模拟电子线路(模电)运放运算电路
模电实验模拟运算放大电路(一)
实验目的和要求：① 了解运放调零和相位补偿的基本概念。
② 熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。
③ 熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、传输特性曲线的测量方法。
实验原理：预习思考：1、 设计一个反相比例放大器，要求：|A V|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上； 电路图如P20页5-1所示，电源电压为±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ2、 设计一个同相比例放大器，要求：|A V|=11，Ri>100KΩ，将设计过程记录在预习报告上；R F R LVo电源电压为±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ 3、 设计一个电路满足运算关系 VO= -2Vi1 + 3Vi2减法运算电路：1123213111113232)()()(i f i f i f i i O V R R V R R R R R R V R R R V R R R V V -++=++-+=3)()(32131=++R R R R R R f ，0,22211==⇒=R R R R R f f取Ω=Ω=Ω=Ω=K R K R K R K R f 100,0,20,10321实验电路如实验内容：1、反相输入比例运算电路（I ） 按图连接电路，其中电源电压为±15V ，R 1=10 kΩ, R F =100 kΩ, R L =100 kΩ, R P =10 kΩ//100 kΩAR1R F Rp=R F //R1R LVoVi+Vcc-Vcc输入端接地，用万用表测量并记录输出端电压值，此时测出失调电压0.016 V 分析：失调电压是直流电压，将会直接影响直流放大器的放大精度。
直流信号测量：Vi/V V O /V Avf测量值 理论值 -2 14.25 -7.125 -10 -0.5 4.98 -9.96 -10 0.5 -5.02 -10.04 -10 2-12.87-6.435-10实验结果分析：运算放大器的输出电压摆幅受器件特性的限制，当输入直流信号较大时，经过运放放大后的输出电压如果超过V OM ，则只能输出V OM 的值。
(完整word版)模电实验 模拟运算电路
实 验 报 告一、 实验目的1．研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验仪器1、THM-3A 模拟电路实验箱2、SS-7802A 双踪示波器3、MVT-172D 交流数字毫伏表4、数字万用电表5、集成运算放大器μA741×16、电阻10K ×4；100K ×3；1M Ω×17、电容器10μ×1三、原理摘要本实验采用的集成运放型号为μA741（或F007），引脚排列如图8－1所示，它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正、负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十千欧的电位器并将滑动触头接到负电源端。
⑧脚为空脚。
图8－1 μA741管脚图1．集成运放在使用时应考虑的一些问题（1）输入信号选用交、直流量均可， 但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响特性和输出幅度的限制。
做线性运算电路实验时，要注意输入电压的取值应保证运放工作在线性区。
运放工作在线性区与输入电压有关；运放只有工作在深度负反馈时才工作在线性区；当运放工作在非线性区时，输出电压保持不变，其值取决于电源电压，且略小于电源电压。
μA741的输出最大值约在12-13V 左右。
（2）调零。
调零时，将输入端接地，调零端接入电位器R W ，用直流电压表测量输出电压U 0，细心调节R W ，使U 0为零（即失调电压为零）。
（3）消振。
一个集成运放自激时，表现为即使输入信号为零， 亦会有输出，使各种运算功能无法实现，严重时还会损坏器件。
在实验中，可用示波器监视输出波形。
2．理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益 A ud =∞、 输入阻抗 r i =∞、 输出阻抗 r o =0、 带宽 f BW =∞ 失调与漂移均为零等。
