集成电路运算放大器介绍
集成 放大器
第一节 心脏除颤仪
再次观察除颤效果，是否恢复窦性心律， 以及神志、生命体征、皮肤情况，若恢复 窦性心律， 给予持续心电监护。
8. 协助病人取适宜体位，清洁皮肤，安慰 病人，整理床单位。
9. 关闭电源，开关置OFF位置，清洁电极 板和仪器，充电备用。洗手、记录。
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9.2 放大电路中的负反馈
9. 2. 1反馈的基本概念
1.反馈的概念 前面各章讨论放大电路的输人信号与输出信号间的关系时.只
涉及输人信号对输出信号的控制作用.这称做放大电路的正向 传输作用。然而.放大电路的输出信号也可能对输人信号产生 反作用。简单地说.这种反作用就叫做反馈。 引入反馈的放大电路称为反馈放大电路.它由基本放大电路、 反馈网络、输出取样、输人求和四部分组成一个闭合环路.称 为反馈环路只有一个反馈环路组成的放大电路.称为单环反馈 放大电路.如图9-4所示。其中.x1是输人信号;x0是输出信 号;xF是反馈信号;xID是净输人信号。这些电量可以是电压. 也可以是电流。
R波无关，放电由人工控制，可发生在心
动周期的任何时期，按下放电开关即可放
电。心脏除颤仪开机后自动默认为非同步
状态，室颤、室扑急救时切记采用非同步
模式。
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第一节 心脏除颤仪
心搏骤停（sudden cardiac arrest， SCA）是临床急救医学中最紧急、最严重 的心脏急症，就心搏骤停时的ECG表现形 式而言，72％~80％以上为心室颤动。电 除颤是抢救因室颤而致心搏骤停病人最有 效的方法。而电除颤的时机是治疗心室颤 动的关键，每延迟除颤时间1min，复苏 的成功率将下降7％~10％。在心搏骤停 发生1min、5min、7min、9min、 12min分钟内行电除颤，病人存活率分别 为90％、50％、30％、10％和上一2页％下~一5页％。返回
集成电路运算放大器的定义
集成电路运算放大器的定义1. 引言集成电路运算放大器是当今电子电路中最重要的基本器件之一。
它是一种高增益、差分放大器，广泛应用于模拟电路、信号处理、自动控制等领域。
本文将介绍集成电路运算放大器的定义、基本原理、特性以及应用。
2. 定义集成电路运算放大器，简称运放(Op-Amp, Operational Amplifier)，是一种差分放大器，它能够将输入信号放大到较高的增益水平。
运放通常由差动输入级、差动放大级、输出级和电源级组成。
它的输入有两个端口：非反馈输入端(inverting input)和反馈输入端(non-inverting input)，输出端则以电压方式输出。
3. 基本原理3.1 差分放大器运放的核心是差分放大器，它是由两个晶体管组成的差分对(differential pair)。
差分放大器具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
当在非反馈输入端和反馈输入端施加电压时，差分放大器将两个输入信号进行差分放大，并输出差分放大的结果。
3.2 负反馈运放的一个重要特点是负反馈(negative feedback)。
负反馈通过将输出信号的一部分反馈到输入端，使得运放的输出与输入之间达到稳定的关系。
负反馈降低了运放的增益，但提高了稳定性和线性度。
4.1 增益运放具有非常高的开环增益，通常在105到106范围内。
通过负反馈可以调节运放的增益，使其适应不同的应用需求。
4.2 输入阻抗和输出阻抗运放的输入阻抗非常高，通常在105到1012欧姆之间，使其能够接受较小的输入信号。
输出阻抗通常比输入阻抗小得多，可以提供较低的输出阻抗。
4.3 带宽运放的带宽指的是它能够工作的最大频率范围。
通常，在低频时运放的增益较高，而在高频时增益会逐渐降低。
带宽取决于运放的内部结构和电容等元件。
运放的工作温度和环境温度对其性能有一定影响。
温度变化会引起运放增益的变化，这种现象称为温漂。
通过合适的补偿电路和工艺可以减小温漂的影响。
集成运算放大器相关知识
集成运算放大器相关知识集成运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种电子设备，可以放大输入信号并输出放大后的信号。
它在电子电路中广泛应用，是现代电子技术的重要组成部分。
本文将介绍集成运算放大器的基本原理、特性和应用。
一、基本原理集成运算放大器是由多个晶体管和其他电子元件组成的集成电路芯片。
它的核心部分是差分放大器，由输入级、中间级和输出级组成。
差分放大器能够将输入信号放大并进行相位反转，使得放大后的信号与输入信号之间具有特定的幅度和相位关系。
