运算放大器知识点
运算放大器参数详解
运算放大器参数详解运算放大器（通常简称为运放）是一种广泛应用于模拟信号处理领域的电子器件。
它被广泛应用于各种不同的电子设备中，包括音频放大器、模拟电路、数字电路等。
以下是对运算放大器参数的详细解释：1. 带宽增益乘积：这是运算放大器的一个重要指标，它等于开环带宽与开环增益的乘积。
这个参数可以用来估算运放在高频应用中的性能。
2. 开环增益：开环增益是运算放大器在没有反馈的情况下，输入电压与输出电压之比。
这是一个衡量运放放大能力的参数。
3. 最大差模输入电压：这是指运放可以接受的最大差分输入电压。
超过这个电压，运放可能会被损坏。
4. 最大共模输入电压：这是指运放可以接受的最大共模输入电压。
超过这个电压，运放可能会被损坏。
5. 最大输出电压：这是指运放在安全工作范围内可以输出的最大电压。
超过这个电压，运放可能会被损坏。
6. 电源电压范围：这是指运放正常工作所需的最小和最大电源电压。
低于最小电压，运放可能无法正常工作；高于最大电压，运放可能会被损坏。
7. 功耗：这是指运放在正常工作条件下消耗的功率。
这是一个重要的环保指标，因为电子设备的功耗直接影响到其热量产生和能源消耗。
8. 输入阻抗：这是指运放在没有反馈的情况下，输入端的电阻抗。
这个参数可以影响运放在特定应用中的性能。
9. 输出阻抗：这是指运放在没有反馈的情况下，输出端的电阻抗。
这个参数可以影响运放在特定应用中的性能。
10. 带宽增益乘积与最大带宽：带宽增益乘积是指运算放大器在特定频率下达到特定增益所需的带宽，通常以Hz为单位表示。
最大带宽是指运放在不失真的情况下可以处理的最高频率信号。
这两个参数共同决定了运算放大器处理高频信号的能力。
11. 建立时间：这是指运算放大器从启动到达到最终输出值所需的时间。
这个参数对于需要快速响应的电路设计来说非常重要。
12. 失调电压：这是指运算放大器在没有输入信号的情况下，输出端的直流偏置电压。
这个参数可能会对电路的直流性能产生影响。
运算放大器知识点总结
u otu u i1i2运算放大器知识点总结1、 部分组成偏置电路，输入级，中间级，输出级。
2、零点漂移： （1）表现：输入u i =0时，输出有缓慢变化的电压产生。
（2）原因：由温度变化引起的。
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。
（3）衡量方法：将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。
例如100,=u1A100=u2A 10000=u A如果输入等效为100uV ，漂移为1V 。
（4）减小漂移的措施： 采用差动放大电路采用温度补偿，非线性元件 3运放的输入级一般采用差动放大电路。
差动放大电路又称差分放大电路，它的输出电压与两个输入电压之差成正比。
它能较好地克服直接耦合放大器的零点漂移问题，是集成运算放大器的基本组成单元。
结构如右图：（1）对称性结构 β1=β2=β U BE1=U BE2= U BE r be1= r be2= r be R C1=R C2= R C R b1=R b2= R b（2）信号分类差模信号：i2i1id =uu u -ou VCC V EE ou V CC V EEi2uEE共模信号：)(21=i2i1icuuu+差模电压增益：idodud=uuA共模电压增益：icocuc=uuA总输出电压：icucidudocodo=uAuAuuu+=+211EEAB RRRVU+=3ABC3V7.0RUI-=2C3C2C1III==②动态恒流源等效电阻：)//1(321be33ce RRRrRrR+++=β等效，且212121//RRRRRR+⨯=（5）差动放大器输入、输出方式的接法u i1=u i2 =u ic，u id=0设u i1 ↑，u i2↑→u o1↓，u o2↓。
因u i1 = u i2，→u o1 = u o2→ u o= 0 (理想化)共模电压放大倍数A UC=0 i2i1u①双端输入双端输出共模电压放大倍数 A UC =0 差模输入电阻：()be s id 2r R R += 输出电阻：()be s id 2r R R += ②双端输入单端输出差模电压放大倍数：使用于将差分信号转化为单端输出的信号 差模输入电阻：()be id 2r R R b += 输出电阻：R 0=R C共模电压放大倍数 u i1=u i2 =u ic ， 设u i1 ↑，u i2 ↑→ i e1 ↑ ，i e1 ↑ 。
运算放大器基本知识
运算放大器基本知识
运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种特殊的电子放大器，以其性能优良、可靠性高而被广泛应用。
运算放大器由直流耦合放大器、输出级和反馈网络组成。
