103运算放大器反馈
运算放大器—反馈的概念(电工电子课件)
四、集成放大器在电子电路中的应用
1.电桥信号放大电路的应用
电桥信号放大电路实际上是一个差分放大电路，它是将由传感 器引起的电桥输出电压放大
当传感器的阻值没有变化时，即△R=0时，电桥平衡,电路 输出电压u0=0
因△R<<R
式中
称为传感器的灵敏度
当外接电阻R1=R2、Rf=R3，电桥放大器的输出电压为
正、负反馈
二、正、负反馈电路判断
瞬时极性法
即首先任意假定外输入信号的瞬时极性，然后根据放大原 理确定输出端的瞬时极性，再由反馈电路确定反馈信号的 极性。比较外输入信号及反馈信号,即可判断是什么反馈。 如反馈信号使外输入信号增强，而使净输入信号增大，即 为正反馈。反之，如反馈信号使净输入信号减小，则为负 反馈。
电喷发动机中，用来测量进气压力的进气压力传感器就是由 压敏电阻和集成运放制成的。许多车系都采用了这种传感器
2.光电测量电路 自动空调控制系统中，用作检测日照量的传感器
3.充电系统电压监视器电路 充电系统电压监视器是窗口比较器电路在电子电路中的典型应 用
电路主要是由LM339构成的一个窗口比较器。基准电压由R1和VZ 组成的稳压电路组成，VZ的稳压值是6V。基准电压分别接在A1的 正向端和A2的反相端。E接在充电系统电源上。
反馈在放大电路中应用
一、开环、闭环、反馈的概念
1、定义
集成运放有两个输入端，一个输出端。当输出端和输入端之间 不外接电路，即两者之间在外部是断开的，这称为开环状态
当用一定形式的网络（如R、C等）在外部将它们连接起来， 这称为闭环状态，又称为反馈状态。
Байду номын сангаас
所谓反馈，就是将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分 或全部通过一定形式的电路（反馈电路）送回到输入端，和输 入信号共同作用于基本放大电路，控制其输出。
运算放大器的原理
运算放大器的原理、特点及简单应用10021187 何堃熙一、运算放大器简介：运算放大器（简称“运放”）是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。
由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。
运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。
随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。
运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。
二、运算放大器的原理运放如图有两个输入端a（反相输入端），b(同相输入端)和一个输出端o。
也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。
当电压U-加在a端和公共端(公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点。
)之间，且其实际方向从a 端高于公共端时，输出电压U 实际方向则自公共端指向o端，即两者的方向正好相反。
当输入电压U+加在b端和公共端之间，U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同。
为了区别起见，a端和b 端分别用"-"和"+"号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。
电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。
反转放大器和非反转放大器如下图：一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。
运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。
对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。
采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。
运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。
经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。
这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。
运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比，在音频段有：输出电压=A0（E1-E2），其中，A0 是运放的低频开环增益（如100dB，即100000 倍），E1 是同相端的输入信号电压，E2 是反相端的输入信号电压。
DRV103使用手册
用于磁流变液体阻尼器的可控电流放大器作者：刘泽西关键词：磁流变液体，阻尼器，电流放大器摘要：本文提出一种简便紧奏的可控PWM(脉宽调制)闭环电流放大器，具有精度高、线性度好、效率高、调试方便和成本低等特点，不仅可用于磁流变液体阻尼装置，也可用于任何电磁线圈电路、加热器或照明电路。
0 引言磁流变液体(Magneto Rheological Fluids)是一种新型相变材料。