集成运算放大器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（-）。
通过调节输入端的电压，可以控制输出端的电压。
当输入端的电压差为零时，输出端的电压为零；当输入端的电压差增大时，输出端的电压也相应增大。
二、特性1. 增益：集成运算放大器具有很高的增益。
通常情况下，它的增益可达几万甚至几十万倍。
这使得它能够将微弱的输入信号放大到足够大的幅度，以便进行后续处理或驱动其他设备。
2. 输入阻抗：集成运算放大器的输入阻抗很大，通常为几兆欧姆。
这意味着它可以接受来自外部电路的信号而对其产生很小的影响，从而保持信号的稳定性。
3. 输出阻抗：集成运算放大器的输出阻抗很小，通常为几十欧姆。
这意味着它能够提供足够大的输出电流，以驱动其他负载电路。
4. 带宽：集成运算放大器的带宽是指它能够放大的频率范围。
一般来说，带宽越大，放大器能够处理的高频信号越多。
常见的集成运算放大器的带宽在几百千赫至几百兆赫之间。
5. 偏置电压：集成运算放大器的输入端存在一个偏置电压。
当输入信号为零时，输出信号也不为零，而是存在一个偏置电压。
这是由于集成运算放大器内部元件的不匹配造成的。
三、应用1. 模拟电路：集成运算放大器常用于模拟电路中，如滤波器、放大器、振荡器等。
它可以对信号进行放大、滤波、调制等处理，使得信号能够适应不同的应用场景。
电工电子学_集成运算放大器
24
9.3 集成运放在信号运算方面的应用
由于开环电压放大倍数Auo很高，集成运放开环工作时线性区很 窄。因此，为了保证运放处于线性工作区，通常都要引入深度负反馈。 集成运放引入适当的负反馈，可以使输出和输入之间满足某种特定的 函数关系，实现特定的模拟运算。当反馈电路为线性电路时，可以实 现比例、加法、减法、积分、微分等运算。
图9.2.1 反馈放大电路框图
电路中的反馈是指将电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部 通过一定的电路（反馈电路）送回到输入回路，与输入信号一同控制 电路的输出。可用图9.2.1所示的方框图来表示。
16
2. 反馈的分类
（1）正反馈和负反馈 根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。 （2）直流反馈和交流反馈 根据反馈信号的交直流性质，可以将反馈分为直流反馈和交流反馈。 （3）电压反馈和电流反馈 根据输出端反馈采样信息的不同，可以将反馈分为电压反馈和电流反 馈。 （4）串联反馈和并联反馈 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端联结方式的不同，可以将 反馈分为串联反馈和并联反馈。
9
3. 输入和输出方式
差放电路有双端输入和单端输入两种输入方式。同样也有双端 输出和单端输出两种输出方式。因此，差动放大电路共有四种输入输 出方式。 （1）双端输入双端输出 （2）双端输入单端输出 （3）单端输入双端输出 （4）单端输入单端输出
10
4. 共模抑制比
差动放大电路对差模信号和共模信号都有放大作用，但对差动 放大电路来说，差模信号是有用信号，共模信号则是需要抑制的。因 此要求差放电路的差模放大倍数尽可能大，而共模放大倍数尽可能小。 为了衡量差放电路放大差模信号和抑制共模干扰的能力，引入共模抑 制比作为技术指标，用KCMR表示。其定义为差模电压放大倍数与共 模电压放大倍数之比，即 A （9.1.11） K ud
运算放大器(简称运放)是一种包含许多晶体管的集成电路,它是目前
if
Rf
R2 R1
i u
u0
u1
由虚断路： i 0
u u0 Rf u1 u R1
i f i1 i2 i3
u2 u R2 u0 Rf u3 u R3 u1 R1 u2 R2 u3 R3
由虚短路：
u 0
u0 R f (
u1 R1
u2 R2
u3 R3
)
若选择： R1 R2 R3 R f 则: u0 (u1 u2 u3 )
该电路为加法器
2、计算题（二）
求：图示理想运算放大器电路中输出电压与输入电压的比u2/u1=？。
g5
g1
1
解：
应用结点电压法：
u1
g4
g3
2 3
g2
u2
( g3 g 4 )un 2 g 4un1 g3u2 0
运算放大器简称运放是一种包含许多晶体管的集成电路它是目前晶体管放大器集成运放运放电路运放电路分析单电源运放运放芯片轨到轨运放运放跟随比较器和运放的区别
运算放大器
摘要 ：
运算放大器(简称运放)是一种包含许多晶体管的集成电路,它 是目前获得广泛应用的一种多端元件。 一般放大器的作用就是把输入电压放大一定倍数后再输送出 去,其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数或电压 增益。 运放是一种高增益（可达几万倍甚至更高）、高输入电阻、 低输出电阻的放大器。
