集成运放运算电路

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集成运放组成的基本运算电路

集成运放组成的基本运算电路

K2
C 1μF
R2 1M
K1 +15V
vS

R1 100K
A
vO

R′ 100K
-15V
vo
1 R1
t
0 vsdt
积分运算电路
4. 积分运算电路
将实验数据及波形填入下述表格中:
vs波形
vs幅度值
vo波形
vo频率
vo幅度值
5. 用积分电路转换方波为三角波
电路如下图所示。图中电阻R2的接入是为了抑制由 IIO、VIO所造成的积分漂移,从而稳定运放的输出零 点。
A
vO
υS

R′ 10K
-15V
v0
(1
RF R1
)vs
同相比例运算电路
2. 实现同相比例运算
将实验数据及波形填入下述表格中:
输入信号vs1 (V)
有效值
波形
输入信号vs2 (V)
有效值
波形
有效值
输出电压vo (V)
峰值
波形
注:上表针对正弦波输入,若是其他信号输入表作相应改变。
3. 减法器(差分放大电路)
减法器(差分放大电路)运算仿真电路
3. 减法器(差分放大电路)
减法器(差分放大电路)运算仿真电路
3. 减法器(差分放大电路)
将实验数据及波形填入下述表格中:
输入信号vs1 (V)
有效值
波形
输入信号vs2 (V)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有效值
波形
有效值
输出电压vo (V)
峰值
波形
注:上表针对正弦波输入,若是其他信号输入表作相应改变。
vs波形

集成运放组成的运算电路-练习题

集成运放组成的运算电路-练习题
当输入端输入电压时,输出端的 电压与输入电压的时间积分成正
比。
应用场景
用于模拟电路中的信号处理和控 制系统。
微分运算电路实例
电路组成
01
一个输入端,一个输出端,一个电源和一个集成运放,以及一
个时间常数电阻和电容。
工作原理
02
当输入端输入电压时,输出端的电压与输入电压的时间导数成
正比。
应用场景
03
用于模拟电路中的信号处理和控制系统。
反对数运算电路
利用反对数放大器实现的反对数 运算,通常需要外部元件实现。

Part
03
集成运放组成的运算电路实例 分析
加法运算电路实例
电路组成
应用场景
两个输入端,一个输出端,一个电源 和一个集成运放。
用于模拟电路中的信号处理和控制系 统。
工作原理
当两个输入端分别输入电压时,输出 端的电压等于两个输入电压之和。
积分运算电路练习题解析
题目
设计一个积分运算电路,输入一个电压信号U1,输出电压U0。要求U0=∫U1dt。
解析
积分运算电路可以使用一个集成运放和适当的电容和电阻实现。将输入电压信号U1接入运放的输入端,将输出电 压U0接入一个适当大小的电容C上,同时通过一个适当大小的电阻R将电容C与运放的反相输入端连接起来,构成 负反馈。根据虚短和虚断的概念,可以得出输出电压的表达式为U0=∫U1dt。
THANKS
感谢您的观看
极高的输入阻抗
集成运放的输入阻抗极高,这意 味着它对信号源的影响很小,可 以忽略不计。
输出电阻低
集成运放的输出电阻很低,这使 得它能够为后级电路提供很好的 驱动能力。
集成运放的应用
模拟信号放大 集成运放可以用来放大模 1

集成运算放大电路

集成运算放大电路

VCCUBE0 R
(1)
当 1 时,T1管的集电极电流
IC1IE1UBE0ReUBE1
(2)
(2)式中 (UBE0 – UBE1) 大概几十毫伏,因此只要 几千欧的 Re 就可以得到几十微安的IC1,所以称 为微电流源。
由式
IC1
Re0 Re1
IRU ReT1lnIICR1
可得
IC1
UT Re
ln
+VCC
IC0=IC1=IC ,IR为基准电流。
T0
C
T1
A点的电流方程I为E2:IC2IBIC2IC
IC0
2IB
IC
A
1
IC
2
IE2
2
IC2
IB2
IE2
1
B
T2
2
IC2
(1)
IR R
IC2 B点的电流方程为:
IR IB 2 IC IC 2 1 2 IC 22 2 2 2 2 IC 2
பைடு நூலகம்
UBE
UT
ln
IE IS
(2)
B
IC0
T0
A T1
IB0
IB1
Re0 IE0
IE1 Re1
因 将T(30)与式T代1 特入性 (1)完式全得U相:B同E0,U 故B:E1UTlnIIE E10 IE1Re1IE0Re0UTlnIIE E1 0
(3) (4)
当 2时,IC0IE0IR,IC1 IE1,所以
IC2(122 22)IRIR
(2)
2.4 多路电流源电路
基于比例电流源的多路电流源:
+VCC
IR R
C B
IC0

