拟电子技术的应用5.1 模拟电子技术在通信领域的应用5.3 模拟电子技术在视频设备中的应用5.4 模拟电子技术在其他领域的应用第六章：模拟集成电路6.1 集成电路概述6.2 模拟集成电路的类型与特点6.3 集成电路的封装与测试6.4 常用模拟集成电路介绍第七章：模拟信号处理7.1 信号处理的基本概念7.2 模拟信号处理技术7.3 信号处理电路实例7.4 信号处理在实际应用中的案例分析第八章：模拟电路设计方法与实践8.1 模拟电路设计的基本原则8.2 电路设计的一般步骤8.3 电路仿真与实验8.4 电路设计实例分析第九章：模拟电子技术在现代科技中的应用9.1 模拟电子技术在生物医学领域的应用9.2 模拟电子技术在工业控制领域的应用9.3 模拟电子技术在新能源领域的应用第十章：模拟电子技术的未来发展趋势10.1 模拟电子技术的发展历程10.2 当前模拟电子技术面临的挑战10.3 模拟电子技术的未来发展趋势10.4 我国在模拟电子技术领域的发展现状与展望重点和难点解析教案中的重点环节包括：1. 模拟电子技术的概念与发展：了解模拟电子技术的基本定义和发展历程，理解模拟电子技术与数字电子技术的区别。
2. 放大器电路的分析：掌握放大器的作用、性能指标和基本电路分析方法，了解不同类型的放大器电路及其应用。
集成电路运算放大器实验教案
集成电路运算放大器实验教案0. 前言集成电路运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种非常重要的电子元器件，由于其方便的使用和高性能，成为学习电子技术的必备件之一。
在工程实践中，Op Amp被广泛应用于斯密特触发器、积分与微分电路、滤波器等电路中，因此掌握Op Amp的基础知识和实验技能对于电子信息专业的学生非常重要。
本次实验的目的是帮助学生掌握Op Amp的基本操作，理解阻容耦合放大器、反相放大器、非反相放大器、比例放大器和积分放大器等Op Amp的基础电路，并通过实际的电路组装和测试来加深对Op Amp的理解和应用。
1.实验名称集成电路运算放大器实验教案2.实验目的(1) 了解Op Amp的原理与基本电路。
(2) 掌握Op Amp放大电路的组装方法。
(3) 掌握Op Amp放大电路的测试与分析方法。
(4) 提高学生实验操作能力和实践能力。
3.实验器材（1）直流电源（5V、+12V、-12V）（2）信号发生器（正弦波、矩形波、三角波）（3）万用表（4）面包板及连线（5）集成电路运算放大器（OP27、LM741、TL081等）（6）小型陶瓷电容（0.1μF、0.22μF等）（7）小型金属膜电阻（1kΩ、10kΩ等）4.实验步骤(1) 实验前准备：将面包板上的信号发生器、万用表、电源及Op Amp等器件连通，保证电源正极与电源标记对应，信号输入口与信号发生器对应，输出端口与万用表对应，Op Amp的正负电源和信号输入和输出对应。
(2) 阻容耦合放大器：阻容耦合放大器是指由Op Amp和若干个电阻、电容组成的电路。
将Op Amp的正电源连接到+12V，负电源连接到-12V，电容C1连接到Op Amp的负输入端，C2连接到Op Amp的输出端，R1连接到Op Amp的正输入端和电源的+12V端，R2连接到Op Amp的正输入端和C1的另一端。
分别通过正弦波和矩形波输入信号，观察输出信号。
集成电路运算放大器设计教案
集成电路运算放大器设计教案是电子工程师必须学习的一个重要课程。
运算放大器是一种非常重要的电子器件，广泛应用于各种电子设备、电路的设计和制作过程中。
因此，精心编写一份课程教案，对于学生全面掌握运算放大器的基本原理及应用至关重要。
本文将对集成电路运算放大器设计教案做一个详细地介绍。
一、教案基本内容1.引言本部分主要介绍运算放大器概念的由来、应用和发展历程，并对运算放大器的类型、性质和分类做一个简要的阐述和分析。
2.理论基础本部分主要介绍运算放大器的基本原理，包括运算放大器的电路模型、基本特性和输入输出电压范围等内容。
对于运算放大器的电压跟随、虚地、共模抑制、负载容忍和不稳定因素等方面做一个详尽的讲解。
3.电路设计本部分主要介绍运算放大器电路设计的基本流程和要点，包括运算放大器的放大性能和电源电压的选择、运算放大器的电源反向保护和工作温度的适应等内容。