u1 R2 u2 R2 u0 R3
u0
R3 R1
u1
R3 R2
u2 3u1 0.2u2
R3
3 0 .2
R2 50k
模拟电子技术 第十章 集成运算放大电路
I I 0
虚断
对于工作在非线性区的应用电路，上述两个特点是分析其 输入信号和输出信号关系的基本出发点。
19
什么情况下放工作于非线性区？
运放在非线性区的条件：
电路开环工作或引入正反馈！ iF
ui
UO RF UOPP U+-U-
iI
R1
i+ + i- -
Auo
uO
R
-UOPP
20
实际运放 Auo ≠∞ ，当 u+ 与 u-差值比较小时， 仍有 Auo (u+ u- )，运放工作在线性区。
在运算电路中，无论输入电压，还是输出电压， 均是对“地”而言的。
23
一、比例运算电路
作用：将信号按比例放大。 类型：反相比例放大、同相比例放大。 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，与输入电压和外围网络有关。
24
一、比例运算电路
1.反相比例运算电路
虚短 虚断
2. 理想运放的输入电流等于零。
对于工作在线性区的应用电路，“虚短”和“虚断”是 分析其输入信号和输出信号关系的基本出发点。
17
如何使运放工作在线性区？
理想运放的线性区趋近于0，为了扩大运放的线性区 或使其具有线性区，需给运放电路引入负反馈： 运放工作在线性区的条件： 电路中有负反馈！
但线性区范围很小。
uO
例如：F007 的 UoM = ± 14 V，Auo 2 × 105 ， 线性区内输入电压范围
实际特性
0 u+u
U OM u u Auo 14 V 2 105 70 μV
非线性区
简单的集成电路运算放大器
第21讲6.3 简单的集成电路运算放大器主要内容:本节主要介绍了集成电路运算放大器。
基本要求：了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点。
教学要点：1．集成电路运算放大器的组成集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部分组成。
（1）输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
（2）.电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成（3）.输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（4）偏置电路是为各级提供合适的工作电流。
此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等2．简单的运算放大器简单运算放大器的原理电路如图所示。
（1）T1,T2对管组成差分式放大电路，信号双端输入、单端输出。
（2）复合管T3,T4组成共射极电路，形成电压放大级，以提高整个电路的电压增益。
（3）T5,T6组成两级电压跟随器，构成电路的输出级，它不仅可以提高带负载的能力，而且可进一步使直流电位下降，以达到输入信号电压v id=v i1-v i2为零时，输出电压v O=0的目的。
（4）R7和D组成低电压稳压电路以供给的基准电压，它与T9一起构成电流源电路以提高T5的电压跟随能力。
（5）电路符号：由此可见，运算放大器有两个输入端（即反相输入端1和同相输入端2）,与一个输出端3。
在运算放大器的代表符号中，反相输入端用"-"号表示，同相输入端用"+"表示。
器件外端输入、输出相应地用N,P和O表示。
（6）输入和输出的相位：利用瞬时极性法分析可知，当输入信号电压v i1从反相输入端输入时（v i2=0），如v i1的瞬时变化极性为(+)时，各级输出端的瞬时电位极性为：v C2（+）→v O2（–）→v B6（–）→v O（–）则输出信号电压v o 与v i1反相；同时，当输入信号电压从同相端输入v i2(v i1=0)时，可以检验，输出电压v o与v i2同相。
集成电路运算放大器的术语
集成电路运算放大器的术语引言集成电路运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种广泛应用于电子电路中的基本器件。
它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，能够在模拟电路中起到放大、滤波、比较等作用。
本文将介绍一些与集成电路运算放大器相关的术语，帮助读者更好地理解和应用该器件。
1. 基本术语•运算放大器（Operational Amplifier）：是一种具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点的电子放大器，可用于放大、滤波、比较、积分、微分等各种功能。