运算放大器的特点如下：
1. 高增益：运算放大器具有非常高的直流电压增益，通常在
10^5至10^6之间。
2. 宽频带：运算放大器在0频到几兆赫兹的频率范围内能够提供线性放大。
3. 低失调：运算放大器的失调输入电压和失调输入电流非常小。
4. 大输入阻抗：运算放大器的输入阻抗通常很大，可以达到几兆欧姆。
5. 小偏移电压：运算放大器的输入端之间的偏移电压非常小。
6. 大输出电流：运算放大器的输出电流能够达到几百毫安。
运算放大器的基本运算包括放大、求和、差分和积分等。
运算放大器的输出电压等于输入电压与输入电阻之间的乘积。
通过调节反馈网络中的电阻和电容，可以实现各种各样的运算功能。
运算放大器学习的12个基础知识点
运算放大器学习的12个基础知识点一、一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻，这个平衡电阻的作用是什么?1、为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置，芯片内部的电路通常都是直接耦合的，它能够自动调节静态工作点。
但是，如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地，它的自动调节功能就不正常了。
因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压，也无法拉低电源的电压，这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件，电路需要另外分析。
2、消除静态基极电流对输出电压的影响，大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡，这也是其得名的原因。
二、同相比例运算放大器，在反馈电阻上并一个电容的作用是什么?1、反馈电阻并电容形成一个高通滤波器, 局部高频率放大特别厉害。
2、防止自激。
三、运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果?烧毁运算放大器，有可能损坏运放，电阻能起到分压的作用。
四、在运算放大器输入端上拉电容，下拉电阻能起到什么作用?是为了获得正反馈和负反馈，这要看具体连接，比如我把现在输入电压信号，输出电压信号，再在输出端取出一根线连到输入段。
那么由于上面的那个电阻，部分输出信号通过该电阻后获得一个电压值，对输入的电压进行分流，使得输入电压变小，这就是一个负反馈。
因为信号源输出的信号总是不变的，通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。
五、运算放大器接成积分器，在积分电容的两端并联电阻RF的作用是什么?用于防止输出电压失控。
六、为什么一般都在运算放大器输入端串联电阻和电容?如果你非常熟悉运算放大器的内部电路的话，你就会知道，不论什么运算放大器都是由几个晶体管或是mos管组成。
在没有外接元件的情况下，运算放大器就是个比较器，同相端电压高的时候，会输出近似于正电压的电平，反之也一样。
但这样运放似乎没有什么太大的用处，只有在外接电路的时候，构成反馈形式，才会使运放有放大功能。
七、运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果?1、同相反相端不平衡，输入为0时也会有输出，输入信号时输出值总比理论输出值大或小一个固定的数。
运算放大器的原理及特性
运算放大器的原理及特性
运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种电子器件，通常用于放大电压信号或处理模拟电路中的信号。
它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、大共模抑制比和无穷大的带宽等特性，被广泛应用于模拟电路中。
运算放大器的基本原理是利用内部的共尺极放大器和外部的反馈电路，将输入信号放大到所需的幅度，并输出给后续电路。
运算放大器一般由差分输入级、差分放大器、输出级和电源供电电路组成。
运算放大器的主要特性如下：
1. 高增益：运算放大器具有非常高的电压增益，一般在几千到几百万之间。
这样可以放大微弱的信号到可用的幅度。
2. 高输入阻抗：运算放大器的输入端具有非常高的阻抗，使得输入信号源不会受到损耗。
3. 低输出阻抗：运算放大器的输出端具有非常低的输出阻抗，可以给后续电路提供较大的输出电流。
4. 大共模抑制比：共模抑制比是指运算放大器对共模信号的抑制能力。
运算放大器具有较高的共模抑制比，可以有效抑制共模信号的干扰。
5. 无穷大的带宽：运算放大器的带宽足够大，可以处理宽频带的信号。
6. 可调节增益：通过调整反馈电阻，可以调节运算放大器的增益。