它是一种由高磁导率、低磁滞性的微小(微米甚至纳米级)软磁性颗粒和非导磁体液体混合而成的磁性粒悬浮液[1]。
当无磁场时，悬浮的微粒铁颗粒自由地随液体运动；当施加磁场时，这些悬浮的微粒铁颗粒被互相吸引，形成一串串链式结构从磁场一极到另一极，此时磁流变液体就在毫秒级的瞬间由牛顿流体变成塑性体或有一定屈服剪应力的粘弹性体。
当改变磁场线圈中的电流从而获得不同强度的磁场，磁流变液的屈服剪应力也发生变化，即在强磁场作用下，抗剪切力很大，呈现出高粘度、低流动性的液体特性；在零磁场条件下呈现出低粘度的特性。
其剪切屈服强度与磁场强度(或电流大小)具有稳定的对应关系。
正是磁流变液的这种流变可控性使其能够实现阻尼力的连续可变，从而达到对振动的主动控制目的。
磁流变液体属于国际研究前沿技术，在车辆、机械、航空航天、舰船、建筑等领域具有广泛的应用前景。
磁流变液体技术越来越多地应用到振动的主动控制和扭矩传递场合，像冲击吸收器、防振动变阻尼器、凯迪拉克汽车的悬挂系统、大型建筑工程的抗震隔离装置、离合器、柔性夹具、光学器件抛光等，甚至在医学领域，人工义肢也采用磁流变液体技术[1-3]。
LORD 公司已经研制出了适用于Rheonetic系列磁流变器件的电流控制器RD-3002。
它可以工作在手动调节和外加电压控制调节两种方式下，能与计算机或PLC构成闭环控制系统。
RD-3002需要外加12 V/2 A的电源，输出电流为0～2 A，价格较贵[4]。
文献[5]采用摩托罗拉公司MC68HC908GP32 MCU为核心设计了用于磁流变阻尼器的电流控制系统。
(完整版)集成运算放大器习题参考答案
集成运算放大器习题参考答案一、填空题：1. 理想运放同相输入端和反相输入端的“虚短”指的是同相输入端与反相输入端两点电位相等，在没有短接的情况下出现相当于短接时的现象。
2. 将放大器输出信号的全部或部分通过某种方式回送到输入端，这部分信号叫做反馈信号。
使放大器净输入信号减小，放大倍数也减小的反馈，称为负反馈；使放大器净输入信号增加，放大倍数也增加的反馈，称为正反馈。
放大电路中常用的负反馈类型有并联电压负反馈、串联电压负反馈、并联电流负反馈和串联电流负反馈。
3. 若要集成运放工作在线性区，则必须在电路中引入负反馈；若要集成运放工作在非线性区，则必须在电路中引入开环或者正反馈。
集成运放工作在线性区的特点是输入电流等于零和输出电阻等于零；工作在非线性区的特点：一是输出电压只具有高电平、低电平两种稳定状态和净输入电流等于零；在运算放大器电路中，集成运放工作在线性区，电压比较器集成运放工作在非线性区。
4. 集成运放有两个输入端，称为同相输入端和反相输入端，相应有同相输入、反相输入和双端输入三种输入方式。
5. 放大电路为稳定静态工作点，应该引入直流负反馈；为提高电路的输入电阻，应该引入串联负反馈；为了稳定输出电压，应该引入电压负反馈。
6. 理想运算放大器工作在线性区时有两个重要特点是“虚短”和“虚断”。
二、判断题：1.放大电路一般采用的反馈形式为负反馈。
（对）2．集成运放使用时不接负反馈，电路中的电压增益称为开环电压增益。
（错）3. 电压比较器的输出电压只有两种数值。
（对）4. 集成运放未接反馈电路时的电压放大倍数称为开环电压放大倍数。
（对）5. “虚短”就是两点并不真正短接，但具有相等的电位。
（对）6. “虚地”是指该点与接地点等电位。
（对）7．“虚地”是指该点与“地”点相接后，具有“地”点的电位。
（错）8、集成运放不但能处理交流信号，也能处理直流信号。
（对）9、集成运放在开环状态下，输入与输出之间存在线性关系。
TSM103W
本文简要介绍如何利用ST的二次侧器件TSM家族降低充电器和电源适配器的无负载功耗，这个家族具有精确的电压和电流调节功能，而且在无负载条件下可以使整个系统在无负载条件下将总功耗降到近100mW。
TSM101x家族产品集成了一个电压基准器件和两个运算放大器，是高度集成的需要恒压（CV）和恒流（CC）模式的开关电源解决方案。
电压基准器件和一个运算放大器的集成使之成为理想的电压控制器。
另外一个运算放大器再与这个集成的电压基准器件和几个外部电阻器配合，可以起到一个限流器的功能。
这些产品用于要求恒压和输出限流的充电器以及适配器，可以用于电压参考精度在0.5%到1%之间的各类应用。
在一个典型的充电器和适配器系统内，不同的因素都会在无负载条件下提高总功耗。
但是，从广度上说，总功耗可以分成二次侧产生的功耗(Pout)和一次侧产生的功耗(Pin)。
二次侧功耗本文着重介绍如何降低二次侧功耗，所以，我们从思考开关电源应用二次侧的典型电路图开始介绍，见下图1。
恒流-恒压标准器件是一个集成了两个运算放大器的单片集成电路。
在这两个运算放大器中，一个是独立的器件，而另一个的非逆变输入与一个2.5V固定电压基准电路相连。
ST的TSM103W是这种二次侧器件的一个典型应用。
恒流-恒压器件通常是并联电路，这意味着内部电流发生器需要一个外电源，以极化并将基准电压固定在2.5V (Vref = 2.5V)。
如果我们假定Vout连接一个没电的电池，我们将会看到图2的输出电压-电流特性曲线。
从图2中我们不难看出，负载采用逐渐充电方式，先提高电流，然后再提高电压，以便压降达到最小值。
这种逐渐充电的方法确保电流得到限制，实现稳定的电流。
此后，电压开始上升（同时电流保持恒定），直到恒定的电压值为止。
在一个典型的适配器应用中，最大输出电压20V（无负载条件下），最小输出电压5V（维持恒流的最小电压值）。