集成运算放大电路

集成运算放大电路

多路电流源电路如图所示,已知所有晶体管的特性均相同, UBE均为0.7V。试求IC1、IC2各为多少。:
因为T1、T2、T3的特性均相同, 且UBE均相同,所以它们的基极、 集电极电流均相等, 设集电极电流为IC。 先求出R中电流,再求解IC1、IC2
IR
VCC U BE3 U BE 0 100μA R
偏置电路:用于设置各级放大电路的静态工作点,采用电流源电路
4.1.3 集成运放的符号和电压传输特性
非线性区
线性区
从外部看,可认为集成运放是一个双端输入、单端输 出、具有高差模放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、能 较好抑制温漂的差分放大电路。 uo=Aod(uP-uN) 差模开环放大倍数Aod,通常非常高可达几十 万倍。对理想运放:Aod→∞ Rid →∞ Ro=0
集成运放的选择: 1 信号源的性质 根据信号源是电压源还是电流源,内阻大小、输入信号幅 值及频率的变化范围等,选择运放的rid、-3dB带宽、转换 速率SR等参数 2 负载的性质 根据负载电阻大小,确定所需运放的输出电压和输出电流 幅值。 3 精度要求 根据精度要求选择运放的Aod、UIO、IIO、SR等参数 4 环境条件 根据环境温度变化范围,选择运放失调电压及失调电流的 温漂dUIO/dT dIIO/dT
供偏置电流,又可以作为放大器的有源负载使用。
3.集成运放的主要品种是BJT集成运放、FET集成运放
以及由这两种工艺结合而得到的BiMOS和BiCMOS集成 运放。集成运放的参数有几十个之多,正确掌握了它的 主要参数的物理意义,才能在使用中恰当地选择元器件。 4.除了通用集成运放以外,还有大量特殊类型的运放。
输入级:一般是双端输入的差分放大电路,它的好坏直接影响集成运放 的性能参数(如输入电阻、共模抑制比等)。一般要求输入电阻大、差模 放大倍数高,抑制共模信号能力强。 中间级:主要是放大作用,多采用共射或共源放大电路,经常用复合管 做放大管,以恒流源作集电极负载,Au可达千倍以上。 输出级:应具有输出电阻小、输出电压线性范围宽,非线性失真小等特 点。多采用互补对称输出电路。

第六章 集成运放组成的运算电路

第六章 集成运放组成的运算电路

第六章集成运放组成的运算电路知识点教学要求学时掌握理解了解运算电路的分析方法√基本运算电路的结构及工作原理√对数和反对数运算电路的工作原理√模拟乘法器工作原理√基本应用电路及分析方法√运放使用中的几个问题选型、调零、消振和保护√运算电路的误差分析√二、重点和难点本章的重点是:基本运算电路的结构、工作原理和分析方法,模拟乘法器的基本应用电路及分析方法。