运算放大器常常用于放大电压信号、求和运算、积分运算、微分运算等，广泛应用于滤波器、放大器、比较器、多路选择器等电路中。
运放基础知识
三、 单片集成电压比较器
比较器。这些比较器的阈 *四、 窗口比较器
值是固定的，有的只有一 个阈值，有的具有两个阈
*五、 比较器的应用
值。
一、 单门限比较器
只有一个门限的 比较器
(1)过零比较器和单门限电压比较器
•过零电压比较 器是典型的幅 度比较电路。
•其电路图和传
输特性曲线如
(a)
图所示。
(b)
时间相等，斜率绝对值
也相等，故vo为三角波。
图14.11 三角波发生器的波形
３2开４.．．在输振v出o荡1=峰周-值V期Z后：，电容C
当C始1使T放0/A2VVR电1oZ的4 md，tVvP2o略V按RRo大m12线V于性Z零上时升，，
如Tvo此1从4周RV-4o而CVmZV复V跳oZm始变，为4RRR产+12R4 R2V生V1CZZ振， 降荡。vo的上升时间和下
(3)、
I1
U R1
Ui R1
( 5)、 AUf
Uo Ui
1 Rf R1
Uo
(1
Rf R1
)U i
结论：闭环增益AUf只取决于Rf和R1 ；
而与运放本身无关。
同相比例运算电路（特例）
电路：
Rf =0
R1 =
R2 Ui
∞ Uo
当 Rf =0 ; R1 = 时：上式中的电地求出
T
2Rf C
ln(1
2R2 R1
)
图14.08 方波发生器波形图
(2)占空比可调的矩形波电路
显然为了改变输出方波的占空比，应改变电容 器C的充电和放电时 间常数。占空比可调 的矩形波电路见图14.09。
C充电时，充电电流
运算放大器设计总结.概要
一．运算放大器的基本参数1.开环电压增益A OL不带负反馈的状态下，运算放大器对直流信号的放大倍数。
电压反馈运算放大器采用电压输入/电压输出方式工作，其开环增益为无量纲比，所以不需要单位。
但是，数值较小时，为方便起见，数据手册会以V/mV或V/μV代替V/V表示增益，电压增益也可以dB形式表示，换算关系为dB = 20×logAVOL。
因此，1V/μV的开环增益相当于120 dB，以此类推。
该参数与频率密切相关，随着频率的增加而减小，相位也会发生偏移。
对于反向比例放大电路，只有当AOL＞＞R+Rf时，Vo=-Rf/RVi才能够成立。
2.单位增益带宽B1（Gain-Bandwidth Product）开环电压增益大于等于1（0dB）时的那个频率范围，以Hz为单位。
它将告诉你将小信号（～±100mV）送入运放并且不失真的最高频率。
在滤波器设计电路中，假定运放滤波器增益为1V/V，则单位增益带宽大于等于滤波器截止频率f cut-off×100。
3.共模抑制比CMRR差分电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，CMRR=|Ad/Ac|。
共模输入电压会影响到输入差分对的偏置点。
由于输入电路内部固有的不匹配，偏置点的改变会引起失调电压改变，进而引起输出电压改变。
其实际的计算方法是失调电压变化量比共模电压变化量，一般来说CMRR=ΔVos/ΔVcom，TI及越来越多的公司将其定义为CMRR=ΔVcom/ΔVos。
在datasheet中该参数一般为直流参数，随着频率的增加而降低。
4.输入偏置电流Ibias输入偏置电流被定义为：运放的输入为规定电位时，流入两个输入端的电流平均值。
记为IB。
为了运放能正常的工作，运放都需要一定的偏置电流。
IB=(IN+IP)/2。
当信号源阻抗很高时，就必须关注输入偏流，因为如果运放有很大的输入偏流，就会对信号源构成负载，因而会看到一个比预想要低的信号源输出电压，如果信号源阻抗很高，那么最好使用一个以CMOS或者JFET作为输入级的运放，也可以采用降低信号源输出阻抗的方法，就是使用一个缓冲器，然后用缓冲器来驱动具有很大输入偏流的运放。
运算放大器基础知识总结
运算放大器基础知识总结简介：本文主要针对运算的一些基础学问和做了具体介绍。
第一、偏置如何补偿对于我们常用的反相，其典型电路如下：在这种状况下，R3为平衡，其大小计算公式普通为这些运算放大器学问你注重到了吗，这样，在可以很好的保证运放的电流补偿，使正负端偏置电流相等。
若这些运算放大器学问你注重到了吗时，甚至取值更大时，会产生更大的噪声和飘逸。
但是，应大于输入信号源的内阻。
擅长思量的工程师都会想到，当为同相放大器的时候，其原理又是什么呢?现在我们先回顾下同相运放的设计电路：在同相比例运放中偏置电阻大小为这些运算放大器学问你注重到了吗，当计算出的Rp为负值时，需要将该电阻移动到正相端，与R1串联在输入端。
这里额外多插入一句，同相比例运放具有高输入阻抗，低输出阻抗的特性，广泛应用在前置运放电路中。
