第五章 集成运放的基本应用
大学电子电路基础 第五章
例1：试求理想运算放大器的输出电压和电压放大倍 数的表达式。
解： 根据虚断 I-= I+ 0
根据虚短 V+ V- 0 Ii = (Vi－ V-)/R1 Vi/R1 If = (V-－ Vo )/Rf -Vo/Rf ∵Ii If ∴ Vi/R1=-Vo/Rf
反相比例运算电路
II+
电压增益 Avf= Vo /Vi =－Rf /R1
rbe
差模输入电阻
不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻 Rid是基本放大电路的两倍。
Rid 2Rs rbe
输出电阻
单端输出时， 双端输出时，
Ro Rc Ro 2Rc
5.3 集成运算放大器内部电路结构
5.3.1集成运算放大器的基本单元电路
1.电 流 源 电路
特点：输出电流恒定，它具有很高的输出电阻。 （1）、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒 流特性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 （2）、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜像电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等 （3）、电流源电路一般都加有电流负反馈， （4）、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电 路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
Aoc1越小，抑制共模信号的能力越强。
共模抑制比
共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。
K CMR
K CMR
Aod Aoc
Aod dB 20 lg Aoc
(1) 双端输出时KCMR为无穷大
K
CMR
A A
od
oc
（2）单端输出时共模抑制比 re
K
CMR
实验五 集成运放的基本应用——信号运算电路
一、实验目的：
集成运放的基本应用——信号运算电路
1、熟悉用集成运算放大器构成基本运算电路的方法； 2、学习设计比例放大，加法、减法运算等电路； 3、掌握电流、电压转换电路的设计、调试方法； 4、学习双电源的连接方法。
二、实验原理：
集成运算放大器具有增益范围大，通用性强，灵活性大，体积小，寿命长，耗电省，使 用方便等特点， 因此应用非常广泛， 由运算放大器构成的数学运算电路是运放线性应用电路 之一。 1、反相比例运算 在理想条件下，电路的闭环增益为：
图 5-5 基本微分运算电路
三、实验内容：
1、按图 5-6 安装运放调零电路，在输入端接地时调节 W 使 uO=0。
2
Hale Waihona Puke 图 5-6 调零电路 2．反相比例放大器 实验电路如图5-7所示
图5-7 反相比例放大电路 按表5-1内容实验并测量记录 表5-1 直流输入电压Vi（mV） 理论估算（mV） 输出电压Vo 实 际 值（mV） 误差 3．反相求和放大电路 实验电路如图5-8所示 100 300 500 600 1000 3000
四、预习要求：
1、了解F741运算放大器的性能参数，计算各运算电路输出电压UO的数值。 2、当用示波器观察积分输入、输出信号时，会发现波形不稳定，怎样才能使波形稳定 下来。
五、思考题：
1、分析基本运算电路输出电压的误差产生的原因，如何减小误差。 2、在分析加法、减法、微分、积分运算电路时，所依据地基本概念是什么？基尔霍夫 电流定律（KCL）是否得到应用？如何导出输入与输出之间的关系？
Auf
Rf Rf UO ，U O US US R1 R1
上式可见 R f R1 为比例系数，若当 R f R1 时，则 U S U O ，故电路即变成了反相 器。 R2 R f / / R1 用来减小输入偏置电流引起的误差。
集成运放的应用
自动控制系统中的集成运放应用
模拟计算
集成运放可以用于实现各种模拟计算， 如加减乘除、积分、微分等，以实现控 制系统中的信号处理和运算。
VS
比较器和触发器
集成运放还可以用作比较器和触发器，用 于检测信号的阈值和状态变化，触发相应 的控制动作。
医学仪器中的集成运放应用
生理信号监测
集成运放在医学仪器中广泛应用于生理信号 的监测，如心电图、脑电图、血压等，用于 诊断疾病或研究生理机制。
医学成像
集成运放也可以用于医学成像设备中，如超 声波、核磁共振等，以实现信号的放大和处 理，提高成像质量。
05
集成运放的未来发展与应用 趋势
高性能集成运放的研发
高精度集成运放
随着电子测量技术的发展，对高精度放大器 的需求日益增长。高性能集成运放能够提供 高精度、低噪声、低失真的放大信号，广泛 应用于科学实验、医疗仪器、通信设备等领 域。