•输入端（Input）：运算放大器的输入端包括非反馈输入端（非反相输入端）和反馈输入端（反相输入端）。
•输出端（Output）：运算放大器的输出端是放大的信号输出端。
•开环增益（Open-loop Gain）：运算放大器在无反馈情况下的增益。
•反馈（Feedback）：将输出信号的一部分馈入到输入端的过程，用来控制运放的放大特性。
•共模电压（Common Mode Voltage）：在运放的非反向和反向输入端之间的电压差。
•差模电压（Differential Mode Voltage）：在运放的非反向和反向输入端之间的电压差。
•共模信号（Common Mode Signal）：施加在运放输入端的电压信号。
•差模信号（Differential Mode Signal）：施加在运放输入端的差分电压信号。
2. 输入和输出特性•输入偏置电压（Input Offset Voltage）：在输入端没有任何输入信号时，输出电压不为零的电压差。
•输入偏置电流（Input Bias Current）：在输入端没有任何输入信号时，进入输入端的漏电流。
•输入失调电流（Input Offset Current）：在输入端没有任何输入信号时，进入输入端的漏电流之间的差异。
•输入电压范围（Input Voltage Range）：运算放大器正常工作的输入电压范围。
集成运算放大器
A/D转换方法
– 计数法 速度慢 – 双积分式A/D转换器 精度高、干扰小 速度慢 – 逐次逼近式A/D转换器 原理同计数式相似，只是从最高位开始，通过试探值来计数。
例1：ADC0804 （8位,100us,转换精度 ±1LSB,内带可控三态门）。
例2：ADC570 (输入电压：0~10V 或 -5V~+5V）
例3. 8位以上A/D转换器和系统连接。 ADC1210：12位，100us，启动端SC，结束转换CC。
例4. ADC0809: 逐次逼近式8通道8位ADC。
同时有模拟电路和数字电路的系统中地 线的连接
模拟电路 ADC DAC 数字电路
模拟电路 AGND
数字电路 DGND
模拟地
公共接地点
if RF
R1 R2
R3 RP
－ ＋
u0
ui 1 ui 2 ui 3 uo R1 R2 R3 Rf 可得： uo R f ( ui 1 ui 2 ui 3 ) R1 R2 R3 若R1=R2=R3=R，则 u R f ( u u u ) o i1 i2 i3 R
集成运算放大器
1．集成运算放大器概述
集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出 电阻的多级直接耦合放大电路，一般由四部分组成：
输入级：一般是差动放大 器，利用其对称特性可以 提高整个电路的共模抑制 比和电路性能，输入级有 反相输入端“-”、同相 输入端“+”两个输入端； 中间级：的主要作用是
3、差动比例运算电路
R1=R2，R’=RF Uo=-RF/R1(Ui1-Ui2)
差动比例运算电路 又称减法运算电路
电工电子技术基础 第9章集成运算放大器
在图9.6（c）所示的电路中，假设输入电压ui的瞬时极性为⊕，因输入信号是加在集成 运放的反相输入端，输出电压uo的瞬时极性为 ，此时反相输入端的电位高于输出端的电 位，反馈电流if方向如图所示，则净输入电流 id ii if ，即净输入电流减小，该电路引入 的是负反馈。
性；再根据输出信号的极性判别出反馈信号的极性，若反馈信号使净输入信号增加，为正反
馈；若反馈信号使净输入信号减小，则为负反馈。
+
Rp
ui ud
RF
uf R1
Rp
ui
uo
ud
+ + __
RF
uf R1
+ ++
+ +
_
+
+
R1
if RF
uo
ui
ii id
uo
Rp
_
+
+_ +
_+ +
_
（a）正反馈
（b）负反馈
2 电压反馈和电流反馈的判别 若反馈量与输出电压成正比，称为电压反馈；若反馈量与输出电流成正比，
则称为电流反馈。判别方法可采用负载短路法。假设将放大器输出端的负载短 路，使输出电压为0，若反馈信号也为0，则为电压反馈，否则就是电流反馈。
图9.7（a）所示的电路中，如果把负载短路，则uo等于0，这时反馈信号uf 也为0，所以是电压反馈。因此该放大电路中引入的反馈为电压串联负反馈。图 9.7（b）所示的电路中，若把负载短路，反馈信号if仍然存在，所以是电流反馈。
集成运算放大器的组成以及各组成部分的特点
集成运算放大器的组成以及各组成部分的特点集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种常用的集成电路芯片，是现代电子电路中不可或缺的基础组件之一、它主要由差分放大器、电压放大器、恒流源、输出级等几个主要组成部分构成，并具有高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗、宽频带等特点。