其次、调零电路种种今日运放已经进展的很快速，附注功能各种各样，例如有些运放已经具有了调零的外接端口，此时依据数据手册进合适的电阻挑选就可以完成运放调零。
例如LF356运放，其典型电路如下：另外一些低成本的运放或许不带这些自动调整功能，那么作为设计师的我们也不犯难，通过容易的加法电路、减法电路等可以完成固定的调零(虽然有时这种做法有隔靴挠痒的作用)。
当要举行通常在补偿电路中增强一个电路，利用PN结的温度特性，完成运放的温度补偿。
例如在LF355典型电路中将三极管电路嵌入在V+和25K反馈电阻之间。
第三、相位补偿如何挑选当我们阅读一个集成运放数据手册的时候，会发觉集成运放的内部其实是一个多级的放大器，因此，不行避开的对系统引入了极点使得电路需要举行相位补偿。
通常采纳超前补偿、滞后补偿和滞后-超前补偿。
所谓的超前补偿就是相移减小的补偿，通俗的讲就是使电路浮现零点，在该频率处的输出信号比输入信号的相位超前45°。
通过计算将浮现极点的频率点人工设计出一个零点，从而使系统变得稳定。
滞后补偿通常可以理解为使相移增大的补偿。
电路入门之——运算放大器
电路入门之运算放大器运算放大器是一种可以进行数学运算的放大电路。
运算放大器不仅可以通过增大或减小模拟输入信号来实现放大，还可以进行加减法以及微积分等运算。
所以，运算放大器是一种用途广泛，又便于使用的集成电路。
图1：运算放大器的电路符号如图1所示，运算放大器的电路符号有正相输入端Vin(+)和反相输入端Vin(-)两个输入引脚，以及一个输出引脚Vout。
实际上运算放大器还有电源引脚(+电源、-电源)和偏移输入引脚等，在电路符号上没有表示出来。
运算放大器的主要功能是以高增益放大、输出2个模拟信号的差值。
我们将放大2个输入电压差的运放称为差动放大器。
当Vin(+)电压较高时，正向放大输出。
当Vin(-)电压较高时，负向放大输出。
此外，运算放大器还具有输入阻抗极大和输出阻抗极小的特征。
即使输入信号的差很小，由于运算放大器有极高的放大倍数，所以，也会导致输出最大或最小电压值。
因此，常常要加负反馈后使用。
下面让我们来看一个使用了负反馈的放大器电路。
运算放大器的基本①-反相放大器电路图2：反相放大器电路如图2所示，反相放大器电路具有放大输入信号并反相输出的功能。
“反相”的意思是正、负号颠倒。
这个放大器应用了负反馈技术。
所谓负反馈，即将输出信号的一部分返回到输入，在图2所示电路中，象把输出Vout经由R2连接(返回)到反相输入端(-)的连接方法就是负反馈。
我们来看一下这个反相放大器电路的工作过程。
运算放大器具有以下特点，当输出端不加电源电压时，正相输入端(+)和反相输入端(-)被认为施加了相同的电压，也就是说可以认为是虚短路。
所以，当正相输入端(+)为0V时，A点的电压也为0V。
根据欧姆定律，可以得出经过R1的I1=Vin/R1。
另外，运算放大器的输入阻抗极高，反相输入端(-)中基本上没有电流。
因此，当I1经由A点流向R2时，I1和I2电流基本相等。
由以上条件，对R2使用欧姆定律，则得出Vout=-I1×R2。
运算放大器基础知识：什么是运算放大器
1.运算放大器开发尽管“运算放大器”一词现在已经完全融入了当今的电子术语中，但人们可能没有意识到它可以追溯到1947年发表的一篇论文。
这描述了在当时的模拟计算机中使用这些放大器进行的工作。
运算放大器电路符号然而，直到1960 年代，随着集成电路技术的广泛引入，这些放大器的概念才得以完全实现。
1963年，推出了第一款单片集成电路运算放大器。
这是仙童半导体的μA702，由他们的工程师Bob Widlar设计。
1965年晚些时候，μA702的改进版推出。
同样由仙童生产的是μA709，它是第一个广泛使用的运算放大器。
它运行良好，克服了¶micro 的一些问题;A702，尽管有必要对放大器进行外部补偿以防止其振荡。
1968年，非常著名的μA741首次推出。
该运算放大器通过在芯片内的芯片中集成一个小的30pF电容来解决不稳定问题。
这意味着不需要外部补偿组件。
将补偿添加到实际芯片中，使741能够得到特别广泛的使用，事实上，直到今天，它仍然由一些公司制造。
此外，引脚配置也已延续到当今许多运算放大器芯片中。
从那时起，许多运算放大器芯片已经推出，在输入阻抗、低失调、低噪声等方面提供改进的性能，并已嵌入到模拟电子电路设计中。
现在，运算放大器已成为整个电子行业使用的基本构件。
尽管它们已经存在了一段时间，但它们的使用似乎不太可能下降。
2.什么是运算放大器？基础知识运算放大器非常接近于具有无限增益、无限输入阻抗和零输出阻抗的完美放大器。
实际上，运算放大器并不能达到完美，但增益通常在100，000或更高，输入阻抗水平为Megohms和更多，输出阻抗水平非常低，它们足够接近，在大多数情况下可以忽略缺陷。
运算放大器有两个输入。
一个称为反相输入，在电路原理图上标有“-”号。
另一个是同相输入，用“+”号标记。