同时，对于运算放大器的带宽、相位裕度、相位噪声和带内电平等方面做一个详细的讲解。
4.应用实践本部分主要介绍运算放大器的典型应用实践及设计思路，包括基于运算放大器的高精度电压源的设计、自适应PLL的设计、数字判断电路的设计、开环电路的设计以及运算放大器的开环和闭环应用等方面。
5.教学方法本部分主要介绍教学方法的选择和应用方法的讲解，包括教学中制作运算放大器电路实验板、动态演示和运算放大器应用设计仿真等教学方法。
6.教学评估本部分主要介绍教学评估的方案与方法，包括教案制定后对教学效果的评估、学生实验报告和成绩单的评估等内容。
二、教案的设计思路集成电路运算放大器设计教案的设计思路应该是根据教学大纲的要求，并结合实际情况编写设计思路。
具体的设计思路如下所述：1.明确教学目标首先需要明确教学目标，根据教学大纲的要求，制定出相应的教学计划。
明确教学目标后，可以根据学生的实际情况制定出相应的教学方法和策略。
2.制定教学计划根据教学目标制定教学计划。
教学计划应该包括教师的教学内容、教学方法及课堂活动。
《电工电子技术》课件——课6-集成运算放大器的线性应用
i1 = if
i1
ui R1
iF
CF
duc dt
ui C duc
R1
F dt
du
CF
o
dt
1
uo R1CF uidt
积分电路的波形变换作用
6. 微分运算电路
RF
+
ui –
C1 R2
– ++
+ u–o
由虚短及虚断性质可得
i1 = if
C dui uo
1 dt
R
F
uo
RF C1
dui dt
三、集成运算放大器的线性应用
1. 反相比例运算 （1）电路结构
① ui加至反相输入端u② Rf构成电压并联负反馈 ③ R2=R1//Rf
if RF
+ i1 R1 i– –
ui
++
– R2 i+
+ uo –
（2）电压放大倍数
∵ 虚断，i+= i– = 0
∴ i1 if
i1
ui u R1
if
u u0 R
F
∵ 虚短 ∴ u– = u+ = 0
RF
&+ u–o
∵要求静态时u+、 u- 对地电阻相 同
∴平衡电阻 R2 = R1 // RF
反相比例运算电压放大倍数
结论： ① Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。∵ ui 加在反相输入端。
② Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本身参数无关。 ③| Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。 R1=RF 时Auf =-1，称为反向器。
–
《模拟电子技术》课件第6章 集成运算放大电路
IE2
IE1Re1 Re2
VT Re2
ln
IE1 IE2
§6.2 电流源电路
IR R
IC1
T1
IE1 Re1
IB1 IB2
VCC
I C 2=IO
T2
IE2 Re2
当值足够大时
IR IC1 IE 1 IO IC2 IE 2
IO
IR
Re1 Re2
VT Re2
ln
IR IO
IO
IR
Re1 Re2
四、微电流源
R c + vo R c
VCC
Rs
+
vi1
T1 RL T2
Rs
+
vi2
Re
VEE
2、差模信号和共模信号的概念
vid = vi1 vi2 差模信号
vic
=
1 2
(vi1
vi2 )
共模信号
Avd
=
vod vid
差模电压增益
其中vod ——差模信号产生的输出
Avc
=
voc vic
共模电压增益
总输出电压
IE3
IC2
IC1
1
IC2
2
IC 1
2 IC1 β
IO
1
IR 2
2
2
IR
IC1
T1
R IB3
T3
IE3
IB1 IB2
V CC IO= IC2 = IC1
T2
IR R
IC1
IB3
T1 I B1
VCC
IO
T3
IE3 IC2
T2 IB2
三、比例电流源
模拟电子技术电子教案：第六章--放大电路的反馈