模拟电子技术(模电)第7章 集成运放组成的运算电路ppt课件
模 拟电子技术
7.3 对数和指数运算电路
7.3.1 对数电路 7.3.2 指数电路
模 拟电子技术
7. 3.1 对数电路
利 用 PN 结 的 指 数 特 性 实 现对数运算
iD ISeuD/UT
uD
UTln
iD IS
iD
iR
ui R
uO uD UTlniID S UTlnRuISI
模 拟电子技术
也可利用半导体三极管实现
对数运算
BJT的发射结有
uBE
iC iE IES(e uT 1)
uBE
IESe uT
模 拟电子技术 利用虚短和虚断，电路有
uO uBE
iC
i
ui R
uBE
iCiEIESe uT
uOuTlnuRi uTlnIES
其中，IES 是发射结反向饱和电流，uO是ui的对数运算。 注意：ui必须大于零，电路的输出电压小于0.7伏
U O 43 2 .5 0 3 3//0 0 3 3 // (1 0 0 33 /0 2 /0 ) 05 .2V 5
U O 1 3 2 .5 1 .3 2 .3V 5 5
模 拟电子技术
(1R2/R1)uI1
uo(1R R 1 2)uI1R R 1 2(1R R 1 2)uI2 (1R R12)(uI2uI1)
模 拟电子技术
2.理想运算放大器：
开环电压放大倍数 AV0=∞ 输入电阻 Rid=∞ 输出电阻 R0=0
运放工作在线性区的分析方法：
虚短（U+=U-） 虚断（ii+=ii-=0）
模 拟电子技术
4. 非线性应用
运放工作在非线性区的特点：
正、负饱和输出状态 电路中开环工作
模电运算放大器课件
CHAPTER 04
运算放大器的应用电路
加法电路和减法电路
加法电路
描述：加法电路利用运算放大器实现多个输入信号的加法运算。
输入阻抗和输出阻抗
定义
输入阻抗是指运算放大器输入端呈现的阻抗，输出阻抗是指运算放大器输出端呈现的阻抗 。
影响因素
输入阻抗和输出阻抗受到运算放大器内部电路结构、晶体管参数、电源电压等多种因素的 影响。
性能要求
运算放大器的输入阻抗应该足够高，以减少对信号源的负载效应；输出阻抗应该足够低， 以保证输出信号能够传输到后续电路中，不受信号损失和失真影响。
噪声抑制技术
降低运算放大器的噪声可以提高其稳定性。通过采用低噪声器件、优化布局布线、降低电源电压等方法 ，可以有效降低运算放大器的噪声水平，从而提高其稳定性。
CHAPTER 06
运算放大器的选择与使用注意事项
不同类型运算放大器的选择
低噪声运算放大器
在需要极低噪声的应用场景下， 如音频信号处理，应选择低噪声
电源滤波
在电源设计中，应采用适当的滤波措施，减小电 源噪声对放大器性能的影响。
电源电压选择
根据运算放大器的规格书，选择合适的电源电压 ，避免过高或过低的电压导致放大器工作异常。
使用运算放大器的布线与PCB设计注意事项
01
02
03
04
布线对称
为了减小差分输入电压的误差 ，运算放大器的输入布线应尽
可能对称。
以上内容可以为模电运算放大器课件 的学习者提供全面且深入的知识，帮 助了解运算放大器的基本原理、分类 及应用。
电子行业-模拟电子技术基础第八讲 运算放大电路 精品
R4 R3 时， R1 R2
vo
R4 R1
(vi2 vi1)
从放大器角度看
增益为
Avd
vo vi2 vi1
R4 R1
（该电路也称为差分电路或减法电路）
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
3 求差电路
21 / 85
例2.4.1:一种高输入电阻的差分电路
解: 第一级同相放大:
vo1
(1
R21 R1
1 / 85
基本要求: 1 . 利用“虚短”和“虚断”的概念，分析基本线性运算电
路 重点： 1. 基本运算电路 2. 有源滤波器 3. 电压比较器
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
8.1 概述
2 / 85
1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图 电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
uO 1
(1
R2 R1 /
2
)uI1
，
uO 2
(1
R2 R1 /
2
)uI
2
，
uO
R4 R3
(uo2 uo1)
R4 R3
(1
2R2 R1
)(uI1
uI2 )
Av
v O
v1 v2
R4 R3
(1
2R2 ) R1