02
集成运放的基本应用
放大电路
放大电路
集成运放作为放大器使用时，可 以实现对微弱信号的放大，广泛 应用于信号处理、音频放大、传 感器输出等领域。
放大倍数
通过改变反馈电阻的阻值，可以 调整放大倍数，实现不同需求的 信号放大。
输入输出阻抗
集成运放在放大电路中具有较高 的输入阻抗和较低的输出阻抗， 有利于信号的传输和隔离。
03
集成运放的特殊应用
模拟运算的应用
01
模拟运算放大器在模拟运算中发挥着重要作用现各种运算功能，广泛 应用于信号处理、控制系统等领域。
03
集成运放具有高精度、低噪声、低失真等特点，能 够提高运算精度和稳定性。
有源滤波器的应用
1
有源滤波器是集成运放的重要应用之一，用于实 现各种滤波功能，如低通、高通、带通、带阻等。
讲义第5章集成运算放大电路
第5章集成运算放大电路（上一章介绍的用三极管、场效应管等组成的放大电路称为分立元件电子电路。
）集成电路：如果在一块微小的半导体基片上，将用晶体管（或场效应管）组成的实现特定功能的电子电路制造出来，这样的电子电路称为集成电路。
（集成电路是一个不可分割的整体，具有其自身的参数及技术指标。
模拟集成电路种类较多，本章主要介绍集成运算放大电路。
）本章要求：（1）了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。
（2）理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。
（3）理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理。
（4）理解电压比较器的工作原理和应用。
5.1集成运算放大器简介5.1.1集成运算放大器芯片集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。
是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。
集成运算放大器简称运放，是一种多端集成电路。
集成运放是一种价格低廉、用途广泛的电子器件。
早期，运放主要用来完成模拟信号的求和、微分和积分等运算，故称为运算放大器。
现在，运放的应用已远远超过运算的范围。
它在通信、控制和测量等设备中得到广泛应用。
1、集成电路的概念（1）集成电路：禾U用半导体的制造工艺，把晶体管、电阻、电容及电路连线等做在一个半导体基片上，形成不可分割的固体块。
集成电路优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。
（2）集成电路分类：模拟、数字集成电路；单极型、双极型集成电路，小、中、大、超大规模集成电路。
①模拟集成电路：以电压或电流为变量，对模拟量进行放大、转换、调制的集成电路。
（可分为线性集成电路和非线性集成电路。
）②线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成线性关系的电路，如集成运算放大器。
③非线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成非线性关系的电路，如集成稳压器。
（3）线性集成电路的特点①电路一般采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。
②输入级采用差动放大电路，目的是克服直接耦合电路的零漂。
电子技术基础第五章集成运算放大器
2.差模交流信号分析 :
2.差模交流信号分析 : 画出对差模交流信号的交流通路
理想的直流电压源短路 关键是此处对Ree的处理。 在以前画交流通路时，线性电阻在交流通路中保留，阻值 为线性电阻的交流电阻，因为是线性的，所以交流电阻与 直流电阻相等。
A u c(单 u u o ic ） c 1 1 (b R rb )e 2 R c ()1 e R e2 -R R e ce
4 对任意信号的分析方法
ui1=uic+uid/2 ui2=uic-uid/2 uic = (ui1+ui2)/2 uid=ui1-ui2 uid1= -uid2= uid /2
差模信号和共模信号
• 差模信号：有用的信号，包含着信息，要进行 放大的。
• 共模信号：人为引入的一个信号，不是要放大 的，而是用来描述零漂的大小。直接描述、测 量零漂很麻烦，要先后测量两种不同的环境温 度下的静态工作点，求取它们的差值。从另外 一个角度：在同样的环境温度下，在输入端施 加共模信号，测量输出端的信号，求取共模放 大倍数。
2.1差模输入双端输出
某瞬间的真实方向
uid = uid1-uid2 uid1= -uid2
Ree上交流压降为0。 因此，画差模交流信号交流通路时，Ree可视为短路，
即两管的发射极直接接地。
由uc1= -uc2可知RL两端电位一端为正，一端为负，RL的中点应 是地电位，即每管对地的负载电阻为RL/2.