为了维持Vout_min = 5V, Vcc_min = 5V，给Vref加偏压所需的最小电流值1mA，这表示：因此，为了维持Vout_min = 5V，我们必须将基准电阻固定在Rref = 2.5k健既然我们固定了基准电阻Rref，我们就应该考虑Vout_max = 20V的无负载条件。
运算放大器参数详解
运算放⼤器参数详解运算放⼤器参数详解技术2010-12-19 22:05:36 阅读80 评论0 字号：⼤中⼩订阅运算放⼤器（常简称为“运放”）是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。
由于早期应⽤于模拟计算机中，⽤以实现数学运算，故得名“运算放⼤器”，此名称⼀直延续⾄今。
运放是⼀个从功能的⾓度命名的电路单元，可以由分⽴的器件实现，也可以实现在半导体芯⽚当中。
随着半导体技术的发展，如今绝⼤部分的运放是以单⽚的形式存在。
现今运放的种类繁多，⼴泛应⽤于⼏乎所有的⾏业当中。
历史直流放⼤电路在⼯业技术领域中，特别是在⼀些测量仪器和⾃动化控制系统中应⽤⾮常⼴泛。
如在⼀些⾃动控制系统中，⾸先要把被控制的⾮电量（如温度、转速、压⼒、流量、照度等）⽤传感器转换为电信号，再与给定量⽐较，得到⼀个微弱的偏差信号。
因为这个微弱的偏差信号的幅度和功率均不⾜以推动显⽰或者执⾏机构，所以需要把这个偏差信号放⼤到需要的程度，再去推动执⾏机构或送到仪表中去显⽰，从⽽达到⾃动控制和测量的⽬的。
因为被放⼤的信号多数变化⽐较缓慢的直流信号，分析交流信号放⼤的放⼤器由于存在电容器这样的元件，不能有效地耦合这样的信号，所以也就不能实现对这样信号的放⼤。
能够有效地放⼤缓慢变化的直流信号的最常⽤的器件是运算放⼤器。
运算放⼤器最早被发明作为模拟信号的运算（实现加减乘除⽐例微分积分等）单元，是模拟电⼦计算机的基本组成部件，由真空电⼦管组成。
⽬前所⽤的运算放⼤器，是把多个晶体管组成的直接耦合的具有⾼放⼤倍数的电路，集成在⼀块微⼩的硅⽚上。
第⼀块集成运放电路是美国仙童（fairchild）公司发明的µA741，在60年代后期⼴泛流⾏。
直到今天µA741仍然是各⼤学电⼦⼯程系中讲解运放原理的典型教材。
原理运放如上图有两个输⼊端a,b和⼀个输出端o.也称为倒向输⼊端(反相输⼊端),⾮倒向输⼊端(同相输⼊端)和输出端.当电压加U-加在a端和公共端(公共端是电压的零位,它相当于电路中的参考结点.)之间,且其实际⽅向从a 端指向公共端时,输出电压U实际⽅向则⾃公共端指向o端,即两者的⽅向正好相反.当输⼊电压U+加在b端和公共端之间,U与U+两者的实际⽅向相对公共端恰好相同.为了区别起见,a端和b 端分别⽤"-"和"+"号标出,但不要将它们误认为电压参考⽅向的正负极性.电压的正负极性应另外标出或⽤箭头表⽰.反转放⼤器和⾮反转放⼤器如下图：⼀般可将运放简单地视为：具有⼀个信号输出端⼝（Out）和同相、反相两个⾼阻抗输⼊端的⾼增益直接耦合电压放⼤单元，因此可采⽤运放制作同相、反相及差分放⼤器。
电压反馈型运算放大器的增益和带宽
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R1
+
+
IN
B
R1
C
R2
MT-033
环路增益 开环增益与闭环增益之差称为环路增益，如图3所示。环路增益给出了可以在给定频率下 施加于放大器的负反馈量。
GAIN dB
OPEN LOOP GAIN
LOOP GAIN
CLOSED LOOP GAIN
NOISE GAIN
fCL
LOG f
LOG f
图5：增益带宽积
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MT-033
例如，如果有这样一个应用，要求闭环增益为10，带宽为100 kHz，则需要一个最低增益带宽 积为1 MHz的运算放大器。但这有点把问题过度简单化了，因为增益带宽积变化极大，而且在 闭环增益与开环增益相交的位置，响应实际上要低3 dB。另外，还应该允许一定的额外余量。 在上述应用中，增益带宽积为1 MHz的运算放大器是最低要求。保险起见，为了实现要求的 性能，因数至少应该是5。因此选择了增益带宽积为5 MHz的运算放大器。 稳定性标准 反馈稳定性理论认为，闭环增益必须在不大于6 dB/8倍频程(单极点响应)的斜率下与开环增 益相交，才能使系统实现无条件稳定。如果响应为12 dB/8倍频程(双极点响应)，则运算放 大器会发生振荡。简单起见，不妨这样设想，每个极点增加90°相移。两个极点则会产生 180°的相移，而180°的相移会使负反馈变成正反馈，即振荡。 那么问题是：为什么要用单位增益下不稳定的放大器呢？答案是，对于给定的放大器，如 果该放大器设计时未考虑单位增益稳定性，则可在较高增益下提高带宽。这类运算放大器 有时被称为非完全补偿运算放大器。然而，仍需满足稳定性标准，即闭环增益必须在6 dB/8倍频程(单极点响应)的斜率下与开环增益相交。否则，放大器将会振荡。因此，非完 全补偿运算放大器仅在数据手册中规定的较高增益下保持稳定。 举例来说，不妨比较图6中的开环增益图。图中的三种器件，AD847、AD848 和 AD849基 本上采用相同的设计，只是内部补偿机制不同。AD847为单位增益稳定型，规定增益带宽 为50 MHz。AD848在增益为5或以上时保持稳定，其增益带宽为175 MHz。AD849在增益为 25或以上时保持稳定，其增益带宽为725 MHz。由此可见，在基本设计相同的情况下，可 以通过修改运算放大器的内部补偿机制来产生不同的增益带宽积，其为最低稳定增益的函 数。
运放的的反馈常系数-概述说明以及解释