本章的难点是:模拟乘法器的工作原理,实际运算放大器运算电路的误差分析。

三、教学内容6.1运算电路的分析方法由于运算放大器的增益很高,引入负反馈后很容易满足深度负反馈条件,可实现性能优越的各种数学运算电路。

为了突出基本概念,减少复杂的计算,在分析各种运算电路时,将集成运放视为理想器件。

1.理想运放的特性和都趋向无限大,并且、、和均等于零,其它参数也不考虑,这就是理想运算放大器。

2.运放的工作状态在运算电路中,由于电路引入深度负反馈,运放工作在线性状态。

当输入信号过大时,输出信号受直流电源电压的限制,将会出现非线性失真。

3.虚短、虚断和虚地对于工作在线性区的运放,下述两条重要结论普遍适用,也是分析运放应用电路的基本出发点。

虚短——运放两个输入端之间的电压差近似等于零。

虚断——流入运放输入端的电流近似等于零。

当信号从反相输入端输入,且同相输入端的电位等于零时,“虚短”的结论可引深为反相输端为“虚地”的结论。

4.分析计算方法对纯电阻和运放组成的电路,利用虚短和虚断的结论和求解线性电路的方法,直接求解输出与输入的关系。

对于含有电容和电感的复杂运算电路,可运用拉氏变换,先求出电路的传递函数,再进行拉氏反变换后得出输出与输入的函数关系。

6.2基本运算电路基本运算电路包含比例、加法、减法、积分和微分运算电路,其输入输出函数呈线性关系,也称为线性运算电路。

1.比例运算电路反相输入比例运算电路是电压并联负反馈电路,它具有输出和输入电阻都小等特点。

通过增大信号源与运放输入端串联电阻可提高电路输入电阻,但同时会出现电路增益降低的情况。

集成运算放大器基本运算电路

集成运算放大器基本运算电路

集成运算放大器的基本运算电路集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。

当外部接入不同的线性或非线性元器件组成负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。

在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。

基本运算电路(1)反相比例运算电路电路如图1所示,对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为uO=-ui图1 反相比例运算电路为了减小输入偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1||RF。

(2)同相比例运算电路图2是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为)ui当R1→∞时,uO=ui,即得到如图3所示的电压跟随器。

图中R2=RF,用以减小漂移和起保护作用。

一般RF取10KΩ,RF太小起不到保护作用,太大则影响跟随性。

图2 同相比例运算电路图3 电压跟随器(3)反相加法电路电路如图4所示。

图4 反相加法运算电路输出电压与输入电压之间的关系为uO=()R3=R1||R2||RF (4) 减法运算电路对于图5所示的减法运算电路,当R1=R2,R3=RF时,有如下关系式uO=(ui2-ui1)图5 减法运算电路(5)积分运算电路反相积分电路如图6所示。

在理想化条件下,输出电压uo等于uo(t)= —式中“—”号表示输出信号与输入信号反相。

uc(o)是t=0时刻电容C两端的电压值,即初始值。

图6 积分运算电路如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压,并设uc(o)=0,则—即输出电压uo(t)随时间增长而线性下降。

显然时间常数R1C的数值大,达到给定的uo值所需的时间就长。

积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。

在进行积分运算之前,首先应对运放调零。

为了便于调节,将图中K1闭合,通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。

但在完成调零后,应将K1打开,以免因R2的接入造成积分误差。

K2的设置一方面为积分电容放电提供通路,同时可实现积分电容初始电压uc(o)=0。

集成运算放大电路全篇

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

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

第4章集成运算放大电路

第4章集成运算放大电路

2020年4月8日星期三
Shandong University
第3页
模拟电路
二、集成运放电路的组成
两个 输入端
一个 输出端
若将集成运放看成为一个“黑盒子”,则可等效为一个 双端输入、单端输出的差分放大电路。
2020年4月8日星期三
Shandong University
第4页
模拟电路
集成运放电路四个组成部分的作用
模拟电路
第四章 集成运算放大电路
§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 电路分析及其性能指标
2020年4月8日星期三
Shandong University
第1页
模拟电路
§4.1 概述
一、集成运放的特点 二、集成运放电路的组成 三、集成运放的电压传输特性
2020年4月8日星期三
Shandong University
2020年4月8日星期三
Shandong University
第5页
模拟电路
三、集成运放的电压传输特性 uO=f(uP-uN)
在线性区:
uO=Aod(uP-uN) Aod是差模开环放大倍数。
非线 性区
由于Aod高达几十万倍,所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP-uN)的数值仅为几十~一百多微伏。
特点:IC1具有更高的稳定性。
2020年4月8日星期三
Shandong University
第9页
三、微电流源
模拟电路
要求提供很小的静态电流,又不能用大电阻。
IE1 (UBE0 UBE1) Re
U BE
I UT
I I e , I e E
S
E0 E1

