运放实验基础.ppt
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13
运放工作在线性区的条件是必须引入负反馈：
这是由于，当 |uo |<Uopp时，运放工作在线性区，输 入电压和输出电压有线性关系：
uo = Aod（u+– u–)
由于Aod→∞，在无负反馈（开环）情况下，只要 u+-u- 有一点点输入，uo就会达到正饱和+UOPP 或负饱 和-UOPP 。由于干扰的影响，很难使运放在开环时工作 在线性区。引入负反馈，可减少净输入电压 u+-u- , 使 uo<± Uopp ,运放才可以工作在线性区。
29
分析方法2：利用叠加原理
减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相
比例运算电路的叠加。
uo
RF R1
ui1
uo
(1
RF R1
)u
(1RF) R1
R3 R2 R3
ui2
RF
+ ui1
–
+ ui2 –
R1 R2
u+
– +
R3
+
uo+ –
uo uo uo
(1R RF 1)R2R 3R3ui2R RF 1ui1 30
RF
R1 +
ui1
+ ui2
R2
––
– +
+
R3
①一般：
② 如果取 R1 = R2 ，R3 = RF
+ uo
则： uo R RF 1 (ui2ui1)
–
输出与两个输入信号
的差值成正比。
uo(1R R F 1)R 2R 3R 3ui2R R F 1ui1
动画
③ 如 R1 = R2 = R3 = RF 则u： oui2ui1
运算放大器祥解ppt课件
１.2.1 集成运算放大器的组成
+
输入
-
差分放大电路 输入级
中间放大级
互补输出级
输出
偏置电路
特点 ①输入级采用差分放大电路，共模抑制比 和 输入电阻很高。 ②中间级多为差分电路和高增益放大器 ，起电压放大作用。 ③输出级采用互补对称放大电路和射极输出器，ro很小，带负载能力很强。 ④直接耦合的多级放大电路，电压放大倍数很高。
o
i2
i1 减法电路
.
1．积分运算电路
i2
C
R -∞
即是电容C 的充电电流
△
ui
i1
+
+
uo
பைடு நூலகம்
R
当输入信号ui是阶跃信号 UI，且电容C 初始电压为零， 则当t≥0时
.
2．微分运算电路
i2 i1 ui C
R
R
△
-∞
+
+
uo
ui U
O
-uo
O
t (a) t (b)
uoRi2Ri1RCdduti
.
4 集成运放的使用
压控放大器以及其它特殊功能放大器等。
.
１.1.3 运算放大器
•集成为一个芯片的，由晶体管组成的直接耦合型，开环多级放大 电路。 •开环增益很大，不能直接作为放大器，需要外部反馈网络配合。 •最常见：差分输入、单端输出的标准运放。 •另一种：差分输入、差分输出的全差分运放
.
.
.
1.2 集成运算放大器的电路组成
放大电路A
正向传输
xo
xd xi xf
反馈网络F 反向传输
.