运算放大器基本上是一个差分放大器，因为输出与两个输入之间的电压差成正比。
运算放大器等效电路两个输入的名称来自它们放大信号的方式：同相输入：运算放大器同相输入在电路图上用“+”号标记。
运放基础知识ppt课件
(4)、∵I-=0，∴If =I1
(
5)、AUf
Uo Ui
1 Rf R1
Uo
(1
Rf R1
)Ui
结论：闭环增益AUf只取决于Rf和R1 ；
而与运放本身可编无辑课关件。PPT
8
同相比例运算电路（特例）
电路：
Rf =0
R1 =
R2 Ui
∞ Uo
当 Rf =0 ; R1 = 时：上式中的电压增益为：
AUf
6
（一）、反相比例运算电路
1.电路
If
Rf
3.构成要求
R1 Ui
I1
∞ Uo
Rp=R1//Rf （R +=R -）
2.分析
Rp
(1)、∵I+=0 ∴U+＝0V
(5)、 UoURf If R R1f Ui
(2)、U-=U+=0V(虚地) (3)、I1=Ui /R1
AUf
Uo Ui
Rf R1
Ui
(4)、∵I-=0，∴If =I1= Ui /R1
图 07.09 对数运算电路
U o U d
iR id
id
I s exp
Ud UT
Uo
U
T ln
id Is
U T ln
Ui RI s
可编辑课件PPT
17
六、 指数运算•图电中路二极管可用三
极管发射接代替。
指数运算电路如图07.10所示。
U o if R f id R f
R f I s exp
1.利用运放虚地的概念：
i(t)= ui (t)/R i(t)= if (t)
2.电容两端的电压：
uc(t)
集成运算放大器的基本知识2021专用PPT
I 代表输入失4调. 电输流入的温失度系调数电。 流 IO
输入失调电流的定义是当输入电压等于零的时候，两个输 入端偏置电流之差，即：
5. 输入失调电流温飘代表输入失调电流的温度系数。一般为每度几纳安，高质 量的只有每度几十皮安。
另外，中间级的放大管有时采用复合管的结构形式。 集成运算放大器的基本知识
11. -3dB带宽 f 若超过这个限度，输入级差分对管中的一个管子的发射结可能被反向击穿。
指表示继降承至运0放dB输时入的端频所率能，承即受此的时最开H大环共差模模电电压压。放大系数等于1。
A 其运作算用 放是大向器各的放符大号级如提图表供所示合示适：的o偏d置下电流降，确3d定B各时级静的态工频作率点。。一般运放其值较低，只有几赫
6. 输入偏置电流 I IB
定义为当输出电压为零的时候，两个输入端偏置电流的平均 值，即：
II B12(IB1 IB2)
它是衡量差分对管输入电流绝对值大小的指标，它的值主
要取决于运放输入级的静态级电极电流及输入级放大管的 值。
7. 差模输入电阻 rid
rid
U Id I Id
用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。一般集成运放
输入失调电压温飘 其作用是向各放大级提供合适的偏置电流，确定各级静态工作点。
另集外成， 运中放3间的. 级输还入应级向对输他出的级许提多供性较能大指的标推，动诸电如流输U，入IO并电能阻根、据共需模要输实入现电单压端、输差入模至输双入端电输压入和，共或模双抑端 制输比入等至，单起端着输决出定的性转的换作。用，因此是
Aod 是指运放在无外加反馈的情况下的直流差模增益，一般用对数
表示，单位为分贝。它的定义为：
运算放大器基础知识
运算放大器基础知识运算放大器基础知识运算放大器(简称“运放”)的作用是调节和放大模拟信号。
常见的应用包括数字示波器和自动测量装置、视频和图像计算机板卡、医疗仪器、电视广播设备、航行器用显示器和航空运输控制系统、汽车传感器、计算机工作站和无线基站。
理想的运放理想的运放如图1所示。
通过电阻元件(或者更普遍地通过阻抗元件)施加的负反馈可以产生两种经典的闭环运放配置中的任何说说：反相放大器(图2)和非反相放大器(图3)。
这些配置中的闭环增益的经典等式显示，放大器的增益基本上只取决于反馈元件。
另外，负反馈还可以提供稳定、无失真的输出电压。
电压反馈(VFB)运放电压反馈运放和前文说明的理想运放一样，它们的输出电压是两个输入端之间电压差的函数。
为设计用途，电压反馈运放的数据表定义5种不同的增益：开环增益(AVOL)、闭环增益、信号增益、噪声增益和环路增益。
负反馈可以改变AVOL 的大小。
对高精度放大器来说，无反馈运放的AVOL值非常大，约为160dB或更高(电压增益为10,000或更高)。
图1：理想的运放。
A VOL 的范围很大，在数据表中它通常以最小/最大值给出。
AVOL还随着电压电平、负载和温度的变化而变化，但这些干扰都很小，通常可以忽略不计。
当运放的反馈环路闭合时，它可以提供小于AVOL的闭环增益。
闭环增益有信号增益和噪声增益两种形式。