模电课件第四章集成运算放大电路

模电课件第四章集成运算放大电路
第四章 集成运算放大电路
§4.1集成运算放大电路概述 一、集成运放的电路结构特点
集成运算放大电路:高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
2019/7/28
模电课件
二、集成运放的电路组成
1、输入级:运算放大器的输入级通常是差分放大电路,其主 要功能是抑制共模干扰和温漂,双极型运放中差分管通常采 用CC-CB复合管,以便拓展通频带。 2、中间级:电压放大,要求:放大倍数要尽可能大,通常采 用共201射9/7/2或8 共源电路,并采用恒模电流课源件 负载和复合管以增加电压 放大倍数。
工作在放大状态。
当T0与 T1特性参数完全一致时,由U BE0 = U BE1可推得
IB0 = IB1 = IB IC0 = IC1 = Io 由基极输入回路得,
Io
IR
VCC
U BE R
I0 2IB

I0

2

I0

所以,I0

1 1 2
IR
基准电流
输出电流


时,I0 IR 。
在集成运放电路中通常只能制作小容量(几十pF)电容,不能 制作大201容9/7/量28 电解电容,级间通常模采电课用件 直接耦合。
四、以电流源为有源负载的放大电路
在集成运放的共射(共源)放大电路中,为了提高电压放大 倍数,常用电流源电路取代Rc (或Rd ),这样在电源电压不 变的情况下,既获得合适的静态电流,又可以得到很大的等效 的Rc(或 Rd )。
(1) 运放电路的结构分解 输入级是一个差动放大电路,主要由T1、T3(共集-共基组合)
和T2、T4组成。中间放大级由T16、T17、T13组成共集—共射电路; 输出级由T14、T18 、 T19组成互补输出电路。

第四章 集成运算放大电路

第四章 集成运算放大电路

2. 最大输出电压 op-p 最大输出电压U
Uo / V - 10 Uid + ∞ +
-0.4
-0.2 -0.1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 Uid / mV
-0.3
-10 线性区
集成运放的传输特性
3. 差模输入电阻 id 差模输入电阻r rid的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号 源索取电流的大小。要求rid愈大愈好, 一般集成运放 rid为几百千欧至几兆欧, 故输入级常采用场效应管来 提高输入电阻rid。 F007的rid=2 M 。认为理想集成运 放的rid为无穷大。
动态时,加入差模信号uid,根据差分放大电路的特点, T1 管的集电极电流在静态电流IC1的基础上增加了∆iC1,T2管的集 电极电流在静态电流IC2的基础上减小了∆iC2,∆iC1=-∆iC2。 由于 iC4 和 iC1 是 镜 像 关 系 , ∆iC4=∆iC1 , 因 此 ∆io=∆iC4-∆iC2=∆iC1-(∆iC1)=2∆iC1。 可见这个电流值是单端输出电流的两倍, 即等于 差分放大电路双端输出时的电流值。因此,用电流源作为差分 放大电路的有源负载,可将双端输出信号“无损失”地转换成 单端输出信号。
若电路中有共模信号输入,T3 管和T4 管的集电极电流相等 (忽略T7管的基极电流),T3管和T5管的集电极电流相等,又由于 R1=R3,因此T6管的集电极电流和T5管的集电极电流相等, 如此 推来,T6管和T4管的集电极电流相等,而T16管的基极电流为T4 管和T6管的集电极电流之差,所以T16管的基极电流近似为零, 可见共模信号输出为零,电路具有较高的抑制共模信号的能力。
2. 偏置电路 偏置电路由T8~T13、电阻R4和R5组成。其中T10、T11、 T12 和R4、R5构成主偏置电路,该电路中R5上的电流是F007偏置电 路的基准电流,由图可知