（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。
（6）一般无二极管，用三极管代替(B、C 极接在一起)。
集成运放的组成：输入级
电工电子学(8)
第五章 集成运放
例：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。
R
ui1 R1
RF
Δ Δ
ui2 R
∞
－
R2
∞
RP1
+
+
uo1
－
uo
Rp2
+
+
解：电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成。
uo1 -ui2
uo
-( RF R1
ui1
+
RF R2
uo1)
RF R2
ui2
-
RF R1
ui1
第五章 集成运放
根据运放工作在线性区的两条分析
依据可知：
i1 if ， u- u+ ui
而
if RF
i1
0
- uR1
-
ui R1
if
u- - uo RF
ui - uo RF
R1 i1
ui
Rp
Δ
∞
－
uo
+
+
由此可得：
uo
(1+
RF R1
) ui
输出电压与输入电压的相位相同。
第五章 集成运放
同反相输入比例运算电路一样，为 了提高差动电路的对称性，平衡电
分析依据可知：i1 if ， u - u+ 0 而:
if RF
i1
ui
- uR1
ui R1
if
u- - uo RF
- uo RF
ui R1 i1 Rp
Δ
∞
－
uo
+
+
由此可得：u o
集成运放及其应用
❖ ④通知行核对密押或印鉴无误后，将信用 证通知（交与）受益人。
❖ ⑤受益人审核信用证与合同相符后，按信 用证规定装运货物，并备齐各种货运单据， 开出汇票。
❖ ⑥在信用证有效期和交单期内，交给银行 （通常为当地银行，即议付行）议付。议 付行按信用证条款审核单据无误后，按照 汇票金额扣除利息，把货款垫付给受益人。
❖ 5.1 ❖ 5.2 ❖ 5.3 ❖ 5.4 ❖ 5.5
集成运算放大器的组成及性能参数 电流源电路 差动放大电路 理想运放 集成运放的应用
5.1 集成运算放大器的组成及性能参数 5.1.1 集成运放的组成
集成运算放大器电路符号如图所示，图中“”表
示信号的传输方向，“”表示理想条件，两个输入端 中，N端称为反相输入端，用符号“－”表示，说明如 果输入信号由此端加入，由它产生的输出信号与输入 信号反相，P端称为同相输入端，用“+”表示，说明输 入信号由此加入，由它产生的输出信号与输入信号同 相。
模块5 集成运放及其应用
集成电路是20世纪60年代初期发展起来的一种新 型半导体器件，它是在半导体制造工艺的基础上，将 电阻、电容、二极管、三极管等电路中的元器件制造 在一块半导体基片上，构成一个完整的电路，与分立 元件电路相比，集成电路具有体积小、质量轻、功耗 低、工作可靠、安装方便、价格便宜等特点，因而它 逐渐取代了分立元件电路而被广泛应用于各个领域。
uN N
∞
uid
P
uP
uo
第一节 信用证的基本知识
❖ 一、信用证的基本概念 （一）信用证的含义
信用证是一种银行开立的有条件的承诺付款的书面文 件。即开证行根据进口商（开证申请人）的请求和指 示向出口商（受益人）开立的一定金额的，并在一定 的期限内凭规定的单据承诺付款的书面文件。 1．由银行开出； 2．应客户的申请开出（或开证行因自身的需要而开出）； 3．在符合信用证的条款和条件前提下，凭规定的单据向 受益人付款；
第五章-集成运算放大器的线性应用全篇
ui1
R
ui2
R
-Δ ∞
R3 i3
+
+
uO1
-Δ ∞
+
u0
+
加/减运算电路
实现将若干个输入信号之和或之差按比例 放大的电路，称为加/减运算电路。
反相加法器
同相加法器
减法器
加减器
加法与减法运算电路（1）
i3
ui3
if Rf
➢反相加法器(Summing Amplifer)
R3
电路结 构特点
Rf引入深度负反馈 输入信号均加入反向端
(1
Rf R1
)ui
比例运算电路（5）
输入电阻
rif
ui I
ui 0