信号增益(A)指输入信号通过放大器产生的增益，它是电路设计中头等重要的增益。
下面给出了电压反馈电路中信号增益的两个最常见的表达式，它们被广泛用在于反相和同相运放配置中。
图2：反相放大器(a)和非反相放大器(b)是两种经典的闭环运放配置。
对于反相放大器，A =-R fb /R in对于同相放大器，A =1+R fb /R in其中，R fb 是反馈电阻，R in 是输入电阻。
噪声增益指运放中的噪声源增益，它反映了放大器的输入失调电压和电压噪声对输出的干扰。
噪声增益的等式和上述同相放大器的信号增益等式相同。
运放系列知识点总结
运放系列知识点总结一、运放的工作原理运放是一种带有差动输入的高增益直流耦合放大器，通常由差动放大器、输出级和电源与偏置电路组成。
它的差动输入端通过负反馈电路连接到输出端，以使其具有一系列优良的性能指标。
1. 差动放大器差动放大器是运放的核心部分，其作用是将输入信号转换为对输出电压的放大。
差动输入端通常由两个晶体管构成，分别接在非反相输入端（+）和反相输入端（-）上。
当输入信号加到这两个晶体管上时，它们将被放大并输出至输出级。
2. 输出级输出级是差动放大器的输出端，它将差动放大器的输出信号转换为电压输出，并通过负反馈电路连接至差动输入端。
3. 电源与偏置电路为了使运放正常工作，需要能够稳定地供给电源和进行偏置设置。
通常电源与偏置电路会采用三种电压电源，即正电源、负电源和地。
而在实际运放电路设计中，还会有对电源与偏置电路进行优化调整的电路。
二、运放的基本特性1. 开环增益运放的开环增益非常高，一般可达几万到几百万倍。
但在实际应用中，开环增益过高容易引起失稳问题，因此需要通过负反馈电路来控制输出，使其稳定在一定的增益范围内。
2. 输入阻抗运放的输入阻抗非常大，一般可达几兆欧姆，这使得运放能够在输入端接收到的信号不被输入阻抗所负载，从而保持输入信号的完整性。
3. 输出阻抗运放的输出阻抗通常很低，一般在几十欧姆以下，这使得运放的输出信号能够轻松地驱动后级电路，并保持输出电压的稳定性。
4. 输入偏移运放的输入偏移很小，一般在几微伏以下，这使得运放能够减少输出信号中的偏差，提高信号的准确性。
5. 频率响应运放的频率响应范围非常宽，可达数百千赫兹，这使得运放能够应对各种频率信号的放大和处理。
6. 共模抑制比运放的共模抑制比是指对输入信号中共模干扰（即同时加在两个输入端的噪声信号）的抑制能力。
通常运放的共模抑制比在80dB以上，这使得运放能够很好地抑制输入端的共模噪声。
7. 温度稳定性运放在正常工作范围内，其电特性基本保持不变，在一定程度上具有很好的温度稳定性。
运算放大器知识
运算放大器一、反向放大器1、电路运行原理①、反相比例运算放大器电路结构中，运算放大器的同相输入端接地。
当反向输入端信号电压为零的时候，输出端的电压如果高于0V，就会通过R1和R2串联回路；使得反向输入端的电压高于0V，反向输入端的电压高于同相输入端，就会使输出端的电压向负极变化。
如果输出端电压低于0V，就会通过R1和R2串联回路；使反向输入端的电压低于0V，反向输入端的电压低于同相输入端，就会使输出端的电压向正极变化。
所以，只有当放大器的输出电压等于0V的时候，才会通过R1和R2串联回路；使反向输入端的电压等于同相输入端的电压(此时反向输入端与同相输入端的电压差等于0V)，才会使输出端电压既不具备继续向正极变化；也不具备继续向负极变化的条件。
所以当反向输入端信号电压为0V的时候，输出端的电压会稳定在0V的位置。
②、当反向输入信号电压为+1V的时候，输入信号会通过R1使反向输入端的电压高于同向输入端的电压；输出端的电压因此会向负极变化，输出端的电压就会通过R1和R2反馈回路使反向输入端的电压随之降低。
如果输出端的电压没有达到-10V，反向输入端的电压就仍然高于0V，输出端的电压就会继续向负极变化。
如果输出端的电压超过-10V，反向输入端的电压就会低于0V，输出端的电压就会反过来向正极变化。
只有当输出电压等于的-10V时候，反向输入端的电压才会等于同相输入端的电压(反向输入端与同相输入端的电压差等于0V)，才会使输出电压既不具备继续向正极方向变化；也不具备继续向负极方向变化的条件。
所以当反向输入端信号电压为+1V的时候，输出端的电压会稳定在-10V的位置。
电压放大倍数A v=-R2/R1③、当反向输入信号电压为-1V的时候，根据同样的原理，电路结构性能会使输出端的电压稳定在+10V的位置。
电压放大倍数A v =-R2/R1④、由此可见：反向比例运算放大器的电压放大倍数A v=-R2/R1２、反向放大器的虚短和虚地现象①、反向比例运算放大器在线性运行的时候，输出电压的变化总是通过反馈电阻网络使反向输入端的电压等于同相输入端的电压，虽然反向输入端没有直接接通同相输入端；却等同于接通了同相输入端，相当于反向输入端与同相输入端短路，这就是所谓的虚短现象。