第四章集成运算放大电路

第四章集成运算放大电路

( R L // rce 2 // rce 4 )
rbe
若RL<<(rce1∥rce2), 则
Au
RL
rbe
返回
4.3 集成运放电路简介
图4.3.1 F007电路原理图
图4.3.2 F007电路中的放大电路部分
1. 输入级 在输入级中,T1 、T3 和T2 、T4 组成共集-共基差分放大电 路, T5~T7和电阻R1~R3构成改进型电流源电路,作为差放的有
号变化速度的适应能力,是衡量运放在大幅值信号作用时工作
速度的参数,单位为V/μs。在实际工作中,输入信号的变化律
一定不要大于集成运放的SR。信号幅值越大、频率越高,要求 集成运放的SR就越大。
理想运算放大器
理想运放的技术指标
在分析集成运放的各种应用电路时,常常将集成运放看成 是理想运算放大器。所谓理想运放, 就是将集成运放的各项技术
图4.2.2 比例电流源
图4.2.3 微电流源
二、 改进型的镜像电流源(获得稳定输出的电流)
1. 加射极输出器的电流源
2. 威尔逊电流源
三、 多路电流源电路
IR IE0 I C1 I E1 IC 2 IE2 IC3 IE3 Re0 R e1 Re0 Re2 Re0 Re3 IR
IR I c1 V CC U R
BE
2
IR IR
2. 比例电流源
IR V cc U
BE 0
3. 微电流源
Re0 R e1 IR
I C1 I E1 U BE 0 U BE 1 Re
IC1 UT Re 1n IR IC1
R Re0
, I c1

实验3.8 集成运算放大器基本运算电路

实验3.8  集成运算放大器基本运算电路

113实验3.8 集成运算放大器基本运算电路一、实验目的(1)掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等模拟运算电路功能。

(2)熟悉运算放大器在模拟运算中的应用。

二、实验设备及材料函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、数字万用表、直流稳压电源、实验电路板。

三、实验原理集成运算放大器在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。

1、反相比例运算电路反相比例运算电路如图3.8.1所示。

对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为:i 1f o U R RU -= (3-8-1)为减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R ´=R 1||R f 。

实验中采用10 k Ω和100 k Ω两个电阻并联。

2、同相比例运算电路图3.8.2是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为i 1f o )1(U R RU += (3-8-2)当R 1→∞时,U o =U i ,即为电压跟随器。

3、反相加法电路反相加法电路电路如图3.8.3所示,输出电压与输入电压之间的关系为)+(=B 2f A 1f o U R RU R R U - (3-8-3)R ´ = R 1 || R 2 || R f4、同相加法电路同相加法电路电路如图3.8.4所示,输出电压与输入电压之间的关系为:)+++(+=B211A 2123f 3o U R R R U R R R R R R U(3-8-4)图3.8.3 反相加法运算电路图3.8.2 同相比例运算电路图3.8.1 反相比例运算电路1145、减法运算电路(差动放大器)减法运算电路如图3.8.5所示,输出电压与输入电压之间的关系为:f f o A B 1121 ()()R R R U U U R R R R '=+'+-+当R 1 = R 2,R ´ = R f 时,图3.8.5电路为差动放大器,输出电压为:)(=A B 1f o U U R RU - (3-8-5)6、积分运算电路反相积分电路如图3.8.6所示,其中R f是为限制低频增益、减小失调电压的影响而增加的。

集成运放组成的基本运算电路实验报告

集成运放组成的基本运算电路实验报告

集成运放组成的基本运算电路实验报告【集成运放组成的基本运算电路实验报告】摘要:本实验采用集成运放组成的基本运算电路,通过实际搭建电路和数据测量,验证运算放大器的基本特性和运算电路的功能。

实验结果表明,基本运算电路能够实现加法、减法、放大、求反等基本运算功能,并具有稳定性和线性性。

1. 引言运算放大器是一种具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的放大器,常用于运算电路和信号处理。

本实验采用TL081型集成运放,通过搭建基本运算电路,验证其基本特性和功能。

2. 实验仪器与材料2.1 实验仪器- 示波器- 信号发生器- 直流电源- 电阻箱- 万用表2.2 实验材料- TL081集成运放- 电阻、电容3. 实验过程3.1 实验电路搭建根据实验要求,搭建如下基本运算电路:- 加法电路- 减法电路- 放大电路- 反相电路3.2 电压测量使用万用表测量电路中各节点的电压值,记录在实验数据表格中。