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
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5 加法器
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vi＝vp，ii ＝ ip≈0
所以
Ri
vi ii
3）输出电阻Ro
Ro→0
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模拟电路中运放的应用
模拟电路中运放的应用
运算放大器（Operational Amplifier，简称运放）是模拟电路中常见的一种器件，它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，被广泛应用于信号放大、滤波、信号调理等模拟电路中。
在信号放大方面，运放可以将输入信号放大到所需的幅度。
例如，在音频放大器中，运放可以将微弱的音频信号放大到足以驱动扬声器的幅度。
在滤波方面，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。
这些滤波器可以用于去除信号中的噪声或提取特定频率分量。
在信号调理方面，运放可以对输入信号进行加减、比例缩放、积分、微分等运算。
例如，在模数转换器（ADC）前级，运放可以对输入信号进行调理，使其满足 ADC 的输入范围。
除了以上应用，运放还可以用于比较器、振荡器、稳压器等模拟电路中。
在实际应用中，运放的性能参数如增益带宽积、输入失调电压、输入阻抗等对电路的性能有着重要影响，因此需要根据具体应用需求选择合适的运放型号。
总的来说，运放在模拟电路中具有广泛的应用，它是模拟电路设计中不可或缺的一种器件。
模拟电子线路(模电)运放运算电路
当vs为阶跃电压，由于信号
vs
源总有内阻，t=0时，电容上
Vs
压降vo= 0。充电电流很大，
t
–vo亦很大，
–vo Vs
由于充电时间常数 =rc很小，
t
充 电 电 流 很 快 降 为 0 ， –vo 亦
很快为0。
此电路对高频噪声敏感
噪声为高频谐波，设为vs=sint
voRd C d vts R C co t， s
uOUTlniID SUTlnR uISI
对数运算放大器
iC T
i = iC
R
vRS ISeVVBTE
vO
ISe VT
vS
–
iN
P
+
vo
vO
vT
ln vS RIS
IS：三极管发射结反向饱和电流 缺点： 幅值不能超过0.7V；
温漂严重。
2. 指数运算电路
uO iR R iD R
RI
e uI /U T
解:电路模式为Uo=2Ui1+5Ui2+Ui3，是三个输入信号的加 法运算。各个系数由反馈电阻Rf与各输入信号的输入电阻 的比例关系所决定。由于式中各系数都是正值，而反相加 法器的系数都是负值，因此需加一级变号运算电路。
R1 Ui1
R2 Ui2
R3 Ui3
Rf1
Rf2
－ ∞＋
－∞
Uo1 R4
＋
Uo
＋
u
R3 R2 R3
ui
ui
+ R3
Rf
Δ
R1
∞
－
又根据虚短，有： u u
ui
R2
+ +
电路模电实验之运算放大器实验报告
目录1实验目的2 2实验原理23实验设计33.1实验I基础型实验 (3)3.1.11、电压跟随器——检测运放是否正常 (3)3.1.2反相比例运算放大器电压放大特性 (3)3.2实验II设计型实验 (4)3.2.1减法器的设计 (4)4实验预习仿真44.1电压跟随器——检测运放是否正常 (4)4.2反相比例运算放大器电压放大特性 (5)4.3减法器设计 (6)5数据处理7 6实验总结9 7思考题9 8实验讨论91实验目的•深刻理解集成放大器工作在线性工作区时,遵循的两条基本原则——虚短、虚断•熟悉集成运算放大器的线性应用。
•掌握比例运算等电路、训练设计运放电路的能力。
2实验原理集成运算放大器是一种高电压放大倍数的多级直耦放大电路,在深度负反馈条件下,集成运放工作在线性工作区,它遵循两条基本原则：1.虚短：U i=U−−U+≈02.虚断：I N≈I p≈0（非线性区也成立）用途:广泛应用于各种信号的运算处理、测量以及信号的产生、变换等电路中。