分类： 按交直流性质反馈分为交流反馈、直流反馈和交直流反馈。 反馈信号只有交流成分时为交流反馈， 反馈信号只有直流成分时为直流反馈， 既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。 实际放大电路中，一般同时存在直流反馈和交流反馈。
《运算放大器基础》课件
介绍运算放大器在实际使用中的注意事项，涵盖输入信号范围、供电电压、电源噪声等方面。
运算放大器的保护措施
讨论如何保护运算放大器，避免故障和损坏，包括过压和过流保护电路的设计。
运算放大器的未来发展趋势
预测运算放大器领域的未来趋势，探讨新技术和应用的可能性，引发学习者对未来的思考。
1
运算放大器基础知识的复习
回顾运算放大器的基本概念、电路和特
运算放大器在实际应用中的作用
2
性，加深学习者对运算放大器基础知识 的理解。
探讨运算放大器在各种电子设备和系统
中的重要作用，从测量仪器到通信系统
ห้องสมุดไป่ตู้等。
3
运算放大器的未来发展趋势
展望运算放大器领域的未来，讨论当前 的研究和发展方向，引发对未来技术的 思考。
《运算放大器基础》PPT课件
# 运算放大器基础 ## 什么是运算放大器？ - 运算放大器概述 - 运算放大器的分类 ## 运算放大器的电路和特性 - 运算放大器的电路结构 - 运算放大器的输入电阻和输出阻抗 - 运算放大器的增益 - 运算放大器的共模抑制比和过载电压 ## 运算放大器的应用 - 运算放大器的基本应用 - 运算放大器的信号选择电路
运算放大器的振荡器电路
介绍运算放大器作为振荡器的电 路原理，讨论其稳定性与频率控 制方法。
运算放大器的比较器电路
探究运算放大器作为比较器的应 用场景，详细解释其基本原理和 工作方式。
运算放大器的设计案例
通过实例展示运算放大器的应用， 讲解设计过程和注意事项，帮助 学习者理解实际应用中的挑战。
运算放大器的使用时注意事项
运算放大器的保护措施
讨论如何保护运算放大器，避免故障和损坏，包括过压和过流保护电路的设计。
运算放大器的未来发展趋势
预测运算放大器领域的未来趋势，探讨新技术和应用的可能性，引发学习者对未来的思考。
1
运算放大器基础知识的复习
回顾运算放大器的基本概念、电路和特
运算放大器在实际应用中的作用
2
性，加深学习者对运算放大器基础知识 的理解。
探讨运算放大器在各种电子设备和系统
中的重要作用，从测量仪器到通信系统
ห้องสมุดไป่ตู้等。
3
运算放大器的未来发展趋势
展望运算放大器领域的未来，讨论当前 的研究和发展方向，引发对未来技术的 思考。
《运算放大器基础》PPT课件
# 运算放大器基础 ## 什么是运算放大器？ - 运算放大器概述 - 运算放大器的分类 ## 运算放大器的电路和特性 - 运算放大器的电路结构 - 运算放大器的输入电阻和输出阻抗 - 运算放大器的增益 - 运算放大器的共模抑制比和过载电压 ## 运算放大器的应用 - 运算放大器的基本应用 - 运算放大器的信号选择电路
运算放大器的振荡器电路
介绍运算放大器作为振荡器的电 路原理，讨论其稳定性与频率控 制方法。
运算放大器的比较器电路
探究运算放大器作为比较器的应 用场景，详细解释其基本原理和 工作方式。
运算放大器的设计案例
通过实例展示运算放大器的应用， 讲解设计过程和注意事项，帮助 学习者理解实际应用中的挑战。
运算放大器的使用时注意事项
第十一章运算放大器-PPT精品
2. 开环差模电压增益 Auo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo
愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。
3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 愈小愈好 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM
运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值， 运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。
称反相输入端“虚
输以出后的如另不一加端说均明为，地输()入。、地特”点—uo
因要求静态时u+、 u– 对
地电阻相同， 所以平衡电阻 R2 = R1 // RF
Auf
反相输入的重要
RF R1
ui
uo RF
ui
R1
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2. 同相比例运算 （1）电路组成
RF
R1 u– –
+
+ ui