3.3 实验数据处理根据测得的电压值,计算放大倍数、增益、输入输出电压关系等,绘制相应的实验曲线和图表。

4. 实验结果与分析根据实验数据处理的结果,得到以下实验结果和分析:4.1 加法电路通过测量加法电路中各节点的电压,计算得到输入电压与输出电压的关系,实验结果显示加法电路能够实现两个输入电压的相加功能,并对输入电压进行放大。

4.2 减法电路减法电路采用了反相输入,通过测量各节点电压,计算得到输入电压与输出电压的关系,实验结果表明减法电路能够实现两个输入电压的相减功能,并对输入电压进行放大。

4.3 放大电路通过测量放大电路中各节点的电压,计算得到输入电压与输出电压的关系,实验结果显示放大电路能够对输入电压进行放大,并具有一定的放大倍数。

4.4 反相电路反相电路采用了反相输入,通过测量各节点电压,计算得到输入电压与输出电压的关系,实验结果表明反相电路能够实现输入电压的反向输出,并对输入电压进行放大。

5. 结论与总结通过实际搭建基本运算电路并进行数据测量,本实验验证了集成运放的基本特性和运算电路的功能。

第四章 集成运算放大电路

第四章 集成运算放大电路

(输出级偏臵的一部分;中间级的有源负载。)
34
§4-3.集成运放电路简介
F007简介 输入级
T1—T4:CC-CB差动放大
偏置电路
各部分的作用: 1.输入级:KCMR↑,Ri↑,IQ↓, 一般采用双端输入的差放电路。
5
§4-1.集成运算放大电路概述
三、集成运放的电压传输特性
集成运放符号: 电压传输特性:
uo f (uP uN )
同(反)相输入端是指运放的输入电 压与输出电压的相位关系。 可以认为集成运放是双端输入、单 端输出的差放电路。
10
集成运算放大器的符号和基本特点
3. 理想运放工作在线性区的两个特点 证:uo = Aud (u+ – u–) = Aud uid u+ – u– = uo/Aud 0 2) i+ i– 0 (虚断) 证: i+ = uid / Rid 0 同理 i – 0 1) u+ u–(虚短)
32
§4-3.集成运放电路简介
33
§4-3.集成运放电路简介
F007简介 偏臵电路 T12、R5、T11:主偏臵—R5中电流为基准电流
Im 2VCC U EB12 U BE11 0.73mA R5
T10、T11:微电流源
T8、T9:镜像电流源
T12、T13:镜像电流源
(输入级偏臵)
21
IR
Re2的作用:增大IE2,提高β。
§4-2.集成运放中的电流源电路
二、改进型电流源电路 2.威尔逊电流源 工作点稳定,输出电阻大。
I C2
2 (1 2 )IR IR 2 2
22
§4-2.集成运放中的电流源电路

集成运放的基本运算电路实验报告

集成运放的基本运算电路实验报告

集成运放的基本运算电路实验报告实验报告:集成运放的基本运算电路实验目的:1. 了解集成运放的基本原理和性质;2. 学习基本运算电路的设计和实现方法;3. 实验验证运算放大器的基本运算电路,包括反相放大器、非反相放大器、求和放大器和差分放大器。

实验器材:1. 集成运放(可以使用LM741等常见型号);2. 电阻(包括不同阻值的固定电阻和可变电阻);3. 电源(正负双电源,供应电压根据集成运放的需求确定);4. 示波器;5. 信号源。

实验步骤:1. 反相放大器的设计和实现:a. 准备电阻并连接电路,将集成运放的输入接口连接到信号源,输出接口连接示波器;b. 调整可变电阻的阻值,观察输出信号的变化,记录并分析结果。

2. 非反相放大器的设计和实现:a. 准备电阻并连接电路,将集成运放的输入接口连接到信号源,输出接口连接示波器;b. 调整可变电阻的阻值,观察输出信号的变化,记录并分析结果。

3. 求和放大器的设计和实现:a. 准备电阻并连接电路,将集成运放的输入接口连接到不同信号源,输出接口连接示波器;b. 调整可变电阻的阻值,观察输出信号的变化,记录并分析结果。

4. 差分放大器的设计和实现:a. 准备电阻并连接电路,将集成运放的输入接口分别连接到两个信号源,输出接口连接示波器;b. 调整可变电阻的阻值,观察输出信号的变化,记录并分析结果。