图1：运算放大器符号3实验设计3.1实验I基础型实验3.1.11、电压跟随器——检测运放是否正常3.1.2反相比例运算放大器电压放大特性3.2实验II设计型实验3.2.1减法器的设计1.自行设计运放电路，要求实现u0=2u i2−u i12.将u i分别设置为以下两组信号，验证电路是否满足要求4实验预习仿真4.1电压跟随器——检测运放是否正常图2：Multisim接线图3：Multisim结果4.2反相比例运算放大器电压放大特性图4：Multisim 接线图5：Multisim 结果U i (V )理论值(V )实测值(V )U N U P U O U O U iU N U P U O U O U i-0.300310455.314µV 564.134µV 3.012V 10.040.3-310563.904µV489.999µV-2.987V9.964.3减法器设计设计如图所示：表3：验证结果波形频率u i u0直流0u i1=1V,u i2=2V3.04V正弦波500Hz u i1=1V,u i2=2V2.98V5数据处理表1U i(V)理论值(V)实测值(V)U N U P U O U OU iU N U P U O U OU i-0.3003100.1mV0.2mV 3.66V12.20.300-310-0.1mV0-3.65V12.16表2波形频率u i u0直流0u i1=1V,u i2=2V 3.00V正弦波500Hz u i1=1V,u i2=2V 3.24V1.完成表1，并绘制基础型实验的运放的电压传输特性;2.列出基础型实验中U i和U o理论关系式，并和仿真数据、实际数据比较;•电压跟随器u i=u o仿真数据中u i=u o,实验数据u i=1.00V,u o=1.04V,在误差允许范围内，所以等式也成立。
模电--运算放大器
2.2.2 理想运放电路模型
V＋
iP = 0
vP
ri
ro
+
+
vo
vN iN = 0
Avo(vP – vN) V－
vO / V V＋
O vP – vN /mV V－
12 / 105
2.3 基本线性运放电路
2.3.1 同相放大电路
• 基本电路 • 负反馈概念 • 虚短与虚断 • 近似计算 • 电压跟随器
2.1.2 运算放大器电路模型
B. 电压传输特性
Avo越大，运放的线性 范围越小，必须在输
vo / V 正饱和
V＋
线性放大区
出与输入之间加负反 馈才能使其扩大输入
vo = Avo(vP – vN)
信号的线性范围。
O
vP – vN /mV
例：若UOM =12V，Avo=106，
则 |ui| <12V 时，运放
15 / 105
2.3 基本线性运放电路
2.3.1 同相放大电路
3. 虚短与虚断
vi
由于运放的开环放大倍数很
大，输入电阻高，输出电阻
ii vp
vid+–
vn
+
A
–
vo
小，分析时常将其理想化， 称所谓的理想运放。
R1 R2
理想运放
线性区工作特点
Avo
ri ro 0
uo Avo (up un ) up un
v3
v2–
–
A2
+
R3 v4
v4
v2
iR2
R1 R2 R1
v2
R2 R1
v1
R4 R3
模拟电路--基本运放电路
模拟电路网络课件第三十七节:基本运算电路8.1 基本运算电路一、反相比例运算放大电路图1 反相比例运算电路反相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R1加至运放的反相输入端，输出电压vo通过反馈电阻Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。
R ¢为平衡电阻应满足R ¢= R1//Rf。
利用虚短和虚断的概念进行分析，vI=0，vN=0，iI=0，则即∴该电路实现反相比例运算。
反相放大电路有如下特点1．运放两个输入端电压相等并等于0，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。
2．vN= vP，而vP=0，反相端N没有真正接地，故称虚地点。
3．电路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为R1，输出电阻近似为零。
二、同相比例运算电路图1 同相比例运算电路同相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻RS加到运放的同相输入端，输出电压vo通过电阻R1和Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。
根据虚短、虚断的概念有vN= vP= vS，i1= if于是求得所以该电路实现同相比例运算。
同相比例运算电路的特点如下1．输入电阻很高，输出电阻很低。
2．由于vN= vP= vS，电路不存在虚地，且运放存在共模输入信号，因此要求运放有较高的共模抑制比。