R2 u+ +
–
（2）电压放大倍数
因虚断，所以u+ = ui
u
R1 R1 RF
uo
+ 因虚短，所以 u– = ui ， uo 反相输入端不“虚地”
–
uo
(1
RF R1
)ui
因要求静态时u+、u对地 电阻相同，
偏置电路是为各级提供合适的工作 电流。
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反相 输入端
u–
u+
同相 输入端
输入级
+UCC 输出端
uo 中间级 输出级 –UEE
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左图所示为μA741集成运算放大器的芯片实物外形图
愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。
3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 愈小愈好 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM
运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值， 运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。
称反相输入端“虚
输以出后的如另不一加端说均明为，地输()入。、地特”点—uo
因要求静态时u+、 u– 对
地电阻相同， 所以平衡电阻 R2 = R1 // RF
Auf
反相输入的重要
RF R1
ui
uo RF
ui
R1
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2. 同相比例运算 （1）电路组成
RF
R1 u– –
+
+ ui
R2 u+ +
–
（2）电压放大倍数
因虚断，所以u+ = ui
u
R1 R1 RF
uo
+ 因虚短，所以 u– = ui ， uo 反相输入端不“虚地”
–
uo
(1
RF R1
)ui
因要求静态时u+、u对地 电阻相同，
偏置电路是为各级提供合适的工作 电流。
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反相 输入端
u–
u+
同相 输入端
输入级
+UCC 输出端
uo 中间级 输出级 –UEE
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左图所示为μA741集成运算放大器的芯片实物外形图
运放原理介绍PPT学习教案
)v
s
(1
Rf R1
)v
因
输入电阻
i 0
因深度电压负反馈 ，
输出电阻
Ri
Ro 0
第5页/共44页
▪ 同相跟随器
因 v v
由图得
vo v vs
由于 所以，同相跟随器性能优于射随器。
Avf 1 Ri Ro 0
+-
v
s
归纳与推广
当R1 、Rf为线性电抗元件时，在复频域内：
反相放大器
o
RRR v
43L
o
由图
vB2
vBE2
vBE1
VT
ln
iC2 iC1
2.3VT
lg
iC2 iC1
（很小）
由于
iC1 vs / R1
iC2 (VCC vB2 ) / R2 VCC / R2
则
vB2
2.3VT
lg
iC1 iC2
2.3VT
lg(
R2 R1VCC
vs )
vo
(1
R3 R4
)vB2
仪器放大器是用来放大微弱差值信号 的高精 度放大 器。
特点：KCMR很高、 Ri 很大， Av 在很大范围内可调。
三运放仪器放大器
由
得
v v
由
i 0
iG
vI1 vI2 RG
得
vo1 vo2 iG (R1 R2 RG )
由减法器A3得：
vo
R4 R3
vo1
(1
R4 ) R3
R6 R5 R6
输出电阻
Ri R1
Ro 0
第4页/共44页
▪ 同相放大器
大二电工学运算放大器ppt课件
特例：当RF=R1时，uo= -ui ，称为反号器， 或反相器。
〔3〕反向比例运算电路的反响分析
反响信号使净输入
信号减小—负反响RF
反响电路直接从输 出端引出—电压反响
+ R1－
ui
– +
+
－+ uo
– R2
–
分析阐明该电路为电 压并联负反响电路
输入信号和反响信号加在 同一输入端—并联反响
结论：
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，将引见几种数字集 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响网络，可 以组成多种运算电路，模拟数学运算，还广泛用于信 号处置、波形发生等电路中。
称电压跟随器或同号器。