第六章 放大电路的反应〖主要内容〗1、根本概念反应、正反应和负反应、电压反应和电流反应、并联反应和串联反应等根本概念；2、反应类型判断：有无反应？是直流反应、还是交流反应？是正反应、还是负反应？3、交流负反应的四种组态及判断方法；4、交流负反应放大电路的一般表达式；5、放大电路中引入不同组态的负反应后，对电路性能的影响；6、深度负反应的概念，在深度负反应条件下，放大倍数的估算；〖本章学时分配〗本章分为3讲，每讲2学时。
第十九讲 反应的根本概念和判断方法及负反应放大电路的方框图一、 主要内容1、反应的根本概念 1〕什么是反应反应：将放大器输出信号的一局部或全部经反应网络送回输入端。
反应的示意图见以下图所示。
反应信号的传输是反向传输。
开环：放大电路无反应，信号的传输只能正向从输入端到输出端。
闭环：放大电路有反应，将输出信号送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。
图示中i X 是输入信号，f X是反应信号，i X '称为净输入信号。
所以有 f i i X X X -='2) 负反应和正反应负反应：参加反应后，净输入信号iX ' <iX ，输出幅度下降。
应用：负反应能稳定与反应量成正比的输出量，因而在控制系统中稳压、稳流。
正反应：参加反应后，净输入信号iX ' >iX ，输出幅度增加。
应用：正反应提高了增益，常用于波形发生器。
3) 交流反应和直流反应直流反应：反应信号只有直流成分；交流反应：反应信号只有交流成分；交直流反应：反应信号既有交流成分又有直流成分。
直流负反应作用：稳定静态工作点；交流负反应作用：从不同方面改善动态技术指标，对Au、Ri、Ro有影响。
2、反应的判断1〕有无反应的判断〔1〕是否存在除前向放大通路外，另有输出至输入的通路——即反应通路；〔2〕反应至输入端不能接地，否那么不是反应。
2〕正、负反应极性的判断之一—瞬时极性法〔1〕在输入端，先假定输入信号的瞬时极性；可用“+〞、“-〞或“↑〞、“↓〞表示；〔2〕根据放大电路各级的组态，决定输出量与反应量的瞬时极性;〔3〕最后观察引回到输入端反应信号的瞬时极性，假设使净输入信号增强，为正反应，否那么为负反应。
电子电工学——模拟电子技术 第六章 模拟集成电路
集成电路按其功能分
数字集成电路 模拟集成电路
模拟集成电路类型： 运算放大器；功率放大器；寛带 放大器；中频放大器；高频放大 器；比较器；乘法器；锁相环； 稳压器；数/模、模/数转换器。
集成电路的外形
(a)双列直插式
(b)圆壳式
(c)扁平式
多种多样的IC封装 印制电路板(PCB)设计时要 注意各种器件的封装！
微电流源（实际）
引 入 Re2 使 UBE2 ＜ UBE1 ， 且 IC2 ＜ ＜ IC1 ， 即 在 Re 值
不大的情况下，得到一个
比较小的输出电流IC2。
IO
IC2
IE2
VBE1 VBE2 Re2
VBE Re2
ro
rce2 1
Re2
rbe2 Re2
3.比例电流源
VBE1 IE1R1 VBE2 IE2 R2
电压增益与单边电路相等，输 入输出电阻是单边的两倍。
Avd
vo vid
vo1 vo2 vi1 vi2
2vo1 (RC
RL ) 2
2vi1
rbe
Rid 2rbe
R0 2Rc
2)双端输入、单端输出
Rid 2rbe
R0 Rc
Avd1
vo vi1 vi2
vo 2vi1
(RC1 RL )
的Re相同，可使I0高度稳定。电
ro
2
rce
路的动态输出电阻高。
5.组合电流源
❖ T1、R1 和T4支路产生基准 电流IREF。
基准电流I REF
VCC
VEB4 VBE1 R1
VEE
❖ T1和T2、T4和T5构成镜像
电流源。
❖ T1和T3，T4和T6构成微电 流源。
集成运算放大器教案
集成运算放大器教案第一章：集成运算放大器概述1.1 教学目标1. 了解集成运算放大器的定义、特点和应用领域。
2. 掌握集成运算放大器的基本符号和参数。
3. 理解集成运算放大器的工作原理。
1.2 教学内容1. 集成运算放大器的定义和特点2. 集成运算放大器的基本符号和参数3. 集成运算放大器的工作原理1.3 教学方法1. 讲解：讲解集成运算放大器的定义、特点和应用领域。
2. 互动：提问学生关于集成运算放大器的基本符号和参数。
3. 演示：通过示例电路演示集成运算放大器的工作原理。