三、加法运算电路图1 加法运算电路图1所示为实现两个输入电压vS1、vS2的反相加法电路，该电路属于多输入的电压并联负反馈电路。
由于电路存在虚短，运放的净输入电压vI=0，反相端为虚地。
利用vI=0，vN=0和反相端输入电流iI=0的概念，则有或由此得出若R1= R2= Rf，则上式变为–vO= vS1+ vS2式中负号为反相输入所致，若再接一级反相电路，可消去负号，实现符合常规的算术加法。
该加法电路可以推广到对多个信号求和。
从运放两端直流电阻平衡的要求出发，应取R´=R1//R2//Rf。
四、减法运算电路1、反相求和式运算电路图1所示是用加法电路构成的减法电路，第一级为反相比例放大电路，若R f1=R1，则vO1= –vS1；第二级为反相加法电路，可以推导出若取R2= Rf2，则vO = vS1–vS2由于两个运放构成的电路均存在虚地，电路没有共模输入信号，故允许vS1、vS2的共模电压范围较大。
模电设计性实验报告——集成运算放大器的运用之模拟运算电路
模电设计性实验报告——集成运算放大器的运用之模拟运算电路重庆科技学院设计性实验报告学院:_电气与信息工程学院_ 专业班级: 自动化1102学生姓名: 罗讯学号: 2011441657实验名称: 集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路完成日期:2013年 6月 20 日重庆科技学院学生实验报告集成运算放大器的基本应用——课程名称模拟电子技术实验项目名称模拟运算电路开课学院及实验室实验日期学生姓名罗讯学号 2011441657 专业班级自动化1102 指导教师实验成绩实验六集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路一、实验目的1、研究有集成运算放大器组成的比例、加法和减法等基本运算电路的功能2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的有些问题二、实验仪器1、双踪示波器;2、数字万用表;3、信号发生器三、实验原理在线性应用方面，可组成比例、加法、减法的模拟运算电路。
1) 反相比例运算电路电路如图6-1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//。
RF 100k1 5 4 R1 10k2 Ui 6 Uo3 U1 R2 9.1k 7图6-1 反相比例运算电路2) 反相加法电路电路如图6-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为:////RF 100kR1 10k Ui1 4 1 5 R2 20k 2 Ui2 6 Uo 3 U1 R3 6.2k 7图6-2 反相加法运算电路3) 同相比例运算电路图6-3(a)是同相比例运算电路。
RF 100k1 5 4 R1 10k 26 Uo 3R2 9.1k U1 7RF10k4 1 526 R2 Uo 3 Ui 10k U1 7(a)同乡比例运算 (b)电压跟随器图6-3 同相比例运算电路它的输出电压与输入电压之间关系为://当即得到如图6-3所示的电压跟随器。
图中,用以减小漂移和起保护作用。
一般取10KΩ,太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
模拟电子电路基础课件：第2章3(第四讲)运算放大器运算电路
0 s 0
sC
( 1 )
o RC
令s=jω，则有：
A( j) A( j) ej()
19
A( j) 1
1 j ω ωo
A( j)
1
1 ( )2 o
Uo 1 Ui
0.707
此电路的缺点：
1. 带负载能力差。 2. 无放大作用。
3. 特性不理想，边沿不陡。
0
o
截止频率处：
Uo 1
截止频率
R2 R1
2R RW RW
ui
R2 R1
2R RW RW
Rt R 2(Rt R)
E
5
2. 电压源、电流源
(1) 电压源
电压源的要求：输出电阻小。 所以，要有电压负反馈。
R2
电路组成：比例放大器。
_ Uo
Us
R1
+
+
RP
反向比例放大器组成的电压源
6
电路特点:
1. 输出电压的大小调节方便。 2. 同相比例放大器组成的电压源的输出
b0
二阶带阻
A(s)
s2
s2 b0 b1s
b0
21
低通滤波器；高通滤波器； 带通滤波器；带阻滤波器
22
图示二阶低通滤波器
1
A(s)
LC
s2 1 s 1
RC LC
令
0
1 LC
,Q
0CR
则有：
A(s)
02
s2
0
Q
s 02
23
将两级一阶低通滤波器串接