运放的的反馈常系数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述本文将探讨运放的反馈常系数，首先需要了解什么是反馈。
在电子电路中，反馈是指将电路的一部分输出信号返回到输入端，与输入信号进行比较和处理的过程。
反馈的应用十分广泛，能够改善电路的性能、稳定性以及频率响应等。
而运放（Operational Amplifier，简称OP-AMP）则是一种具有放大功能的电子元件，可将输入信号放大到一个较高水平。
它常常被用于各种电子设备如放大器、滤波器、函数发生器等。
而反馈常系数则是衡量反馈对电路性能影响的重要参数。
它表示输出信号与输入信号的比例关系，即反馈电压与输入电压之比。
反馈常系数的值可以大于1，小于1或等于1，这对于电路的放大和稳定性都有不同的影响。
在本文的后续部分，我们将深入研究反馈常系数的定义、作用以及影响因素。
同时，还将探索反馈常系数在实际应用中的具体案例，并对未来的发展进行展望。
通过对运放的反馈常系数的深入探讨，我们可以更好地理解和应用这一概念，从而为电子电路设计和优化提供指导和参考。
希望本文能够对读者对于运放反馈常系数有更加全面和深入的理解。
1.2 文章结构本文将按照以下结构来进行阐述：第一部分：引言在本部分中，我们将对本文的主要内容进行概述，包括文章的目的和结构安排。
第二部分：正文2.1 反馈的概念我们将介绍反馈的基本概念，包括正反馈和负反馈的定义以及其在电路中的应用。
2.2 运放的基本原理我们将详细讨论运放的基本原理，包括运放的结构和工作原理，以帮助读者更好地理解运放的反馈常系数。
2.3 反馈常系数的定义在本节中，我们将引入反馈常系数的概念，并给出其具体定义，以便读者能够理解反馈常系数在电路设计中的重要性。
第三部分：结论3.1 反馈常系数的作用我们将探讨反馈常系数在电路中的作用，包括如何影响电路的增益、稳定性和线性度等方面。
3.2 反馈常系数的影响因素在本节中，将介绍影响反馈常系数的主要因素，包括电路的频率响应、电阻和电容值的选择等等。
运算放大器负反馈原理
运算放大器负反馈原理摘要：1.运算放大器负反馈的概念2.负反馈的作用3.负反馈的实现方式4.负反馈对运算放大器的影响5.负反馈的应用正文：一、运算放大器负反馈的概念运算放大器负反馈是指将运算放大器输出信号的一部分或全部以一定方式和路径送回到输入端，作为输入信号的一部分。
这种反馈作用使得运算放大器的闭环增益趋于稳定，消除了开环增益的影响。
二、负反馈的作用负反馈主要有以下作用：1.提高闭环增益的稳定性：通过引入负反馈，使得运算放大器的闭环增益与期望值匹配，从而使得闭环增益更加稳定。
2.减小系统偏差：负反馈能够减小系统输出与系统目标的误差，使系统趋于稳定。
3.抑制零点漂移：通过负反馈，可以消除运算放大器输入端零点漂移的影响，提高电路的稳定性。
三、负反馈的实现方式负反馈的实现方式主要有以下两种：1.电流取样：将运算放大器输出端的电流通过一定的电阻取样，形成反馈电流，再与输入端的电流相减，从而实现负反馈。
2.电压取样：将运算放大器输出端的电压通过一定的电阻取样，形成反馈电压，再与输入端的电压相减，从而实现负反馈。
四、负反馈对运算放大器的影响负反馈对运算放大器的影响主要表现在以下几个方面：1.提高闭环增益的稳定性：通过负反馈，运算放大器的闭环增益能够与期望值匹配，从而使得闭环增益更加稳定。
2.减小输出信号的幅值：负反馈使得输出信号的一部分被送回到输入端，与输入信号相减，从而减小了输出信号的幅值。
3.提高输入电阻和输出电阻：负反馈使得运算放大器对输入端和输出端的阻抗发生变化，从而提高了输入电阻和输出电阻。
五、负反馈的应用负反馈在运算放大器电路中应用广泛，主要应用于以下几个方面：1.线性放大电路：通过引入负反馈，可以使得运算放大器实现线性放大。
2.运算放大器的非线性应用：通过引入负反馈，可以使得运算放大器实现诸如求和、求差、积分、微分等非线性功能。
运算放大器反馈讲解
end
7.4 负反馈对放大电路 性能的影响
7.4.1 提高增益的稳定性 7.4.2 减小非线性失真 7.4.3 抑制反馈环内噪声 7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
7.4.1 提高增益的稳定性
闭环时
Af
A 1 AF
对A求导得
只考虑幅值有
dAf 1 dA (1 AF)2
Af
A 1 AF
dAf 1 dA Af 1AF A
F x f 反馈系数 xo
Af
xo xi
闭环增益
因为 xidxi xf
xi xidxf
所以
AfΒιβλιοθήκη xo xixo x id x f
xo
xo / A xoF
A 1 AF
即
Af
A 1 AF
闭环增益的一般表达式
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
负反馈放大电路中各种信号量的含义
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
所以
vt itRoA oFvt
Rof
vt it
Ro 1AoF
引入电压负反馈后,输出 电阻减小了.
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
2. 对输出电阻的影响
电流负反馈
闭环输出电阻
Rofvitt (1AsF)Ro
引入电流负反馈后,输出 电阻增大了.
注意: 反馈对输出电阻的影响仅限于环内,对环外不产生影响.
要想反馈效果明显,就要 求if变化能有效引起iid的变 化.