– +
+
++
uo
ui
–
–
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。
〔3〕同相输入电路的的反响分析
反响信号使净输入 信号减小—负反响
RF
R1 –
+
+
+
ui R2
–
输入信号和反响信号分别 加两个输入端—串联反响
反响电路直接从输 出端引出—电压反响
取
R2 = R1 // RF
由后述计算可知，R2 与运算公式无关 。
〔2〕电压放大倍数
if RF
+ ui
运算放大器基本原理PPT课件
① A
uo为有限值，则ud=0 ,即u+=u-，两个 输入端之间相当于短路(虚短路)
② Ri ③ Ro 0
i+=0 , i－=0。 即从输入端看进去，元件 相当于开路(虚断路)。
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5.2 比例电路的分析
1. 倒向比例器
运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件
(R、C等)，使其工作在闭环状态。
重点
（1）理想运算放大器的外部特性； （2）含理想运算放大器的电阻电路分析； （3）一些典型的电路；
第1页/共26页
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5.1 运算放大器的电路模型
1. 简介
运算放大器
是一种有着十分广泛用途的电子器件。最早 开始应用于1940年，1960年后，随着集成电路技 术的发展，运算放大器逐步集成化，大大降低了 成本，获得了越来越广泛的应用。
ui
Rf R1
ui
表明
uo / ui只取决于反馈电阻Rf与R1比值，而与放大器 本身的参数无关。负号表明uo和ui总是符号相反(倒向 比例器)。
第13页/共26页
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注意 以上近似结果可将运放看作理想情况而得到。
由理想运放的特性：
①根据“虚短”：
u+ = u- =0， i1= ui/R1 i2= -uo /Rf
GL) ui
第12页/共26页
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uo
un2
G1 Gf
Gf
( AGo
Gf
)
Gf (AGo Gf ) (G1 Gi Gf )
( Gf
Go
GL )
ui
因A一般很大，上式分母中Gf(AGo-Gf)一项的值
运算放大器测试原理培训ppt课件
C、开关K4置“地” (或规定的参考电压) 。
d、方法A—直流测试法。
1 、 输 入 端 施 加 规 定 的 直 流 共 模 信 号 电 压 VIC+， 在 辅 助 放 大 器 A
的输出2、端输测入得端电施压加VL规6。定的直流共模信号电压VIC- ，在辅助放大器A
的 输 出 端 测 得 电 压 VL7 。
➢ 测试原理图
➢ 测试程序 a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。
b、电源端施加规定的电压。
c、 开 关
” (或
d、 开 关
闭 合，
出端 测 得 电压 V
e、 开 关
断 开，
出端 测 得 电压 V
由下
出 I IO ：
I/ ( R
) /R ]
➢ 注意事项 R、RI、RF应满足下列要求：
IIO .R >> VIO
IIO . [RI . RF/(RI+RF)] 《 VIO；
RF . VIO<VOPP 。
其中，IIO是被测器件的输入失调电流； VOPP是辅助放大器的输出峰-峰电压。
RI和RF的精度决定了测试精度。
(返回)
n 输入失调电流IIO
➢ 定义： 使输出电压为零 (或规定值) 时，流入两输入端的电流之差。
C、交流共模信号的频率应足够低。
(返回)
n 电源电压抑制比KSVR
➢ 定义： 电源的单位电压变化所引起的输入失调电压的变化率。
➢ 测试原理图 KSVR的测试原理图
➢ 测试程序 a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。 b、开关K4置“地” (或规定的参考电压) 。
c、开关K置“1”，在辅助放大器A的输出端测得电压VL8。 d、开关K置“2” (即正、负电源电压绝对值同时增大△V) ，在
d、方法A—直流测试法。
1 、 输 入 端 施 加 规 定 的 直 流 共 模 信 号 电 压 VIC+， 在 辅 助 放 大 器 A
的输出2、端输测入得端电施压加VL规6。定的直流共模信号电压VIC- ，在辅助放大器A
的 输 出 端 测 得 电 压 VL7 。
➢ 测试原理图