？ A( jω) A1( jω)A2 ( jω)
12
第2章 运算放大器及其线性应用
模电课件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
当
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。
模电 第七章 模拟信号运算电路
uO
实际特性
O
u+-u-
非线性区
线性区
图 7.1.2
集成运放的传输特性
7.2 比例运算电路
7.2.1 反相比例运算电路
由于“虚断”，i+= 0，u+ = 0；
由于“虚短”， u- = u+ = 0 ——“虚地” 由 iI = iF ，得
uI
RF R1
Auf
uo uI
R1
-uo RF
即
u u-
——“虚短”
2. 理想运放的输入电流等于零 由于 rid = ∞，两个输入端均没有电流，即
i i- 0
传输特性
uO
+UOPP
——“虚断”
7.1.3 理想运放工作在非线性区时的特点
理想特性
O
u+-u-
-UOPP
图 7.1.2 集成运放 的传输特性
理想运放工作在非线性区特点： 1. uO 的值只有两种可能 当 u+ > u- 时，uO = + UOPP 当 u+ < u- 时, uO = - UOPP 在非线性区内，(u+ - u-)可能很大，即 u+ ≠u- 。 “虚短”不存在 2. 理想运放的输入电流等于零 （由于 rid = ∞）
uI1
RF1 R3
uI3 ) - ( 0.2 uI1 1.3uI3 )
R F2 R F2 uO = - ( u O1 + u I2 ) = - (u O1 + 10u I2 ) R4 R2
比较得： RF1 0 .2 , R1
RF1 R3 1 .3 , RF2 R4 1, RF2 R2 10
集成运算放大器电路 模拟电子电路-PPT
IE2
1 R2
(U BE1
UBE2 )
UT R2
ln
I E1 IE2
当β1>>时，IE1≈Ir,IE2≈IC2，由此可得
R2
UT IC2
ln
Ir IC2
(4―10)
UCC
Ir
Rr
V1
第4章 集成运算放大器电路
IC2 V2
R2
图4―7微电流电流源
第4章 集成运算放大器电路
此式表明，当Ir和所需要的小电流一定时，可计算
UCC
Rr
Ir
IC1 IC2
IC3
第4章 集成运算放大器电路
V1
V2
Rr Ir
UCC V3
IC2
IC3
(a)
(b)
图4―5 (a)三集电极横向PNP管电路；(b)等价电路
第4章 集成运算放大器电路
三、比例电流源
如果希望电流源的电流与参考电流成某一比例关 系，可采用图4―6所示的比例电流源电路。由图可知
利用交流等效电路可求出威尔逊电流源的动态内阻
Ro为
Ro 2 rce
(4―13)
可见，威尔逊电流源不仅有较大的动态内阻，而且 输出电流受β的影响也大大减小。
图4―9给出了另一种反馈型电流源电路。它由两 个镜像电流源串接在一起组成，故称串接电流源。关 于它的稳流原理留给读者自行分析。
UCC
Ir
Rr
集成运放是一种多级放大电路， 性能理想的运放 应该具有电压增益高、 输入电阻大、 输出电阻小、 工 作点漂移小等特点。 与此同时， 在电路的选择及构成 形式上又要受到集成工艺条件的严格制约。 因此， 集 成运放在电路设计上具有许多特点， 主要有：
模拟电子线路模拟运算电路
uS1 uN uS 2 uN uN uO
R1
R2
Rf
uS 3 uP uS4 uP uP
R3
R4
R5
uN uP
（1） （2） （3）
4. 加减法运算电路
分析方法二：运用叠加原理分析
ui1 ui2 独立工作时，电路等效为（2）
构成反相比例运算，有
uo1
Rf R1
利用虚短和虚断得
vN vP 0
vI vN vN vO
R1
Rf
if
Rf
vI
R1
vN -
i1
vP
A +
vO
R2
vO
Rf R1
vI
即
Auf
Rf R1
输出与输入反相
为提高精度，一般取 R2 R1 // Rf
Rf
vI
R1
vN -
vP
A +
R2
b.电路的输入电阻
ri=R1
vO
ui 3
R3
// R4
// R5
(R3 // R5 )R4 R3 // R5 R4
(R4 // R5 )R3 R4 // R5 R3
⑤式代入③得
(R3 // R5 )R4 R4 R3 // R5
1 R4
ui 4
(R4 // R5 )R3 R3 R4 // R5
1 R3 ui3
R1 // R2 // Rf R3 // R4 ⑦
④
uo uo1 uo2
例6 试求下图uo与ui1和ui2之间的关系式.