则 ii 最 好 为 恒 流 源 , 即 信 号源内阻Rs越大越好.
end
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
1. 闭环增益的一般表达式 2. 反馈深度讨论
运算放大器的工作原理
运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。
一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。
最基本的运算放大器如图1-1。
一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。
通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。
原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。
但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈（positive feedback），相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。
开环回路运算放大器如图1-2。
当一个理想运算放大器采用开回路的方式工作时，其输出与输入电压的关系式如下：Vout = ( V+ -V-) * Aog其中Aog代表运算放大器的开环回路差动增益（open-loop differential gai由于运算放大器的开环回路增益非常高，因此就算输入端的差动讯号很小，仍然会让输出讯号「饱和」（saturation），导致非线性的失真出现。
因此运算放大器很少以开环回路出现在电路系统中，少数的例外是用运算放大器做比较器（comparator），比较器的输出通常为逻辑准位元的「0」与「1」。
闭环负反馈将运算放大器的反向输入端与输出端连接起来，放大器电路就处在负反馈组态的状况，此时通常可以将电路简单地称为闭环放大器。
运算放大器电路的误差分析+汇总.
1. 共模抑制比KCMR为有限值的情况集成运放的共模抑制比为有限值时，以下图为例讨论。
VP=ViVN=Vo共模输入电压为：差摸输入电压为：运算放大器的总输出电压为：vo=A VD v ID+A VC v IC闭环电压增益为：可以看出，AVD和KCMR越大，AVF越接近理想情况下的值，误差越小。
2.输入失调电压V IO一个理想的运放，当输入电压为0时，输出电压也应为0。
但实际上它的差分输入级很难做到完全对称。
通常在输入电压为0时，存在一定的输出电压。
解释一：在室温25℃及标准电源电压下，输入电压为0时，为使输出电压为0，在输入端加的补偿电压叫做失调电压。
解释二：输入电压为0时，输出电压Vo折合到输入端的电压的负值，即V IO=- V O|VI=0/A VO输入失调电压反映了电路的对称程度，其值一般为±1~10mV3.输入偏置电流I IBBJT集成运放的两个输入端是差分对管的基极，因此两个输入端总需要一定的输入电流I BN和I BP。
输入偏置电流是指集成运放输出电压为0时，两个输入端静态电流的平均值。
输入偏置电流的大小，在电路外接电阻确定之后，主要取决于运放差分输入级BJT的性能，当它的β值太小时，将引起偏置电流增加。
偏置电流越小，由于信号源内阻变化引起的输出电压变化也越小。
其值一般为10nA~1uA。
4.输入失调电流I IO在BJT集成电路运放中，当输出电压为0时，流入放大器两输入端的静态基极电流之差，即I IO=|I BP-I BN| 由于信号源内阻的存在，I IO会引起一个输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为0。
它反映了输入级差分对管的不对称度，一般约为1nA~0.1uA。
5.输入失调电压VIO、输入失调电流IIO不为0时，运算电路的输出端将产生误差电压。
设实际的等效电路如下图大三角符号，小三角符号内为理想运放，根据VIO和IIO的定义画出。
为了分析方便，假设运放的开环增益AVO和输入电阻Ri均为无限大，外电路电阻R2=R1||Rf，利用戴维南定理和诺顿定理可得两输入端的等效电压和等效电阻，如下图所示则可得同相输入端电压反向输入端电压因AVO→∞，有V P≈V N，代入得Vo=(1+Rf/R1)[VIO+IIB(R1||Rf-R2)+ IIO(R1||Rf+R2)]当取R2=R1||Rf时，由输入偏置电流IIB引起的输入误差电压可以消除，上式可简化为V o=(1+R f/R1)(V IO+I IO R2)可见，1+Rf/R1 和R2越大，V IO和I IO引起的输出误差电压越大。
运算放大器基本应用实验报告运算放大器基本应用
第，则只能输出uom，根据数据手册可以看出，vcc=±15v时，输出电压摆幅uom≈±13v~±14v。
这就是为什么输入电压较低时测得的增益与理论值相近，而输入电压较大时，则与理论值相差较大。
ii、1h的正弦交流信号，在双踪示波器上观察并记录输入输出波形，在输出不失真的情况下测量交流电压增益，并和理论值相比较。
注意此时不需要接电阻分压电路。
（a）双踪显示输入输出波形图（b）交流反相放大电路实验测量数据交流反相放大电路实验测量数据实验结果分析：从图中可以看出输入输出信号的相位相差180，这符合反相放大器的特性，又输入与输出信号的有效值之比为103，与理论值相近，故可知该电路是一个反向比例放大电路。
iii输入信号频率为1h的正弦交流信号，增加输入信号的幅度，测量最大不失真输出电压值。
重加负载（减小负载电阻r），使r＝220ω，测量最大不失真输出电压，并和r＝100ω数据进行比较，分析数据不同的原因。
（提示：考虑运算放大器的最大输出电流）实验结果分析：（1）当电源电压为±15v时，运放的最大输出摆幅范围为±13v到±14v。
（2）当r=100ω时，最大不失真输出电压在运算放大器的最大输出摆幅范围内；而当r=220ω时，则最大不失真输出电压小了很多，由数据手册可知，741运放的最大输出电流io为±25ma，故当负载为220ω时，负载上最大的电压为±，显然实验结果与理论值相近。
iv用示波器-方式，测量电路的传输特性曲线，计算传输特性的斜率和转折点值。