实验结果:1. 反相放大器实验结果:记录输入和输出信号的幅度和相位差,并绘制输入-输出特性曲线。

2. 非反相放大器实验结果:记录输入和输出信号的幅度和相位差,并绘制输入-输出特性曲线。

3. 求和放大器实验结果:记录输入和输出信号的幅度和相位差,并绘制输入-输出特性曲线。

4. 差分放大器实验结果:记录输入和输出信号的幅度和相位差,并绘制输入-输出特性曲线。

实验分析:1. 通过对实验结果的观察和分析,可以验证集成运放的基本运算电路的原理和性质。

2. 在实验中可以调整电阻的数值来改变放大倍数或增益,验证运算放大器的增益特性。

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20lgAI-20 0.1p p 10p
w
Ui
Uo
增益变化:减小 截止频率变化:增大 缺点:滤波特性随负载变化
2、有源滤波电路(低通电路)
有源滤波电路:由无源元件和有源元件共同组成的滤 波电路
有源滤波电路 滤波特性可不受负载影响
一阶有源低通滤波电路(同相输入)
A(w)(dB) 20lgAI 20lgAI-20 w 0.1p p 10p
同相比例 输入电阻无穷 具有很强的电压 驱动能力
Ri Ro 0
电压跟随器
R uN uI uP R
Aod
uO
uI R
Aod
uO
u O uI
输入电阻为无穷大,输出电阻为0, 具有很好的跟随特性
例1:
i1 1k u1 iI uI=1V R
i2 9k
Aod
iO iL 1k
uO
求:
iI, i1, i2, u1, uO, iL, iO以及电压增益
–VEE
理想集成运放线性工作特点: 虚短: 虚断: 虚断: 饱和输出
uN uP
iN iP 0 iN iP 0
理想集成运放非线性工作特点:
6.2 基本运算电路
利用理想集成运放可以组成各种运算电路:比例运算、 加减运算、积分运算、微分运算、对数运算、指数运算 组成运算电路的理想集成运放必须工作在线性区,即 运算电路必须组成负反馈电路; 由于理想集成运放的增益为无穷,通常由理想集成 运放组成的负反馈电路满足深度负反馈条件;
反相比例
输入电阻减小
Ri R Ro 0
同相端接地
R’为平衡电阻
具有很强的电压 驱动能力
2)同相电路
R uN uI uP R' Rf
Aod
uO
Rf u O (1 )uI R
电路组成特点: 深度电压串联负反馈 信号从同相输入端输入 R’为平衡电阻
Rf Af 1 R
uI1 uI减法运算器
uI1 uI2 uI3 uI4 R1 R2 R3 R4 R' Rf
Aod
uO
uI 3 uI 4 uI 1 uI 2 u O R f( ) R 3 R 4 R1 R 2
利用集成运放实现输入信号的相加相减运算,如 果要求信号相加,则把这些信号加到同一个输入 端,否则加到不同的输入端。
R'
uO
duI u O RC dt
C R3
uI
R1
C
R
A2
R2
Aod
R'
uO
uI
R1
R5
A1
R4
uO
改进型微分运算电路
4、对数、指数运算电路
1)对数电路
T uI R
Aod
R'
uO
iE iC I E B Se u B E/ UT I E B Se u O / UT
u O U Tln uI IE B SR
-UOM -UOM
1、理想化参数
u O f (u P u N )
+UOM