运算放大器基础
足够的幅度。
信号转换
1 2
电压跟随
运算放大器可以作为电压跟随器使用，将一个电 路的输出电压跟随到另一个电路，实现信号的隔 离和传输。
差分信号转换
将差分信号转换为单端信号，或者将单端信号转 换为差分信号，以适应不同的电路需求。
3
电流转电压
将电流信号转换为电压信号，便于后续电路处理。
信号滤波
低通滤波器
采样保持在信号处理过程中源自对输入信号进行采样并保持一段时间，以便后续电路处理或存储。
运算放大器的选择与
05
使用
选择合适的运算放大器型号
1
根据电路需求选择合适的放大倍数和带宽。
2
根据输入信号的幅度和频率范围选择合适的输入 阻抗和噪声性能。
3
根据电源电压和功耗要求选择合适的电源电压和 功耗。
考虑电源电压和功耗
优化电路设计
02
通过减小输入和输出阻抗，减小反馈电阻和电容，可以减小运
算放大器的功耗。
降低电源电压
03
降低电源电压可以减小运算放大器的内部功耗，从而减小功耗。
THANKS.
历史与发展
历史
运算放大器的历史可以追溯到20世纪50年代，最早的运算放大器是由美国德州仪 器公司开发的。
发展
随着电子技术的不断发展，运算放大器的性能和应用范围也在不断扩展，出现了 许多新型的运算放大器，如低噪声运算放大器、高速运算放大器、高精度运算放 大器等。
运算放大器的工作原
02
理
输入信号处理
计算公式
电压增益 = (输出电压 输入电压) / 输入电压。
影响因素
电压增益主要取决于运算 放大器的电路设计和元件 参数。
输入电阻和输出电阻
运算放大器总结
运算放大器的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。
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），反相端的输入信号电压。
运算放大器的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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
集成运算放大器的主要参数
1. 开环差模电压放大倍数Auo
Auo
20 lg
Uo Ui
dB
2. 最大输出电压UoPP
Auo是决定运放电路稳 定性和运算精度的重要因
素，希望Auo越大越好。
在一定电源电压下，集成运放输出电压和输入电 压保持不失真关系的最大输出电压峰值。其值比电源 电压小。如电源电压为15V，该值约为12V左右。
ui1 u R1
ui1 R1
uo
Rf R1
ui1
(1
uo
Rf R1
ui1
(1
Rf R1
u
Rf R1
)u
)( R3 R2 R3
if )ui
u uo Rf
R1 R2
2
uo
Rf R1
u uo Rf
R3 R
(ui2 ui1)
f
积分运算
如果将反馈电阻换成 电容，则比例运算电路就 变成了积分电路。如图：
画出其幅频、相频特性为：
| Auf 0 |
1 2 | Auf 0 |
0
0
0 | T ( j) || Auf 0 | () 0 ()
0
| T(
j0 )
电压比较器
i i 0 u u uo Uo(sat)
该电路是对输 ui
入电压ui进行比较 和鉴别的电路，是 UR
u u uo Uo(sat)
uo
集成运放非线性应 用的基本电路。集 成运放工作在开环 或正反馈状态。
（1）UR为参考电压，加在同相输 入端。输入电压ui加U在o(s反at) 相uo 输入端。
6—输出端 4—正电源端 7—负电源端 1、5—接调零电位器 8—闲置端（NC）
78
2 ∞6
741
3
4
15
8765
LM741
1234
运放举例：LM741
集成运放器的内部电路构成
前置级
输入级
中间级
激励级
输出级
ui
Au1
uo1 ui2
Au 2
uo2 ui3
Aun
uo
• 集成运算放大器的输入级都采用差动放大电 路（双端输出），中间级一般都是共发射极
u u uo U o(sat) （负饱和值）
u
u u 只是两种状态的转换点
u
uo
5.2 集成运放的线性应用
概述：利用运放器的线性工作区可实现输出、
输入信号之间的线性运算关系：如比例、加减、 积分与微分等运算，它们都是运放器的线性应 用，且都适用于叠加原理。
要保证运放器工作在线性区，在运放器构成 的各种运算电路中，就必须引入深度负反馈，以 降低整个放大电路的放大倍数，从而扩大输入信 号的范围。
U o( sat)
Uz
如果想限制输出电压的大小, 可以在输出端接双向稳压管。
滞回比较器:
在许多应用电路中,要求电压比较器的传输特性具有滞回特性。 这样，在输入信号为变化缓慢的信号或信号幅值较小时，可以消 除干扰对输出电压的影响。
电路的构成
ui
R1 u
R3
u f R2 R f
传输特性 Uz uo