因为电路引入电压负反馈， 输出电阻 ro=0
if Rf
i1 R1 I- -Δ ∞
+
+
+
+
ui
R’
u0 -
-
ui R’
当Auf=1时，称为电压跟随器。
此电路是电压并联
Rf
负反馈，输入电阻大，
输出电阻小，在电路
-Δ ∞ +
+
u0 ui
_
uo1= ui1=-1V
+
ui1
+
R1
R2
R1
R1
_
+
ui2
+
RP uo2= ui2(1+R2/R1)=3V
R2
_
uo
+
+
R2
uo=
R2 R1
(uo2- uo1)
=(20/10)[3-(-1) ]
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。
电子技术基础第5章-(4学时)集成运算放大器应用电路
三、 减运算
（1）利用差分式电路实现减法运算
Rf uO (uI2 uI1 ) R
实现了差分 放大电路
根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：
vN vP
v I1 v N v N vO R1 Rf v I2 v P v P 0 R2 R3
R3 R1 Rf Rf vO ( )( )vI2 v I1 R1 R2 R3 R1
当
Rf R3 Rf (v I2 v I1 ) , 则 vO R1 R1 R2
（2）利用反相信号求和实现减法运算
第一级反相比例
v O1
Rf 1 v S1 R1
第二级反相加法
vO
即
Rf 2 Rf 2 v S2 v O1 R2 R2
当 Rf 1 R1 ，Rf 2 时 R2
断开反馈，在断开处给放大电路加 f＝f0的信号Ui，且规 定其极性，然后根据 Ui的极性→ Uo的极性→ Uf的极性 若Uf与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电 路不可能产生自激振荡。
运放的传输特性
线性工作状态
V+-V-=Vo/AU≈0 Rid≈∞
1.理想运放的同相和反相输入端电流近似为零
I+=I-≈0
2.理想运放的同相和反相输入端电位近似相等 V+=V-
由于理想运放的输入电阻非常高，在分析处于线性状 虚断 态运放时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性 称为虚假开路，简称虚断。
其中
vI (t )
滤波电路
vO ( t )
A( j ) A( j ) e j ( ) A( j ) ( )
—— 相位角，相频响应
A( j ) —— 模，幅频响应
集成运放及其基本运用
随着半导体工艺的进步，集成运放性能不断提高，同时出现 了许多新型集成运放，如CMOS集成运放、BiCMOS集成运 放、开关电容集成运放等，进一步拓展了应用领域。
集成运放的应用领域
信号放大
滤波器
集成运放可用于信号的放大，实现信号的 线性放大和非线性变换。
集成运放可以构成各种滤波器，如低通滤 波器、高通滤波器、带通滤波器等，用于 信号处理和噪声抑制。
解决方法
采用负反馈技术，优化电路元件匹配， 以及在必要时加入补偿电容或电感。
PART 06
集成运放的应用实例
REPORTING
WENKU DESIGN
音频信号处理应用
音频信号放大
集成运放可以用于放大音 频信号，提高声音质量。
音频均衡器
通过调整不同频段的增益 和相位，实现音频信号的 均衡处理。
音频滤波器
集成运放及其基本运 用
https://
REPORTING
• 集成运放概述 • 集成运放的基本原理 • 集成运放的分类与选择 • 集成运放的基本运用 • 集成运放的常见问题与解决方案 • 集成运放的应用实例
目录
PART 01
集成运放概述
REPORTING
WENKU DESIGN
波、方波、三角波等。
通过RC电路或LC电路等振荡 器结构，结合运放的线性区 和饱和区特性，可以产生不 同频率和幅度的波形信号。
信号发生器在测试测量、通信 和自动控制等领域有广泛应用。
PART 05
集成运放的常见问题与解 决方案
REPORTING
ห้องสมุดไป่ตู้