1.4 教学评估1. 提问：检查学生对集成运算放大器的定义、特点和应用领域的理解。
2. 练习：让学生绘制集成运算放大器的基本符号和参数。
第二章：放大器的基本电路2.1 教学目标1. 了解放大器的基本电路类型。
2. 掌握放大器的基本电路原理。
3. 学会分析放大器的输入输出特性。
2.2 教学内容1. 放大器的基本电路类型：放大器的分类和特点。
2. 放大器的基本电路原理：电压放大器、功率放大器等。
3. 放大器的输入输出特性：输入阻抗、输出阻抗、增益等。
2.3 教学方法1. 讲解：讲解放大器的基本电路类型和特点。
2. 互动：提问学生关于放大器的基本电路原理。
3. 演示：通过示例电路演示放大器的输入输出特性。
2.4 教学评估1. 提问：检查学生对放大器的基本电路类型和特点的理解。
2. 练习：让学生分析放大器的输入输出特性。
第三章：集成运算放大器的应用3.1 教学目标1. 了解集成运算放大器的应用领域。
2. 掌握集成运算放大器的基本应用电路。
3. 学会分析集成运算放大器的应用电路性能。
3.2 教学内容1. 集成运算放大器的应用领域：模拟计算、信号处理等。
2. 集成运算放大器的基本应用电路：放大器、滤波器、积分器、微分器等。
3. 集成运算放大器的应用电路性能：增益、带宽、线性范围等。
3.3 教学方法1. 讲解：讲解集成运算放大器的应用领域和基本应用电路。
《模拟电子技术基础》第6章 集成运算放大器
RF R RF [ R1 (R2 // R ')uI1 R2 (R1 // R ')uI2 ] RF R R1 R1 (R2 // R ') R2 R2 (R1 // R ')
RF Rn
( RP R1
uI1
RP R2
uI2 )
当 R1 R2 R Rp Rn
uO
RF R
(uI1
uI2 )
t /ms
-2
0
-2
12 34 5
t /ms
uO /V
uO /V
12345 0 -1
t /ms
12345
0
t /ms
-2
-1
-2
输入方波不完全对称，导致输出偏移，以致饱和。 旁路电阻只对直流信号起作用，对交流信号影响要尽量小。
积分电路应采用失调电压、偏置电流和失调电流较小的运放，并在同相输 入端接入可调平衡电阻；选用泄漏电流小的电容，可以减少积分电容的漏电流 产生的积分误差。
iR
iD
uI R
uO uD
由二极管的伏安特性方程：
uo
iD
ISexp
uD UT
对数运算电路
uO
UTln
iD IS
U T ln
uI RI S
只有uI>0时，此对数函数关系才成立。
6.6 对数和指数运算电路
6.6.2 指数运算电路
将对数运算电路中的二极管VD和电阻R互换，可得指数运算电路。
uP
A
uN
uO
UoM 非线性区
uo
+Uom
uO
O
uId =uP -uN
非线性区 uId
非线性区 0
模拟电子线路 课件第六章第2-3节——集成运算放大器
模拟电子线路 课件第六章第2-3节——集成运算放大器主 题：课件第六章第2-3节——集成运算放大器 学习时间：2016年5月23日－5月29日内 容：我们这周主要学习课件第六章集成电路运算放大器第2-3节集成运算放大器的相关内容。
希望通过下面的内容能使同学们加深对集成电路运算放大器相关知识的理解。
一、学习要求1．了解集成运算放大器的组成和主要参数以及理想运放的条件。
二、主要内容1．集成运放的总体结构2．简单的集成运放 （1）原理电路：（2）集成运算放大器符号国内符号：国际符号：+++T 1R c1sI R c2c3R 2T 4T 5T 3T V CC+EE -u -u +ou 反相输入端同相输入端集成运放的特点： ● 电压增益高 ● 输入电阻大 ● 输出电阻小3．集成运算放大器的主要参数 （1）输入失调电U IO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）输入失调电压温漂 d U IO /dT在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。
（3）输入偏置电流I IB ：输入电压为零时，运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。