uo
UthL
R2 R2 R f
UZ
0
uo U Z
Uz uo
uthL 0
ui
uthH
Uz
ui
R2 R2 R f
UZ
t
R2 R2 R f
U0Z
uo UZ
t 0 UZ
可见：输出电压的变化总是滞后于输入 电压的变化，所以叫滞回比较器。
有源滤波器
• 滤波器是一种选频电路。按选择频率范围的不 同，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等。
i11
ui1 R11
i12
ui 2 R12
i13
ui3 R13
ui3
i11 R11 i12 R12 i13 R13
if Rf
-∞
+ +
if i11 i12 i13
由此得
uo
( R f R11
if
ui1
uo
Rf
Rf R12
ui2
Rf R13
R2
ui3 )
加法电路
uo
当
R R R R 时，
uo
Uo(sat) uo
0
U o( sat)
t
ui
0
UR
U o( sat)
调节UR的大小,可以改变输出波形正负半周的 宽度。如果UR=0,则构成过零比较器。
过零比较器:
ui
ui
电路
uo
U o( sat)
ui
0
U o( sat)
传输特性
t 0
uo
DZ
uo
u U o o(sat)
Uz
t
ui
0
0
iR R1
if RF
ui
ic C1
∞
Ui
ui
-
++
uo
0
t
R2
PD调节器
uo
0
t
uo RFif RF (ic iR )
RF C1
dui dt
RF R1
ui
例题分析
例1：理想运放构成的电路如图所示，求输出u0
解：
u01
U2
2R
2V u0
(1
u0R2R1f )(112uRR011f
)U1 2V u02 0V
u 0
i1 i f
ui R1
i f uc
i1 R1
Cf
i i 0 u u
ui
u f uo
R2
ui
Ui
uo
uc
1 Cf
if
dt
1 R1C f
uidt
0
uo
t t
负号表示输出与输入反相
0
当ui为阶跃信号时
uo
Ui R1C f
t
U 0( sat) 最后达到负的饱和值
与前面学过的RC积分电路相比，运放所 构成的有源积分电路其积分曲线的线性度较 好。这是因为充电电流基本恒定。
工作原理
（2）当ui<UR时，输出 电压uo=+U(sat）;当ui>UR
时,输出电压uo=-U(sat）。
ui 0 UR
（3）其电压传输特性如图所示:
U o( sat)
如果输入信号是正弦信号:
ui
UR 0
u Uo(sat) o
t ui
UR
i i 0
u u uo Uo(sat)
u u uo Uo(sat)
u
uo
u
u
u
uo Au 0
0
2.理想运放的两个输入端的输入电流为零。
——虚断 rid
u i
u
i
rid
uo
当理想运放工作在非线性区时：
1.理想运放的两个输入端的输入电流为零。
uo U o(sat)
——虚断 2.输出电压有两种取值可能
当 u u uo U o(sat) （正饱和值）
0
u u －U o(sat)
11
12
13
1
uo
Rf R1
(ui1
ui2
ui3 )
再若 R1 R f ，则 uo (ui1 ui2 ui3)
减法（差动）运算
if Rf
i i 0 u u
当运放的两个输入 i1
R1
端都加入信号时称为差
动输入，如图。
u
R3 R2 R3
ui 2
R2
ui1
ui 2
R3
u f uo
i1
运放在信号运算方面的应用
比例运算
• 反相比例运算
i i 0 u u
if Rf
i1 R1 ui
R2
Rf —反馈电阻
R2 —平衡电阻用于消除
静态基极电流对输出电
u f uo 压的影响 R2= R1∥Rf
因为输入信号从反相输入端输入，所以， 称为反相输入。
反馈类型 电压并联负反馈
输入电阻降低， 输出电阻降低。
• 同相比例运算
反馈类型 电压串联负反馈
输入电阻增高，输出电阻降低。
if Rf
i1 R1
ud
u f uo
ui
R2
uo
(1
Rf R1
)ui
i1 i f
u ui u u ui
i1
0 ui R1
ui R1
if
u uo Rf
ui uo Rf
Auf
uo ui
(1 R f ) R1
DZ
uthL 0
ui
uthH
Uz
电路 特点
R2和Rf组成正反馈电路，输出电压必为高、 低两种电平。同时正反馈的引入，也加快了电
压比较器状态的翻转。
工作过程分析
ui
R1 u
R3
If : ui 0 uo U Z
uf
ui
ui
U thH
R2 R2 R f
UZ
R2 R f
uo
DZ
uo UZ
ui
ui
if
i1
Ui R1
if RF uc
右图是在控制和测量 系统中常用的比例-积分
ui1
i1
R1
CF
∞
-
调节器（PI调节器）：
uo
( RF R1
ui
1 R1CF