WENKU DESIGN
噪声问题
噪声来源
集成运放的噪声主要来源于内部 元件的热噪声和外部环境的电磁 干扰。
集成运放的实际应用
集成运放的实际应用集成运放（Integrated Operational Amplifier）是一种常见的电子器件，广泛应用于各种电路中。
它的主要功能是放大电压信号，并具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
集成运放的应用非常广泛，下面将介绍几个与集成运放相关的实际应用。
集成运放在音频放大器中的应用非常常见。
音频放大器是将低功率音频信号放大为较大功率的电子设备，常见的应用场景包括音响系统、汽车音频设备等。
集成运放作为音频放大器的核心部件，能够提供高品质的音频放大效果。
它可以放大音频信号的幅度，同时保持音频信号的准确性和稳定性，使得音乐、语音等声音更加清晰、真实。
集成运放在模拟计算器中的应用也非常重要。
模拟计算器是一种能够进行各种数学运算的电子设备，广泛应用于科学研究、工程设计等领域。
在模拟计算器中，集成运放可以用于实现各种数学运算，如加法、减法、乘法、除法等。
它的高精度和稳定性能保证了计算结果的准确性，提高了计算器的可靠性和实用性。
集成运放还在信号调理中起到了重要的作用。
信号调理是指对输入信号进行处理和优化，以满足特定的要求。
在信号调理中，集成运放可以用于滤波、放大、补偿等操作。
例如，在传感器信号处理中，集成运放可以用于放大微弱的传感器信号，提高信号的可靠性和稳定性。
又如，在音频信号处理中，集成运放可以用于实现音频信号的均衡和控制，使得音频信号更加优质和适合特定的应用场景。
集成运放还在仪器仪表中有着广泛的应用。
仪器仪表是一种测量和控制物理量的设备，广泛应用于科学实验、工程测试等领域。
在仪器仪表中，集成运放可以用于放大和处理测量信号，提高测量的精确度和可靠性。
例如，在电压测量中，集成运放可以用于放大微弱的电压信号，使其达到适合测量的范围。
又如，在温度测量中，集成运放可以用于放大和补偿传感器产生的微弱信号，提高温度测量的精确度和稳定性。
集成运放在实际应用中发挥着重要的作用。
它广泛应用于音频放大器、模拟计算器、信号调理和仪器仪表等领域，为这些设备提供了高品质的信号放大和处理功能。
集成运算放大器及其应用
集成运算放⼤器及其应⽤第5章集成运算放⼤器及其应⽤在半导体制造⼯艺的基础上，把整个电路中的元器件制作在⼀块硅基⽚上，构成具有特定功能的电⼦电路，称为集成电路。
集成电路具有体积⼩，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性⾼，性能好等优点，同时成本低，便于⼤规模⽣产，因此其发展速度极为惊⼈。
⽬前集成电路的应⽤⼏乎遍及所有产业的各种产品中。
在军事设备、⼯业设备、通信设备、计算机和家⽤电器等中都采⽤了集成电路。
集成电路按其功能来分，有数字集成电路和模拟集成电路。
模拟集成电路种类繁多，有运算放⼤器、宽频带放⼤器、功率放⼤器、模拟乘法器、模拟锁相环、模/数和数/模转换器、稳压电源和⾳像设备中常⽤的其他模拟集成电路等。
在模拟集成电路中，集成运算放⼤器（简称集成运放）是应⽤极为⼴泛的⼀种，也是其他各类模拟集成电路应⽤的基础，因此这⾥⾸先给予介绍。
5.1 集成电路与运算放⼤器简介5.1.1 集成运算放⼤器概述集成运放是模拟集成电路中应⽤最为⼴泛的⼀种，它实际上是⼀种⾼增益、⾼输⼊电阻和低输出电阻的多级直接耦合放⼤器。
之所以被称为运算放⼤器，是因为该器件最初主要⽤于模拟计算机中实现数值运算的缘故。
实际上，⽬前集成运放的应⽤早已远远超出了模拟运算的范围，但仍沿⽤了运算放⼤器（简称运放）的名称。
集成运放的发展⼗分迅速。
通⽤型产品经历了四代更替，各项技术指标不断改进。
同时，发展了适应特殊需要的各种专⽤型集成运放。
第⼀代集成运放以µA709（我国的FC3）为代表，特点是采⽤了微电流的恒流源、共模负反馈等电路，它的性能指标⽐⼀般的分⽴元件要提⾼。
主要缺点是内部缺乏过电流保护，输出短路容易损坏。