在电子电路设计和实际应用中，集成运算放大器应用广泛，被广泛应用于放大、滤波、积分、微分、比较和运算等许多各种电路。
一、差分放大器：差分放大器是集成运算放大器的核心部分，它由两个共射放大器组成的，具有以输入信号差模态进行放大的功能。
差分放大器的特点主要有以下几点：1.高增益：差分放大器的增益是非常高的，通常可以达到几万倍以上，可以在输入信号很弱的情况下放大到足够的幅度。
2.共模抑制比较高：差分放大器可以抑制输入信号的共模干扰，使得只有差模信号被放大，提高了系统的稳定性和抗干扰能力。
3.输入阻抗较高：差分放大器的输入阻抗一般在几十到几百兆欧之间，可以将输入信号的阻抗影响降到最低，不会对源产生较大的负载。
4.低失调电压：差分放大器的失调电压很小，通常只有几微伏，可以保证输出信号的准确性和稳定性。
二、电压放大器：电压放大器是集成运算放大器的主要功能之一，它可以将小信号放大到较大的幅度。
电压放大器具有以下几个特点：1.高增益：电压放大器的增益通常在几千倍到几万倍之间，可以放大输入信号的幅度，以适应后续电路的要求。
2.输入阻抗高：电压放大器的输入阻抗较高，通常在几百兆欧或以上，可以减少对源电路的负载，避免信号失真。
3.输出阻抗低：电压放大器的输出阻抗很低，通常在几十欧姆以内，可以提供较大的输出电流，提高系统的稳定性和抗干扰能力。
4.宽频带：电压放大器的带宽很宽，可以在较高的频率范围内放大信号，使得系统的传输速度更快。
三、恒流源：恒流源是集成运算放大器的重要组成部分，它主要用于提供恒定的电流源，供电放大器工作。
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
第9章 集成运算放大器
输入级一般采用具有恒流源的双输入端的差分放大 电路，其目的就是减小放大电路的零点漂移、提高输入 阻抗。 中间级的主要作用是电压放大，使整个集成运算放 大器有足够的电压放大倍数。 输出级一般采用射极输出器，其目的是实现与负载 的匹配，使电路有较大的功率输出和较强的带负载能力。
偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定合适的偏 置电流，稳定各级的静态工作点，一般由各种恒流源电路 构成。 图9-2所示为 LM 741集成运算放大器的外形和管脚图。 它有8个管脚，各管脚的用途如下: (1)输入端和输出端
第二级为反相电路，则有 R21= RF =100 kΩ 平衡电阻为 Rb2= RF∥R21 =100∥100=50 kΩ
三、减法运算电路
如果两个输入端都有信号输入，则为差分输入。差 分运算在测量和控制系统中应用很多，其放大电路如图 9-12所示。 根据叠加原理可知，uo为ui1和ui2分别单独在反相 比例运算电路和同相比例运算电路上产生的响应之和， 即
四、微分运算电路和积分运算电路
1.微分运算电路 微分运算电路如图9-13（ a）所示。依据 u u ≈0，可得 iR=iC 所以
d(ui u ) u uo C dt，因此称为微分运算电路。 在自动控制电路中，微分运算电路不仅可实现数学 微分运算，还可用于延时、定时以及波形变换。如图913（ b）所示，当ui为矩形脉冲时，则uo为尖脉冲。
（2）集成运算放大器同相输入端和反相输入端的输 入电流等于零（虚断）因为理想集成运算放大器的 rid→∞，所以由同相输入端和反相输入端流入集成运算 放 大器的信号电流为零，即 i i ≈0
u u
图9-3 理想集成运算放大器 的符号
图9-4 集成运算放大器的电 压传输特性
集成电路运算放大器36页
01
02
03
04
信号放大
将传感器输出的微弱信号进行 放大，提高信号的幅度。
信号滤波
对传感器输出的信号进行滤波 处理，消除噪声和干扰。
信号线性化
将传感器输出的非线性信号通 过集成电路运算放大器进行线 性化处理，提高测量精度。
信号比较
将传感器输出的模拟信号与预 设阈值进行比较，输出相应的
开关信号。
在音频信号处理中的应用
集成电路运算放大器
02
的工作原理
输入级
01
02
03
差分输入
运算放大器采用差分输入 方式，将两个输入信号进 行减法运算，提高了抗干 扰能力和共模抑制比。
放大器
输入级通常包含一个三极 管或场效应管组成的放大 器，对差分输入信号进行 放大。
射极跟随器
输入级通常采用射极跟随 器作为输出级，以减小信 号的输出阻抗，提高信号 的驱动能力。
时序控制
在数字电路中，集成电路运算放大 器可以用于产生各种时序控制信号， 如时钟信号、复位信号等。
电压偏置
为数字电路中的逻辑门提供适 当的偏置电压，以调整逻辑门 的阈值电压和性能参数。
电流源和电压源
利用集成电路运算放大器可以 构成各种电流源和电压源，为
数字电路提供稳定的电源。
在传感器信号处理中的应用
THANKS.