➢ 测试程序 a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。
b、电源端施加规定的电压。
c、 开 关
” (或
d、 开 关
闭 合，
出端 测 得 电压 V
e、 开 关
断 开，
出端 测 得 电压 V
由下
出 I IO ：
I/ ( R
) /R ]
➢ 注意事项 R、RI、RF应满足下列要求：
IIO .R >> VIO
IIO . [RI . RF/(RI+RF)] 《 VIO；
RF . VIO<VOPP 。
其中，IIO是被测器件的输入失调电流； VOPP是辅助放大器的输出峰-峰电压。
RI和RF的精度决定了测试精度。
(返回)
n 输入失调电流IIO
➢ 定义： 使输出电压为零 (或规定值) 时，流入两输入端的电流之差。
C、交流共模信号的频率应足够低。
(返回)
n 电源电压抑制比KSVR
➢ 定义： 电源的单位电压变化所引起的输入失调电压的变化率。
➢ 测试原理图 KSVR的测试原理图
➢ 测试程序 a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。 b、开关K4置“地” (或规定的参考电压) 。
c、开关K置“1”，在辅助放大器A的输出端测得电压VL8。 d、开关K置“2” (即正、负电源电压绝对值同时增大△V) ，在
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0
x
Xi 变量
xi
GND
X ＝2－2Y
yo
xo
比较器
V=0
13
4.4解题思路1
运算方程：Y=2X+4 ，X=2-2Y y=(40/20)x-(-2)(40/20)
UXi V=-1.08723
交流信号
AMP=2 FREQ=500 OFFSET=0 TD=500u THETA=0
SW-SPDT
直流信号 VALUE=-2
⑧文氏电桥振荡器：振荡频率fo=1/2πRC。
①运放 标准符号:
②运放 常用符号:
1
2. 典型单运放UA741的介绍: 1)运放UA741引脚排列:
7:正电源;4:负电源;
2:反相输入端;3:同相输入端; 6:输出端; 1与5脚补偿调零端。
2)图-1UA741的内部电路
0.恒流源偏置电路 ： 恒流源:R39k.Q11.Q12. 输入级:(Q8.Q9). 中间放大级:(Q12.Q13) . 输1.差出动级输: Q入1级6. 还：可Q1消.Q除3， 交Q2越.Q失4差真动。输入。Q5Q有制2QQ.711中高比5恒6间..输。QQ流放11入源39大电恒放主级阻流大动：及主电负共动路载模负,，抑载具. 3C.输30出p补级偿：，稳定信号。 Q14.Q20采用互补推挽 输出， Q17过载保护, Q4.1运6放又调作零Vb：e倍在增1.5器脚消接 除电交位越器失,消真除。失调误差.
用观测积分电路输入信号 ui 与
输出信号uo 电压及波形相位。
注意采用直流耦合方式！
表-2 积分电路实验表
C R t ui uo ui/uo (uf) (k) (ms) (v) (v) 波形
0.01 10 0.5 1
0.047 10 0.5 1
Rf=100k
R1 10 k
+12 v
②- ⑦ 6 uo
(40/20)xi-(40/20)xo=0?
14
1. 给定条件及具体要求：
解二元一次方程组： y1＝ 2 x＋ 4
解题思路 2
y2＝ 1－0.5x
通过运算电路输入满足两方程的常量； 调输入变量xi,使运算y1y2两方程输出 相等。解为相应的xi、yo。
U常量
y1 ＝2X ＋4
Xi
变量 y2 ＝1－0.5x
当τ与T/2 相当,初值=0 : uo≈- ui*t/(R1*C)
⑤.同相放大器： uo= [1+(Rf/R1)] *ui
*⑥差动放大器:
uo = - (Rf/R1) *ui1+[1+(Rf/R1)] *[R3/ (R2+R3)]ui2
⑦微分电路：
uo=-RF*C*dui/dt
当fi<1/2 π RSC时: uo=- RF*C*ui/t
R16
25k
R17
*4.5 反相半波整流与全波整流电路
Uo
R15(1)
AMP=2 OFFSET=0 FREQ=500 PHASE=0
THETA=0
ui
R15
10k
R26
10k
R12
10k
R14
10k
50k -15v
5
1
4
U2
2
3 UA741
6
R24
2k
7
+15v R13
Uo1
U4(V-)
50k
4
1
5
8765 UA741
●1 2 3 4
2
3. 基本运算电路
输入电阻：Ri＝R1
3.1 反相比例运算电路 输出电阻：Ro＞0
Rf=100k
uo=－ (Rf/R1)*ui
按图-2 电路接线，从信
ui
号发生器输入f =1 khz的正
弦波.