（a）传输特性曲线图（请在图中标出斜率和转折点值）（-14，141）斜率=141138/-14-14=-102（14，-138）（b）实验结果分析：传输特性的斜率为-102，这与运放的增益相近，故可知斜率即为运放的增益，=15v时，运放的输出电压摆幅。
v电源电压改为±12v，重复3、4，并对实验结果结果进行分析比较。
各种运放
在闭环电路中 , 电流反馈运算放大器的 传递函数表达式 ( 11) 和电压反馈运算放大器 的传递函数表达式 ( 5) 是相同的 ,但是电流反 馈运算放大器的闭环增益表达式 ( 12) 与电压 反馈运算放大器的闭环增益表达式 ( 6) 是不 同的 。影响电流反馈运算放大器的闭环增益 除了放大器本身的互阻抗 Z ( S) 外 , 只有反馈 电阻 R F 一个因素 。因此对于电流反馈运算 放大器 , 当反馈电阻 R F 确定之后 , 改变增益 电阻 R G , 不影响电路的闭环频带 , 而对于电 压反馈运算放大器不改变反馈电阻 R F ,只改 变增益电阻时 ,也影响电路的闭环频带 。 1. 3 交直流性能不同
mV AD854 0. 25 25pA 1011 4. 0
电压反馈运算放大器 AD847 AD817
0. 5 50mA 3× 105 1. 5 0. 5 50nA 3× 104 1. 5
AD811 0. 5
μ A 2
Ω
pF
Ω Ω
nA nA MHz MHz V/μs nV/ Hz Ω M dB dB 0. 75 0. 75 16 20 80 3300 3300 50 300 15 95 3300 3300 50 300 15 95
电压跟随器是同相输入放大器的一个特 例。 电压跟随器的增益为 1 。 放大器内部结构 决定了由电流反馈放大器组成电压跟随器时 , 放大器的输出端不能直接与反相输入端短接 , 而必须通过一个电阻才能连接 ,见图 4 电路。 这是由于输出端与反相输入端直接连接 时 ,相当于输出短路 ,会使电流反馈运算放大
+
03第三章运算放大器及反馈
第三章集成运算放大器及反馈集成化是电子技术进展的一个重要方向，集成运算放大器（简称集成运放）是模拟集成电路中品种最多、应用最普遍的一类组件。
反馈是一个很重要的概念，各类自动操纵，自动调剂系统都离不开反馈。
集成运放加上负反馈可组成各类模拟运算电路。
本章要紧介绍集成运放及其线性应用和反馈的概念。
本章学习目标：（1）明白集成运放的大体性能，熟悉集成运放符号；（2）明确“同相输入端”及“反相输入端”的含义；（3）会通过工具书查阅集成运放型号、参数、连接方式、利用注意事项等资料；（4）明确反馈的概念，明白反馈对放大电路的阻碍；（5）明白集成运放线性运用和非线性运历时的特点；（6）熟悉并能计算同相较例、反相较例及加法运算电路。
第一节集成运算放大器一、集成运放简介前面讲述的放大电路是由分立的三极管、二极管、电阻、电容等元件，借助导线或印制电路连接成一个完整的电路系统，称之为分立元件电路。
利用集成工艺，将电路的所有元件及联接导线集成在同一块硅片上，封装在管壳内，成为一个具有特定功能的完整电路即集成电路。
与传统的分立元件电路相较，集成电路具有体积小、重量轻、功耗小、本钱低、靠得住性好等优势。
因此电子设备中集成电路几乎取代了分立元件电路。
集成电路的品种很多，按其功能可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。
数字集成电路用于产生、变换和处置各类数字信号。
模拟集成电路用于放大、变换和处置模拟信号（模拟信号，是指幅度随时刻作持续转变的信号）。
模拟集成电路又称线性集成电路。
集成运放是一种模拟集成电路。
集成电路封装后通过引脚与外部电路联接，集成电路的外形有如图3-1所示的几种常见形式。
各类集成电路型号、管脚排列、大体联接方式及参数等等，有集成电路手册可供查阅。
图3-1 集成电路外形图例如集成运算放大器实质上是一种高增益、多级、直接耦合的放大器。
它的电压放大倍数可达104～107。
集成运放的输入电阻从几十千欧到几十兆欧，而输出电阻很小，仅为几十欧姆。
运算放大器的性能指标
运算放⼤器的性能指标⼀.直流指标(静态指标)1.输⼊失调电压（Input offset voltage）2.输⼊失调电压的温漂在实际当中，每个芯⽚的输⼊失调电压并⾮固定不变，输⼊失调电压会随温度的变化⽽漂移，这个参数相当于是对输⼊失调电压的进⼀步补充。
以上参数有些datasheet中除了会给出典型的值外，还会给出不同的输⼊失调电压下的芯⽚的分布⽐例和不同温度的会出现温漂的芯⽚的分布⽐例，⼀般都是符合正态分布的。
3.输⼊偏置电流(Input bias current)理想的运放输⼊阻抗⽆穷⼤，因此不会有电流流⼊输⼊端，⼀般情况下，CMOS和JFET的偏置电流⽐双极性的都要⼩，偏置电流⼀般⽆需考虑。
输⼊偏置电流的值应该是（Ib+ +Ib-）/2.4.输⼊失调电流(Input offset current)输⼊失调电流的值为(Ib+- Ib-)对于⼩信号的处理，运放的选择要选择偏置电流⽐较⼩的。
对于偏置电流的另外⼀种解决⽅案为在地和同相端之间接⼀格电阻，电阻的⼤⼩为Req=R1//R2.5.输⼊共模电压Vicm（Input Voltage common-mode Range）共模输⼊电压Vicm被定义为⼀个电压范围：当超过该范围时，运放停⽌⼯作。
如果输⼊的电压不在此范围之类，运放将停⽌⼯作。
对于有不同输⼊级的运放，其输⼊共模电压是不⼀样的。
由于运放向单电源低电压趋势发展，所以该参数越来越重要。
这个参数是运放选择时⾮常重要的⼀个参数，有些信号通过运放之后可能会出现削顶的情况，可能就是因为这个参数选的不好。
6.共模抑制⽐CMRR (Common-Mode Rejection)共模抑制⽐的定义：差分电压放⼤倍数与共模电压放⼤倍数之⽐（理想运放的这个值为⽆穷⼤，实际中⼀般是数万倍），为了说明差分放⼤电路抑制共模信号及放⼤查分信号的能⼒。
这个性能主要是指运放在差分输⼊的情况下,对共模⼲扰的抑制性能，⼀般⽤单位db来表⽰，这个值⼀般在80db-120db之间。
运算放大器电路中的负反馈
io + RL uo
－
R
［例 ］ 试判断图示电路中 Rf 所形成的反馈。
Rf1
Rf
Rf2
ui
－uf + R11 －u+d
－∞ +
+
△ △
R21
uo1 R22
－∞ +
+
uo
R12
［解］ 用瞬时极性法判断正、负反馈：