确保信号的质量和稳定性。
集成电路运算放大器的历史与发展
历史
集成电路运算放大器的概念最早由美国科学家在20世纪60年 代提出，随着半导体技术和集成电路工艺的发展，集成电路 运算放大器逐渐成为电子工程领域的重要器件。
发展
随着技术的不断进步，集成电路运算放大器的性能不断提高 ，功耗不断降低，集成度不断提高，应用领域不断扩大。目 前，集成电路运算放大器已经广泛应用于信号处理、通信、 音频、医疗、工业控制等领域。
集成运算放大电路全篇
Y0 Y1 Y2 Y3 B
注：式中Aod为差模开环放大倍数。
二、 集成运放中的电流源电 路
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
+VCC
IR
B IC0
T0
R 2IB
A
IB0
IB1
IC1 T1
UBE0= UBE1， β0=β1=β， IC0=IC1=IC= βIB ， IC1为输出电流， IR为基准电流。
基准电流表达式：
IR
用
uP
集成运放组成方框图：
输入级
uN
中间级
输出级 uO
偏置电路
1) 输入级 又称前置级，常为双输入高性能差分放大电路（高Ri 、大Ad、 大KCMR、静态电流小）。输入级的好坏直接影响着集成运放的大多数性能 参数。
2) 中间级 主放大器，使集成运放具有较强的放大能力，多采用共射 （或共源）放大电路。放大管经常采用复合管，以恒流源做集电极负载。
R`3
C`1 R`3
2.1k
2.1k
R`5 240k
C`1
R`4 25k
R`5 240k
－ ＋
R7 100k
－∞ A3
(以下电路同上，仅C1、C2 值不同，电路从略）
图5.6 十五段优质均衡器
(2) 当R4的滑动触头移到最左边时，其电路如图8.7（a）所示。
C1
R3
R3
C2 R5
R4 R5
－∞
R6
B点的电流方程为：
IR
IB2
IC
IC2
1 2
IC2
2
2
2 2
2
I
C
2
IC2
(1
集成运算放大器的组成及各组分功能叙述
集成运算放大器的组成及各组分功能叙述集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种高增益、差分输入、单端输出的电子放大器。
它由多个晶体管、电阻、电容等元件组成，通过集成电路技术将这些元件集成在一块芯片上。
集成运算放大器广泛应用于模拟电路中，具有放大、滤波、积分、微分等功能。
集成运算放大器的组成主要包括差分输入级、差动放大级、输出级和电源级等组分。
差分输入级是集成运算放大器的第一级，它由两个晶体管组成。
其中一个晶体管的基极接收输入信号，另一个晶体管的基极接收反向输入信号。
差分输入级的主要功能是将输入信号转换为差分信号，以便后续的差动放大。
差动放大级是集成运算放大器的核心部分，它由多个晶体管组成。
差动放大级的输入端接收差分信号，经过放大后输出到输出级。
差动放大级的主要功能是放大差分信号，同时具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
输出级是集成运算放大器的最后一级，它由一个晶体管和一个负反馈电阻组成。
输出级的输入端接收差动放大级的输出信号，经过放大后输出到外部负载。
输出级的主要功能是将差动放大级的输出信号放大到足够的幅度，以驱动外部负载。
电源级是集成运算放大器的电源部分，它由多个晶体管和电阻组成。
电源级的主要功能是为差动放大级和输出级提供稳定的工作电压，以保证集成运算放大器的正常工作。
除了以上主要组分外，集成运算放大器还包括偏置电流源、偏置电压源、补偿电容等辅助组分。
偏置电流源用于提供差动放大级的偏置电流，以保证差动放大级的工作点稳定。
偏置电压源用于提供差动放大级的偏置电压，以保证差动放大级的工作在线性区。
补偿电容用于提供频率补偿，以保证集成运算放大器在高频时具有稳定的增益。
集成运算放大器的各组分功能可以总结如下：1. 差分输入级：将输入信号转换为差分信号。
2. 差动放大级：放大差分信号，并具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
3. 输出级：将差动放大级的输出信号放大到足够的幅度，以驱动外部负载。
集成运算放大器(压控电流源)运用电路及详细解析
微分器的电路结构与积分器类似，包括集成运算放大器、 电容和反馈电阻。
微分器在信号处理、控制系统和电子测量等领域有广泛 的应用。
06 结论与展望
结论总结
01
集成运算放大器(压控电流源)在电路中具有重要作用，能够实现信号的放大、运 算和处理等功能。
02
通过对不同类型集成运算放大器(压控电流源)的特性、应用和电路设计进行比较 ，可以更好地选择适合特定需求的集成运算放大器(压控电流源)。
差分输入电路
总结词
差分输入电路是一种较为特殊的集成运算放大器应用电路，其输出电压与两个输 入电压的差值呈线性关系。
详细描述
差分输入电路的输出电压与两个输入电压的差值呈线性关系，适用于信号比较、 差分信号放大等应用。这种电路具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，能够有效 地减小外界干扰对信号的影响。
03 压控电流源的应用电路
详细描述
反相输入电路的输出电压与输入电压呈反相关系，即当输入 电压增加时，输出电压减小，反之亦然。这种电路具有高输 入阻抗和低输出阻抗的特点，适用于信号放大、减法运算等 应用。
同相输入电路
总结词
同相输入电路是一种较为简单的集成运算放大器应用电路，其输出电压与输入 电压呈同相关系。
详细描述
同相输入电路的输出电压与输入电压保持一致，适用于信号跟随、缓冲等应用。 这种电路具有低输入阻抗和低输出阻抗的特点，能够提高信号的驱动能力。
积分器可以将输入的电压信号 转换成电流信号，再通过负载 电阻转换成电压信号，实现信 号的积分运算。
案例三：微分器的应用
微分器是集成运算放大器的另一种应用可以将输入的电压信号转换成电流信号，再通过 负载电阻转换成电压信号，实现信号的微分运算。
运算放大器
(2) 两个输入端之间的电压为零。 v vo AV (v p vn ) (v p v n ) o 由 可得 Av 由于在线性运用时，运放的输出电压vO总是有限值（不可能 超过所供给的直流电源电压值)。而且,在理想条件下有 Av = ， 故可认为差动输入电压 (v p v n ) 即 v p vn