信
改变ui的大小，用示波 号 ch1
器的ch1与ch2测量ui与uo 源
起振时：电阻大 负反馈小；
振荡幅值大时： 电阻小负反馈大， 整形限幅。
+
-
AM
FM
SW2
A B C D
文氏电桥振荡器
SW1
Rb
10k
D2
1N4001
D1
C2 RV 0.1u
1N4001
47%
15v
R1
3k
up 20k
3
7
U1 6
uo
2
UA741
C1
R2
5
1
4
3k
Ra
0.1u
5.1k
-15v
12
4.1 设计实验任务与要求： 4.运放的线性应用
测量值 uo
5.对实验数据作误差分析（略）
6.重要提示：对于运放电路在交流测试时发现的自激现象 (约 200-500khz，1.5V)，可在运放输入/输出端(2-6脚)间并联 0.01u电容消除！
18
Y ＝2X ＋4
1) 任务：设计运放解二元一次方程组的运算电路. X ＝2－2Y
2) 要求：运用加法运算、减法运算和比例运算。
4.2. 设计思路1：
Y
通过运算电路输入满足两方程的常量；
y=4+2x
调输入变量xi,使通过y.x两方程输出xo与
其相等。解为相应的xi、yo。
U常量
x＝2－2y
Y ＝2X ＋4
UXI
0.00
0.00
20k
R6
40k
4
1
RF2 -15v
5
UXO
+0.85
AC Volts
-1.09 Volts
AC Volts
Volts
40k
+15v
U3 比较 uxi-uxo=
7
3
2 UA741
6
5
1
4
R7 -15v
40k
UY1-UY2
+0.01
AC Volts
x=-(-2)(40/40)-(40/20)y
表-3 反相加法运算与反相减法运算实验表
输入 uipp(mv)
ui1=400 ui2=200
反相加法输出uopp(v)
计算值
测量值
Au=
uo uo Au
反相减法输出uopp(v)
计算值
测量值
Au=
uo
uo
Au
ui1=300 ui2=150
6
③.反相比例加法器：
ui1 R1=10 k ui
uo=－[(Rf/R1)*ui1＋(Rf/R2)*ui2]
RVX 2k
61%
R3
40k
R1
20k
R2
20k Ub V=-1.81054
R4
20k
R5
15v
U1 y=2x+4
7
3
2 UA741
6
UY V=1.44955
UY
+1.13
AC Volts
5
1
4
RF1-15v
40k
R9
40k
R10
15v
7
U2
3
x=2-2y
2 UA741
6
20k
R8
20k UXo V=-1.08523
表-4 微分电路实验表
C Rf t ui
(uf) (k) (us) (v)
0.01 100
uo(v)
计算值 测量值
11
⑧.文氏电桥振荡器：振荡频率fo=1/2πRC； 正反馈电路：RC串并选频网络决定RC振荡器的振荡频率fo。 负反馈电路：Ra和Rb决定起振条件，调节波形与稳幅控制。
Rb并联二极管： 正向非线性电阻
3
2 UA741
6
5
1
4
R2
20k
VI V=-1.55725
-15v
RF1
40k
y1=(40/20)x-(40/20)(-2)
15v
R4
7
20k
R5
40k
R6
4
1
U2
3
2 UA741
6
5
40k
UX
+0.85
AC Volts
-0.94 Volts
RF2 -15v
20k
y2=-(20/40)(-2)+(20/40)x
Rf=100 k
100
+12 v
R2=10 k
②- ⑦
uo
ui2
AN741 ⑥ ③+ ④
100
R’ 5.1 k
-12v R'=Rf//R1//R2
图-4a 反相比例加法电路
7
④.反相比例减法器 uo=－[(Rf/R1)*ui1－ (Rf/R2)*ui2]
ui
ui1 R1=10 k
Rf=100 k
100
U1
2
3 UA741
6
D1 D2
7
U1:反相放大半波整流
U4(V+)
17
运放
U1 U2 U3
运算 表达式
表- 4 运放线性应用实验记录表
输入
反相比例加/减法输出uopp(v)
Ui/mv
第1项计算值
第2项计算值 计算值
Rf Ri Au1 Rf Ri Au2 uo
ub= ui=
ub= ui=
ub= ui=
uo Au=uo/ui
u
uo
ui
200
300
0
t
3
3.2. 积分电路
运放反相积分公式：
uo=- 1/(R1*C)∫0tuidt