()IB B1B212I I I =+（4）输入失调电流I IO ：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。
IO B1B2I I I =-（5）输入失调电流温漂dI IO /DT :在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。
（6）最大差模输入电压U idmax运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。
（7）最大共模输入电压V icmax在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。
共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力。
（8）开环差模电压放大倍数A od ： 无反馈时的差模电压增益。
集成电路运算放大器教学教案
• 双端输出的共模电压增益： • 单端输出的共模电压增益：
简化：
• 共模抑制比： • 共模抑制比分贝表示：
• 单端输出共模抑制比： • 单端输出时总的输出电压为：
集成电路运算放大器
运算放大器符号
简单运算放大器电路
741型集成运算放大器电路
741型集成运算放大器简化电路
集成运放的主要参数
集成电路运算放大器
集成运放中的电流源
多路电流源
差分式放大电路
基本差分式放大电路
基本差分式放大电路的增益： 接负载电阻 RL 后：
• 双端输入、单端输出的差模电压增益：
单端输入差分式放大电路的交流通路
基本差分式放大电路在共模输入时的交流通路
（1）输入失调电压 VIO （2）输入偏置电流 IIB （3）输入失调电流 IIO （4）温度漂移
（5）最大差模输入电压 Vidmax （6）最大共模输入电压 Vicmax （7）最大输出电流 Iomax （8）开环差模电压增益AVO （9）开环带宽BW （10）单位增益带宽BWG
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2.理想运算放大器： 开环电压放大倍数 AV0=∞
差摸输入电阻 Rid=∞
3. 线性区
输出电阻
R0=0
为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：
理想运放工作在线性区的条件：
电路中有负反馈！
运放工作在线性区的分析方法：
虚短（U+=U-） 虚断（ii+=ii-=0）
例 6.2.3 利用积分电路将方波变成三角波
10 k
uI/V 5
10 nF
时间常数 = R1Cf = 0.1 ms
1 t2
uoR1Cf
uIdtuC(t1)
t1
设 uC(0) = 0
0.1
1
uo
t0.1ms
0.1
5dt = 5 V
0
5 0.1 0.3 0.5 t/ms
uO/V 5
0.3
1
一般 R1 = R1； Rf = Rf
u
uI2Rf R1 Rf
u
uO = uO1 + uO2 = Rf / R1( uI2 uI1 )
uo = Rf /R1( uI2 uI1 ) 减法运算实际是差分电路
6.2.3 微分与积分运算 一、微分运算
i1
C1
duI dt
u 0 虚地
iF
uo Rf
i1 iF 虚断
3. uIC = 0，对 KCMR 的要求低 u+ = u = 0 虚地
二、同相比例运算
当 R1 = ，Rf = 0 时，
uuuI i1 iF
Auf = 1 跟随器
RuI1特1点. u为：OR深f度uI电，压u串O联负(1反馈RR1f，)uAIuf =A1uf+R1f /R1RR1f
2. 输入电阻大 Rif =
若 R2 = R3 = R4 ， Rf = 2R1 则 uO = uI1+ uI2
二、减法运算
法 1：利用叠加定理
uI2 =
0
uI1
使：uO
1
Rf R1
uI1
uI1 = 0 uI2 使：uO2(1 RR1f )u
法 2：利用虚短、虚断
uRu1O RR 1f Ru1I1RR ff
uO2(1R R1 f )R1R fRf uI2
2. 同相加法运算
R2 // R3 // R4 = R1// Rf