第⼆代集成运放以⼆⼗世纪六⼗年代的µA741型⾼增益运放为代表，它的特点是普遍采⽤了有源负载，因⽽在不增加放⼤级的情况下可获得很⾼的开环增益。
电路中还有过流保护措施。
但是输⼊失调参数和共模抑制⽐指标不理想。
第三代集成运放代以⼆⼗世纪七⼗年代的AD508为代表，其特点使输⼊级采⽤了“超β管”，且⼯作电流很低。
集成运放的基本应用
集成运放的应用范围
信号放大
集成运放可以用于信号 的放大，实现信号的传
输和处理。
滤波器
集成运放可以用于构成 各种滤波器，如低通、 高通、带通、带阻滤波
器等。
电压比较器
模拟电路
集成运放可以用于构成 电压比较器，用于信号 的阈值检测和波形整形。
集成运放还可以用于模 拟电路中，如模拟运算 放大器、模拟乘法器等。
在模拟运算电路中的应用
01
02
03
加法器
集成运放可以构成加法器 电路，将多个输入信号按 比例相加，输出结果。
减法器
集成运放也可以构成减法 器电路，将两个输入信号 按比例相减，输出结果。
积分器
集成运放还可以构成积分 器电路，用于对输入信号 进行积分运算，输出结果。
在有源滤波器中的应用
低通滤波器
集成运放可以用于低通滤 波器，用于滤除高频噪声 或干扰，保留低频信号。
集成运放的功耗问题
总结词
集成运放的功耗问题主要表现在静态功耗和动态功耗上。
详细描述
静态功耗是指集成运放处于静止状态时的功耗，动态功耗则是指在工作状态下，随着输入 信号的变化而产生的功耗。
解决方案
可以采用低功耗的器件和电路设计，同时优化电源电压和时钟频率来降低功耗。此外，还 可以采用动态功耗管理技术，根据实际需求动态调整功耗。
05
集成运放的常见问题与解决 方案
集成运放的噪声问题
01
总结词
集成运放的噪声问题主要来源于内部元件的不完美性和外部环境的干扰。
02 03
详细描述
集成运放的制造过程中，由于工艺限制，内部元件难免存在不完美性， 这导致了噪声的产生。此外，外部环境的电磁干扰也可能对集成运放造 成噪声干扰。
集成运算放大器的基本应用
集成运算放大器的基本应用
集成运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一
种高增益、直流耦合的放大电路。
它广泛应用于电子电路中，具有非常重要的作用。
常见的集成运算放大器IC芯片有
LM741、LM358、LM324等。
以下是集成运算放大器的基本应用：
1. 比较器：将两个电压进行比较，输出高电平或低电平。
比较器具有电压转换和开关控制的功能，常用于电压检测、信号选择和自动控制等方面。
2. 增益放大器：将输入信号进行放大，输出信号比输入信号大。
这种电路可以放大微小信号，如传感器输出、电源噪声等。
3. 运算放大器：进行数学运算，如加减乘除、积分、微分和求反向比等。
这种电路通常用于信号处理、滤波、振荡和控制等方面。
4. 反馈电路：利用Op Amp的高增益和稳定性，通过反馈电路实现精确控制。
反馈电路包括正反馈和负反馈两种，应用广泛，如DC稳压电源、振荡器、电压跟随器和信号隔离器等。
5. 信号滤波：利用Op Amp的高增益和频率特性，设计高性能的RC滤波器和二阶滤波器。
这种电路可以提取出特定频率的
信号，去除噪声和干扰，应用于音频、通信和仪器等方面。
总之，集成运算放大器广泛应用于各种电子电路中，可以实现信号放大、滤波、比较和控制等多种功能，是电子工程师必不可少的工具。
集成运放的基本应用
?
Rf R2
u I2
?
Rf R3
uI3 )
1. 反相求和
方法二：利用叠加原理
首先求解每个输入信号单独作用时的输出电压，然后将所 有结果相加，即得到所有输入信号同时作用时的输出电压。
同理可得
uO2
?
?
Rf R2
?uI2
uO1 ?
?
Rf R1
?uI1
uO3
?
?
Rf R3
?uI3
uO
?
uO1
?
uO2
?
uO3
则uO ? 2kUi2 sin2 ? t ? 2kUi2 (1? cos2? t)
k
k
立方运算 uo=k2(ui)3
3. 开方运算
k
uO'
?
?
R2 R1
?uI
?
kuO2
uO ?
?