2
2.4 基本运算 电路应用
R2
2
A2
vo2
利用叠加原理，当vi2=0时，A2为反相放大电路， 由vo1产生的输出电压
R22 R22 R21 v' o 2 v o1 (1 )v i1 R2 R2 R1
当vo1=0时，A2为同相放大电路，由vi2产生的输出电压
v''o2 (1 R22 R 22 )( )v i 2 R2 R2 R22
小信号等效电路
2.2 理想运放
运算放大器的“虚短路”概 念 有了上述理想条件，运放在线性运用时可被认为：
(1) 输入电流为零。既然把运放的输入电阻看作无限大，那么它 的输入端就相当于开路，故此它就不会从外部电路吸取任何电流 了，所以，对于一个理想运放来说，不管是同相输入端还是反相 输入端，都可以看作不会有电流输入，即 in i p 0
求差电路
从输入端看，当电路中R1=R2,R3=Rf时，利用“两虚”的概 念，有i2=-i1，则输入电压vs1-vs2=i2R2+(-i1R1)=2i2R1，所以
v s 2 v s1 Ri 2R1 i2
输出电阻Ro
Ro ro 0
2.4 基本运算 电路应用
分析（2）
u i2
R1 － ＋
15kΩ
Av vo
可见，在图(c)中，vo只与电 15kΩ 源电压和分压电阻有关，其精度 和稳定性较高，可作为基准电压。
什么是运算放大器它在电子电路中的作用是什么
什么是运算放大器它在电子电路中的作用是什么运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种集成电路芯片，广泛应用于电子电路中。
它以高增益和宽带宽特性而著称，可以在信号处理、信号放大、滤波和数学运算等方面起到重要的作用。
运算放大器的基本结构包括差分输入级、电压放大级和输出级。
差分输入级负责对输入信号进行差分放大，电压放大级负责对差分放大后的信号进行进一步放大，输出级负责将放大后的信号驱动至负载端。
运算放大器的作用主要体现在以下几个方面：1. 信号放大：运算放大器以其高增益特性，可以对微弱的输入信号进行放大，使其达到可以被后续电路处理的水平。
这在信号传输和处理中非常重要，在各类电子设备中广泛应用。
2. 数学运算：运算放大器可以通过反馈电路实现各种数学运算，如加法、减法、乘法、除法等。
通过合理的电路设计和连接方式，可以将运算放大器构成运算器、积分器、微分器等基本数学模块，方便实现各种复杂的信号处理算法。
3. 滤波器：运算放大器可以与电容、电感和电阻等元件组成电路，实现各种滤波功能。
根据不同的电路连接方式和参数设置，可以设计出低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等不同类型滤波器，对不同频率的信号进行筛选和处理。
4. 线性调节器：运算放大器通常具有高输入和高输出阻抗，可以将输入信号以较低的输出阻抗驱动至后续电路。
这对于电压和电流的线性调节非常有帮助，能够提高信号传输的质量和稳定性。
除了以上几个基本作用，运算放大器还可以用于比较器、振荡器、模数转换器等应用中。
通过改变反馈电路的连接方式和参数设置，可以使运算放大器具备不同的功能，满足不同的电路设计需求。
综上所述，运算放大器作为一种重要的电子元件，具有信号放大、数学运算、滤波和线性调节等多种作用。
它在电子电路中的应用非常广泛，为各类电子设备的正常运行和优化性能提供了有效的支持。
通过合理的使用和设计，可以充分发挥运算放大器的特性，实现更加精确和高效的信号处理。
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集成电路运算放大器概述 集成电路中的电流源 差分式放大电路 集成电路运算放大器的主要参数
*6.5 专用型集成电路运算放大器 *6.6 放大电路中的噪声与干扰
6.1 集成运算放大器概述
集成电路:
将整个电路的各个元件做在同一个半 导体基片上。
集成电路的优点：
工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、 功耗小。
2. 直接耦合放大电路 存在的问题
a. 零 点 漂 移 ：输入短路时，
输出仍有缓慢变化的电压产生。
温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益 温漂指标： 折算到输入端的等效输入漂移电压值。 b.前后级Q点相互影响
主要原因： 温度变化引起，也称温漂（电源电压波动也是原因之一
例如 假设
漂移
10 mV+100 uV
调制解调方式。如“斩波稳零放大器”
4. 差分式放大电路中的一般概念
vid = vi1 vi2 差模信号
差模信号输出 1 vic = (vi1 vi2 ) 共模信号 +
+ vid -
差放
AVD
AVC
共模信号输出 vod = 差模电压增益 vid voc = 共模电压增益 vic
2
vi1
-
集成电路的分类：
模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路；
集成电路内部结构的特点
1. 电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差 方向一致，温度均一性好。 2. 电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20 千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件 代替或外接。 3. 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接。
直流等效电阻小，交流等效电阻很大，且具有良好的 恒流特性。 （电流源的恒流特性决定于电流源输出电阻的大小， 输出电阻越大，恒流效果越好）
1. 镜像电流源
恒流特性
VBE2 = VBE1 I C2 = I C1 I REF I E2 = I E1
VCC VBE VCC = R R IC2看作IREF的镜像。
对于此电路 Rc 就是镜 像电流源的交流电阻，
因此增益为
RL AV = rbe
放大管
比用电阻Rc作负载时提高了。
end
例题
定性分析电路,说明T1,T2在电路中的作用.