设：ui＞0 →uo1＞0 →uo＜0 →uf＜0 ∵ ud = ui－uf = ui + |uf | ＞ui →为正反馈；
反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 ——并 联反馈
运算放大器电路反馈类型的判别方法：
1. 反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈； 从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈；
2. 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和 反相）上的，是串联反馈；加在同一个输入端（同相或反 相）上的，是并联反馈；
11.2 运算放大器电路中的负反馈
1. 并联电压负反馈
if RF
设输入电压 ui 为正，
i1
+ ui –
R1 R2
id
– +
－
++
RL
uo –
各电流的实际方向如图 差值电流 id = i1 – if if 削弱了净输入电流(差值电 流) ——负反馈
反馈—电压反馈
反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较——并
反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较——串联 反馈
特点：输入电阻高、输出电阻低
3. 串联电流负反馈
–
u+i
uf
R1 R2
INA103低噪声低失真度仪表放大器
INA103低噪声低失真度仪表放大器
INA103是具有极低的噪声和失真度的单片仪表放大器，采用电流反馈电路，具有非常宽的频带宽度和优越的动态响应特性。
INA103可用于低电平条件下的音频信号放大，如平衡低阻话筒放大器。
INA103提供在200Ω信号源内阻下几乎接近理论值的理想的噪声特性，其低噪声和宽频特性可用于工业方面。
即使在高增益状态下，独一无二的失真消除电路把失真减小到极低的程度。
在专业音频设备应用方面，它的平衡输入、低噪声和低失真度提供了优于变压器耦合话筒的性能。
INA103具有宽的电压范围(±9～±25V)和大的驱动电流输出，可用于像舞台音响这类高电平设备，其塑封DIP中的铜引脚构架确保了其优越的温度性能。
INA103有脚塑封和陶瓷DIP 封装、SOL-16表面封装，可在商用级和工业级温度范围内应用。
INA103的引脚排列如图所示。
内部框图：。
运算放大器零点调整及
运算放大器零点调整及AC/DC 平均值转换电路运算放大器的使用场合广泛，使用频率比较频繁。
当应用在测量仪器仪表电路中的直流放大时，往往对其零信号输入时的输出零点有较高的要求。
这里出示的通用运放简易调零方法，可以方便达到输入信号为零时，输出零点偏差在 1 ～2mV 之内。
如果需要更加小的零点输出，就需要把红色字体6K8 的固定电阻更换成为微调电阻，否则会不容易选择到合适的配置电阻数值。
必须保证运放的供电是稳定的。
否则，零点就会发生漂移波动，甚至导致电路不能使用。
零点偏差2mV ，对满度200mV 的仪表来说，例如数字万用表，就是1%～2% 的零点误差；对满度 2.5V 的A/D 转换来说，就是1～2/2500 的零点误差；而对满度为5V 的A/D转换来说，就是1～2/5000 的零点误差....，余类推。
需要认真考虑在整个电路里头的指标参数要求来决定允许运放的零点误差，以便更好地达到自己设计的目标。
下图是一个放大倍数10 倍的通用运放应用电路，输出零点在没有信号输入时，通常都会在±15 ～25mV 左右，可以按照上图所示进行零点调整。
调整的原理就是改变零信号输入时，运放同相端的静态电压，使它在零输入信号时具有一个可以让输出非常接近零点的正的或者负的“偏置”电压，由于高阻运放的输入阻抗一般都很高，因此，可以使用100K～数千K 的隔离电阻来保证不会因为零点调整电路造成输入阻抗的降低，如果使用的不是高阻运放，就需要注意这个隔离电阻不能太大，具体数值可以查阅其的数据手册。
调整需要在数字电压表的监视下进行，通过更换上端1M ～22M 的电阻或者运放输出端6K8 的电阻来满足要求。
如果零信号时，输出偏向负的一端，表示运放输出端的电压需要高一些，因此，上端电阻就与+5V 端连接；如果零信号时，输出偏向正的一端，表示运放输出端的电压需要低一些，因此，上端电阻就与-5V 端连接。
如果需要更加小的零点和更加精确的零点数值，可以把运放输出端电阻更换成多圈微调电位器，通过调整电位器，可以使零信号输入时运放输出零点仅仅在数uV 的水平。
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因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端 和同相输入端上，所以是串联反馈；
因输入信号和反馈信号的极性相同，所以是 负反馈。
例2：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 端引至A1输入端的是何种并类联型电的流反负馈反电馈路。
ui
i1
– +
C1+
RS eS–+
+ u RB2
i
–
RC RE
+UCC
+C2
RB1 C1+
+CRL
+ u
o
+ ui RB2
E
– –
RC RE
+UCC +C2
+ RL uo
–
二、正反馈与负反馈：
正反馈：反馈信号使净输入信号增加。
负反馈：反馈信号使净输入信号减小。
这里所说的信号一般是指交流信号， 所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与 输入信号的相位关系，同相是正反馈，反 相是负反馈。
4. 对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反 馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。。
例1：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 端引至A1输入端的是何种串类联型电的压反负馈反电馈路。
解：先在u+–i 图中– u标f +出各+– A点1+的－uo瞬1R时－极性及+– 反A2+馈信uo号RL；