-UOM


Rid Aud KCMR Ro 0 UIO,IIO 0 带宽无限宽
2、工作区域
线性工作:负反馈工作状态
非线性工作:开环工作或正反馈工作状态
3、理想运放的极限条件
iN uN uO uP iP +VCC
一阶有源低通滤波电路(反相输入)
A(w)(dB) 20lgAI 20lgAI-20 w 0.1p p 10p
二阶有源低通滤波电路 可改善滤波特性,比如加大衰减 三种类型的有源低通滤波器
fp
BPF
fp1
带通滤波器
fp2
HPF
fp fp1
BEF
fp2
高通滤波器
带阻放大电路
1、无源滤波电路(低通电路)
Ui
Uo
1 1 A(jω) 1 jωRC 1 jω ωp
<< p 无 源 滤 波 电 路
20lgA I 1
0.707
A(w)(dB)
>> p
斜率为-20dB/十倍频
集成对数运算电路
2)指数电路
R uI T uO
Aod
R'
u O ISe R
uI UT
集成指数运算电路
5、乘法器和除法器
uI1
对数放大器
lnuI1 加法器
乘 法 器
ln(uI1uI2)
指数放大器
uI1uI2
uI2
对数放大器
lnuI2
除 法 器
uI1
对数放大器
lnuI1 减法器
ln(uI1/uI2)
c)差动运算电路
uI1 uI2 R1 R1 uN uP R2 R2
Aod
uO
R2 u O (uI 1 u I 2 ) R1
集成运放组成差分放大器
两级运放组成信号相减运算电路
例2: 设计一个反相运放,实现输出是两个输入的加权和, 即uO=-(u1+5u2)。选择合适的R1, R2, Rf电阻,并使在最 大输出电压为10V时,反馈电阻上的电流不超过1mA。
利用理想集成运放的虚短和虚断的特性来分析各种运 算电路,目的只要是得到输出与输入信号之间的关系
1、比例运算电路—输出与输入之间成比例关系
1)反相电路
R uI uP R' uN Rf
Aod
uO
Rf u O uI R Rf Af R
电路组成特点:
深度电压并联负反馈 信号从反相输入端输入
第六章 集成运放应用电路

理想集成运放 基本运算电路 模拟乘法器 仪表用放大电路 低通有源滤波电路
6.1 理想集成运放
+VCC uN
uO
uP
–VEE
uO
u O f (u P u N ) u O f (u P u N )
uP -uN
+UOM
+UOM
O
u O A o d(uP u N )
u1 u2
R1 R2 Rf
Aod
uO
R'
3、积分、微分运算电路—输出是输入的积分或微分
1)积分电路
Rf uI R C
Aod
R'
uO
uO
1 u Idt RC
1 t u O(t) u Idt u O(t0 ) RC t 0
积分电路可以实现波形变换
2)微分电路
R uI
Aod
Aod
uO
R3
6.4 仪表用放大器
uI1
A1
R2 R1 R2 R3 R3 uN uP R4 R4
A3
uO
uI2
A2
uO
R4 2R (1 2 )(uI 1 u I 2 ) R3 R1
6.5 有源滤波电路
滤波电路:对信号的频率具有选择性的电路。
APF
滤 波 电 路 的 类 型
LPF 低通滤波器
单象限乘法器 两象限乘法器
四象限乘法器
2、模拟乘法器的应用
1)乘方运算电路
uI
uO
u O kuI2
uI uO
uO k 2u I3
uI uO
uO k 2u I4
uI N
对数运算电路 指数运算电路
uO
N次方运算电路
uO Au IkN
2)除法运算电路
uI2 R2 uI1 R1
Aod
R3
uO
R2 u I 1 uO kR1 u I 2
3)开方运算电路
R2 uI R1
Aod
R3
uO
R2 uO uI kR1
R2 uI R1
Aod
R3
uO RL
改进的开方运算电路
R2 uI R1 uO
立方根运算电路
Aod
R3
N次 方 运 算 电 路 R2 uI R1
N
N次方根运算电路
2、加法、减法运算器—输出是输入信号的相加或相减
a) 加法运算器
uI1 uI2 uI3 R1 R2 R3 Rf
uO
uO
Rf R R uI 1 f uI 2 f uI 3 R1 R2 R3
Aod
反相求和运算电路
R'
R R1 R2 R3 R'
Rf
Aod
uO
uO
Rf R R uI 1 f uI 2 f uI 3 R1 R2 R3
指数放大器
uI1/uI2
uI2
对数放大器
lnuI2
6.3 模拟乘法器
1、模拟乘法器符号
uX uO
ri1 uX uY ri2
ro kuxuy uO
uY
u O kuX u Y
k:乘积系数
理想模拟乘法器:
1)输入电阻ri1和ri2为无穷大; 2)输出电阻ro为0;
3)零输入零输出
4)k值恒定
模拟乘法器类型:
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