6.3 差分式放大电路
6.3.1 概述
直接耦合放大电路 零点漂移
差分式放大电路中的一般概念
6.3.2 基本差分式放大电路
反映差放抑制共模信号的能力
4. 二极管一般用三极管的发射结构成。
运算放大器的方框图
输入端
输入级
中间级
输出级
输出端
偏置电路
对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri 尽可能大。
对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。
对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足 够的输出电流io 。即输出阻抗 ro小。
电路组成及工作原理 主要指标计算 抑制零点漂移原理 几种方式指标比较
6.3.3 FET差分式放大电路 6.3.4 差分式放大电路的传输特性
6.3.1 概述
1. 直接耦合放大电路
既可放大直流信号 ，也可放 大交流信号 鉴于集成工艺难以制作电感 和较大的电容，集成运算放 大器都要采用直接耦合方式
漂移 1 V+ 10 mV
AV1 = 100, AV2 = 100, AV3 = 1 。
若第一级漂了100 uV，
则输出漂移 10 mV 。
若第二级也漂 了100 uV，
漂了 100 uV 漂移 1 V+ 10 mV
则输出漂移 1V+10 mV 。 第一级是关键 3. 减小零漂的措施
用非线性元件进行温度补偿 采用差分式放大电路
所以IC2也很小
3. 多路电流源
IE Re IREF Re IE 1 Re 1 IE 2 Re 2
IC 1 IE1 IREF Re/ Re 1,
IC 2 IE 2 IREF Re/ Re 2
4. 电流源作有源负载
镜像电流源
共射电路的电压增益为：
( Rc // RL ) o AV = rbe Vi
+ vi2 -
+ vo -
+
+ vo2 -
vo1
-
差分式放大电路输入输出结构示意图
总输出电压 vo
= vod voc AVD vid AVC vic
vid vi1 = vic 2
根据上面两式有
K CMR
AVD KCMR (dB) = 20lg AVC
AVD = 共模抑制比 AVC
vid vi2 = vic 2
由图可知，
I REF IC 1 2 I B
IC 2 2 IC 2 2 IC 2 (1 )
越大，集电极电流 I C 2 与基准电流的偏差越小。 例， =100时，两者的偏差为2%
1. 镜像电流源
交流电阻 （可由小信号等效 电路计算） V Ro = T IT 由于 T2 的集电 极电 流基本不变。所以交流量 0 I
通用型集成电路运算放大器
简化电路
end
运放的特点：
ri 大: 几十k 几百 k KCMRR 很大
理想运放： ri
KCMMRR
ro 小：几十 几百 A o 很大: 104 107
运放符号： u－ u+
ro 0 Ao
－＋
＋
Ao
uo
u－ u+
－
＋
uo
国际符号
国内符号
6.2 集成电路中的恒流源
镜像电流源
微电流源
多路电流源 电流源作有源负载
电流源电路不仅可用作各种放大电路的恒流偏置
(为放大电路提供稳定的偏置电流)， 而且可用它取代电阻作为放大器的负载，是集成 运放中应用最广泛的单元电路之一。
电流源的要求：有足够大的动态内阻；对温度的敏感 度极低；能对抗电源电压或其他外因的变化。归纳起 来就是电流源电路应具有不受外界因素影响的恒流特 性。 电流源种类很多，但有一个共同的特点即
T
V Ro = T IT
一般Ro在几百千欧以上
1. 镜像电流源
精度更高的镜像电流源
由于增加了 T3，
减小 IB 对 IREF 的分流 ，
提 高 了 IC2 与 IREF 互 成
镜像的精度。
2. 微电流源
I C2 I E2
VBE1 VBE2 Re2 VBE Re2
由于 VBE 很小，