uO (1 RR1f )u
u R 2R 3R /3 R //4R /4u I1 R 3R 2R /2 R //4R /4u I2
u O (1 R R 1 f)R ( 2 R 3 R /3 R / /4 R /4 u I 1R 3 R 2 R /2 R / /4 R /4 u I) 2
R2 = Rf 微分电路输出电压:
u uO I iFRfRfC1d d u tI
RfC1 = — 时间常数 OuO
t
O
t
二、积分运算
i1
uI R1
=
iF
C
duo dt
1
uoR1Cf uIdtuC(0)
积分电路输出电压： uI
O
t
uO
O
t
当 uI = UI 时， 设 uC(0) = 0
uo
UIt R1Cf
时间常数 = R1Cf
6.2.4 基本运算电路应用举例 例 6.2.1 测量放大器(仪用放大器)
同相输入 uo1 uo2
同相输入
差分输入
对共模信号： uO1 = uO2
则 uO = 0
对差模信号： R1 中点为交流地
uO1(1RR12/2)uI1， uO2(1RR12/2)uI2，
uO
R4 R3
R2= 10 k R3= 5 k
例 6.2.5 开关延迟电路
uI
O
t
电子开关 3 V
uO
6V
O 1 ms
t
当 uO 6 V 时 S 闭合，
us
uORU1CIf8 6
t 1ms
课堂练习
UO 11V
30
UO
222
3V 0
2 .1 2/0 3 / 0 30 U O 33 0 2/0 3 / (1 03/0 2 /)0 2V .1
3 .5 3/0 3 / 0 30 U O 42 0 3/0 3 / (1 0 3/0 2 /) 03 .3V 5
U O 1 3 2 .5 1 .3 2 .3V 5 5
3. uIC = u i，对 KCMR 的要求高 u+ = u = uI
6.2.2 加法与减法运算 一、加法运算
1. 反相加法运算
iF i1 + i2
uO uI1 uI2 Rf R1 R2
R3 = R1 // R2 // Rf
uORf(uRI11uRI22)
若 Rf = R1= R2 则 uO = (uI1+ uI2)
4. 非线性区（正、负饱和输出状态）
运放工作在非线性区的条件：
电路中开环工作或引入正反馈！
运放工作在非线性区的分析方法在下一章讨论
6.2 基本运算电路
6.2.1 比例运算 6.2.2 加法与减法运算 6.2.3 微分与积分运算 6.2.4 基本运算电路应用举例
6.2.1 比例运算 一、反相比例运算
uot0.3ms0.1 (5)dt5 0.1 =5V
5
t/ms
例 6.2.4 差分运算电路的设计
条件： Rf = 10 k 要求： uo = uI1 2uI2
uO
RfRR1f 2uI2
R1
(1R R1f )R2R3R3uI1 R1 = 5 k
R3 1 R2 R3 3
R2 = 2R3
R2// R3= R1//Rf = 5//10
第 六章
集成电路运算放大器的线性应用
6.1 一般问题 6.2 基本运算电路 6.3 对数和指数运算电路 6.4 集成模拟乘法器 6.5 有源滤波电路
小结
6.1一般问题
运算放大器的两个工作区域（状态）
1. 运放的电压传输特性：
设：电源电压±VCC=±10V。 运放的AVO=104
│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。
(uo2uo1)
R R4 3(12R R 12)u (I1uI2)
AuuI1 u ouI2R R4 3(12R R 12)
为保证测量精度 需元件对称性好
例 6.2.2 电压—电流转换器
u+ = u = us io = i1 = us / R1
特点： 1. 输出电流与负载大小无关 2. 恒压源转换成为恒流源
运算放大器在线性应用 时同时存在虚短和虚断
ii0 虚断 i1 iF
Rif Rif
平衡电阻
u-u0虚地 uOiFRf
Auf
uoiFRf Rf
ui i1R1
R1
为使两输入端对地直流电阻相等： R2 = R1 // R f
特点：1.为深度电压并联负反馈，Auf = Rf / R 1
2. 输入电阻较小 Rif = R1