1. 反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈； 从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反 馈；
2. 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端 （同相和反相）上的，是串联反馈；加在同一个 输入端（同相或反相）上的，是并联反馈；
3. 对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相 同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈；
电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈
直流反馈 稳定静态工作点
负反馈类型的判别步骤
1) 找出反馈网络（一般是电阻、电容）。 2) 判别是交流反馈还是直流反馈？ 3) 判别是否负反馈？ 4) 是负反馈！判断是何种类型的负反馈？
运算放大器电路中的负反馈
10.3.2.1 并联电压负反馈
if RF
A
RL uo
A
io RL uo
电压
F
反馈
电流
F io 反馈
电流反馈 — 反馈信号取自输出电流。
判别法：
电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。 电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。
四、串联反馈和并联反馈
串联反馈：反馈信号与输入信号以 RS 电压相加减的形式在输入端出现。 us
uid ui uf
反馈放大电路的方框图
X i + X– f
X d 基本放大 X o
电路A
反馈 电路F
净输入信号 X dX i X f
若三者同相，则
Xd = Xi – Xf 可见 Xd < Xi ，即反馈信号起了削弱净输入信号的 作用（负反馈）。
10.3.1.2 反馈分类
一、直流反馈与交流反馈： 交流反馈：反馈只对交流信号起作用。
设输入电压 ui 为正，
i1
+ ui –
R1 R2
id
–
+
－
+
+
RL
uo –
各电流的实际方向如图
差值电流 id = i1 – if if 削弱了净输入电流(差 值电流) ——负反馈
取自输出电压——电压反馈
反馈信号与输入信号在同一端口——并联反馈
特点：输入电阻低、输出电阻低
10.3.2.2 串联电压负反馈
直流反馈：反馈只对直流起作用。
有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信 号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。 若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断 直流，此时反馈只对交流起作用。
在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可 以使其只对直流起作用。
作用:直流反馈稳定Q点,交流反馈改善特性
RB1
+
A1
uo1
id
R
– +
+
A2
uo－
RL
if
解：因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的 靠近“地”端引出的，所以是电流反馈；
因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上， 所以是并联反馈;
因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流之差， 所以是负反馈。
10.3.3 负反馈对放大电路性能的影响
X i +
X d 基本放大 X o
X– f
电路A
开环 放大倍数
A
X o X d
反馈 电路F
反馈放大电路的基本方程
闭环 放大倍数
F
X f X o
XdXi Xf
Af
Xo Xi
A 1AF
反馈系数 净输入信号
1. 降低放大倍数
在 Af
A中 1AF
， AF
Xo Xd
X Xof
X Xdf
RF
+
ui
–
– uf +
R1
u–d +
– +
R2
+ +
RL
uo –
设输入电压 ui 为正， 各电压的实际方向如图
差值电压 ud =ui – uf uf 削弱了净输入电压 (差值电压) ——负反馈
取自输出电压——电压反馈
反馈信号与输入信号在不同端口 ——串联反馈
特点：输入电阻高、输出电阻低
10.3.2.3 串联电流负反馈
10.3.2.4
i1
+
R1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ui
R2
–
并联电流负反馈
if RF
id – +
+
io －
RL
R
设输入电压 ui 为正， 各电流的实际方向如图
差值电流 id = i1 – if if 削弱了净输入电流 (差值电流) ——负反馈
取自输出电流——电流反馈
反馈信号与输入信号在在同一端口 ——并联反馈
运算放大器电路反馈类型的判别方法：
判定方法：瞬时极性判别法
预先在输入端假定输入信号某瞬时的极性（正 或负），根据放大器的输入输出相位关系，标出该 瞬时信号沿反馈路径各点的极性，在输入端进行比 较,以确定正负反馈。
三、电压反馈和电流反馈
电压反馈 — 反馈信号取自输出电压的部分或全部。
判别法：使 uo = 0 (RL 短路)， 若反馈消失则为电压反馈。
特点：信号源内阻越小， 反馈效果越明显。
并联反馈：反馈信号与输入信号以 is 电流相加减的形式在输入端出现。
iid ii if
特点：信号源内阻越大， 反馈效果越明显。
uid
A
ui
uf
F
ii iid
RS if A
F
10.3.2 放大电路中的负反馈类型
负反馈的类型
电压串联负反馈
交流反馈 负 反 馈
+ ui –
u+–d R2
– +
+
io
uo
RL
+
R –uf
设输入电压 ui 为正， 各电压的实际方向如图
差值电压 ud =ui – uf uf 削弱了净输入电压 (差值电压) ——负反馈
取自输出电流 ——电流反馈
反馈信号与输入信号在不同端口
——串联反馈
特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 ——同相输入恒流源电路或电压-电流变换电路