R2 kR1
?uI
为实现上式，电路中uI、 uO的极性是什么？为什么？ 若要求uI、 uO均大于0，则有何变化？
若集成运放的负反馈通路中为某种运算电路，则整个电 路实现其逆运算！
ln
IR IS
uN2
?
uP2
?
uBE2
?
uBE1
?
?UT
ln
uI I R R3
uO
?
(1 ?
R2 R5
)u N2
?
? (1 ?
R2 R5
)U
T
ln
uI I R R3
UT ? kT q
2. 指数运算电路
uI ? uBE
uI
iR ? iE ? ISeUT
uI
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N
u
-图5.1.1 运放的电路符号图5.1.2 运放的传输特性
f
R
F
i
图
5.2.1反相比例运算电路
I
f
R
F
i
图5.2.2 同相比例运算电路
2
f
R
（a ）1R →∞ （b ）0f R = (c)1R →∞且0f R =
图5.2.3 电压跟随器
f
R
图5.2.4 例5.2.1的电路
2
I u 1
I u
图5.2.5 反向求和运算电路
1
I u
图5.2.6 利用叠加原理分析反向求和电路
1I u f
R
2
I u
图5.2.7同相求和运算电路
1I u
f
R I u f
R 1R I u 2
I u I u I u
图5.2.8差分比例运算电路 图5.2.9 加减运算电路
1
I u 2
R
图5.2.10例5.2.2的电路
图5.2.11 积分运算电路
R
R
i
图5.2.12 微分运算电路
I
2
C
图5.2.13 改进的微分电路
c
i
图5.2.14用二极管构成的对数运算电路 图5.2.15 利用晶体管构成的对数运算电路
I 1
O
图5.2.16 具有温度补偿的对数电路
图5.2.17 指数运算电路
图5.2.17 具有温度补偿的指数运算电路
X Y
u
图5.3.1 利用对数和指数电路组成的乘法电路框图
图5.3.2恒流源式的差放电路
u
-
u
-
图5.3.3 双平衡四象限变跨导模拟乘法器
u u o
u u o
u
（a ）同相乘法器 （b ）反相乘法器
图5.3.4 乘法器的功能符号
u o
u
图5.3.5平方运算电路
图5.3.6开平方运算电路 图5.3.7除法运算电路
f
o
f
f
o
f
（a ）低通滤波电路
（b
）高通滤波电路
f
2
f 1f
f
12
（c ）带通滤波电路 （d ）带阻滤波电路
图5.4.1滤波电路的理想幅频特性
R
图5.4.2 一阶有源低通滤波器
/f 20lg
/u
up
A d
B A
图5.4.3 一阶有源低通滤波电路的幅频特性
R
图5.4.4简单二阶低通滤波电路
/f 20lg
/u
up
A d
B A
图5.4.5 简单二阶低通滤波电路的幅频特性
R
图5.4.6压控电压源二阶低通滤波电路
--十倍频
/f 20lg
/u
up
A d
B A --/
图5.4.7 压控电压源二阶低通滤波电路的幅频特性
R i
U ∙
C
图5.4.8二阶高通滤波电路及幅频特性
∙
∙
1
2
图5.4.9 带通滤波电路原理示意图
R
（a ）电路结构 （b ）幅频特性
图5.4.10二阶有源带通滤波电路及其幅频特性
∙
20lg A 20lg A 20lg A 12
图5.4.11 带阻滤波电路原理示意图
R i
U ∙
图5.4.12有源带阻滤波电路
O
u
U +U -
I u R
U
（a ）电路结构 （b ）电压传输特性
图5.5.1 单限比较器
O
u
U +U -I
u R U
（a ）电路结构 （b ）电压传输特性
图5.5.2 同相比较器及传输特性
I
u
（a ）电路结构 （b ）电压传输特性
图5.5.3过零比较器及传输特性
（a ）两只稳压管稳压值不同
（b ）两只稳压管稳压值相同 图5.5.4电压比较器的输出限幅电路
图5.5.5电压比较器输入级的保护电路
Z
（a ）电路结构
（b ）电压传输特性 图5.5.6滞回比较器及电压传输特性
I
u U OL
U
（a ）电路结构 （b ）电压传输特性
图5.5.7 窗口比较器及传输特性。