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u
R1
R1 RF
uo
u u uI
uo
(1
RF R1
)uI
或 : uo 1 RF
uI
R1
“虚短”与“虚断”
当: RF 0或R1 uo uI
电压跟随器
例 在图示电路中，已知R1=100kΩ， Rf=200kΩ ，ui=1V，求输 出电压uo，并说明输入级的作用。
Rf
Δ Δ
∞
－
R1
∞
ui
0.7 50 104
V
1.4uV
上式说明， 折算到运放输入端，仅1.4μV就可使二极管VD1 导通。同理，使VD2 导通的电压也降到这个数量级。显然， 这样的精密整流电路可对微弱输入信号电压进行整流。
Ui2
Uo
Rf 2 Rf 2
Uo1
Rf 2 R3
Ui3
Rf 2 R4
Ui4
Rf1 R1
U
i1
Rf1 R2
U
i
2
Rf 2 R3
Ui3
Rf 2 R4
Ui4
如果取Rf1=Rf2=10kΩ，则R1＝10kΩ，R2＝5kΩ ， R3 ＝ 2kΩ ， R4 ＝ 10kΩ ， R′1=R1∥R2∥Rf1 、 R′2
C
10μF
R2
Rf
ui
R 1M Ω
∞
－ +
Δ Δ
10kΩ R3
10kΩ
∞
－
+ R1
uo1 10kΩ
A1 +
uo
+
R4
解 （1）运放 A1 构成积分电路，A2 构成加法电路，输入电 压 ui 经积分电路积分后再与 ui 通过加法电路进行加法运算。由图 可得：
uo1
1 RC
ui dt
uo
Rf R2
RL vo
-A +
vo
-
传输特性 vO
输入正弦波 vI vO
t
-R2 / R1
vI
输出半波
-
R2 R1
vI
t
精密整流电路，一个周期内输出电压半周为0，半周与输 入电压成比例。
设集成运放开环增益Ad为50万倍，二极管导通电压为0.7 V，则VD1
ud = u- - u+ =
u uo1 Ad
uo1 Ad
ui2 )
uo
( Rf R1
ui1
Rf R2
(ui2 ))
Rf R2
ui2
Rf R1
ui1
（二）减法器
2、差动减法器 叠加定理
ui1作用
uo1
Rf R1
ui1
ui2作用
uo2
(1
Rf R1
)
R' R' R2
ui2
综合：
uo
Rf R1
ui1
(1
Rf R1
)
R' R' R2
ui2
uo
Rf R1
(ui1
•
• （1） •
V01
Rf R1
Vi
(2分）
V0
1 R5C
V01dt
(4分）
Rf R5 R1C
t
Vi dt
0
(1分）
• （2）i2 =0
• 例： 写出输出电压uo1、uo与输入电压的函数关系。 （电容的初始电压为0）。
R2
ui2
R4
C
ui1
R1
- A1+ +
uo1
R3
-+A2 +
uo
R2
R5
uo1
+
+ uo1
R2
－ +
uo
+
解 输入级为电压跟随器，由于是电压串联负反馈，因
而具有极高的输入电阻，起到减轻信号源负担的作用。且
u o1 ui 1 V ，作为第二级的输入。
第二级为反相输入比例运算电路，因而其输出电压为：
uo
Rf R1
u o1
200 1 2 (V) 100
例 在图示电路中，已知R1=100kΩ， Rf=200kΩ ， R2=100kΩ， R3=200kΩ ， ui=1V，求输出电压uo。
ui2)
Rf R1
(ui2
ui1)
若 Rf R' R1 R2
例 设计运算电路。要求实现y=2X1+5X2+X3的运算。
解:电路模式为Uo=2Ui1+5Ui2+Ui3，是三个输入信号的加 法运算。各个系数由反馈电阻Rf与各输入信号的输入电阻 的比例关系所决定。由于式中各系数都是正值，而反相加
法器的系数都是负值，因此需加一级变号运算电路。
当vs为阶跃电压，由于信号
vs
源总有内阻，t=0时，电容上
Vs
压降vo= 0。充电电流很大，
t
–vo亦很大，
–vo Vs
由于充电时间常数 =rc很小，
t
充电电流很快降为 0，–vo亦
很快为0。
此电路对高频噪声敏感
噪声为高频谐波，设为vs=RC cost，
vo正比于，频率越高，噪声越大，
利用积分电路可以模拟微分方程。图中，由虚短、虚断，
有i1=if+iC，
ui ( uo ) (c duo )
R1
Rf
dt
或
R1C
duo dt
R1 Rf
uo
ui
ay′+by=f(x) 因此， 用图4.3.7可模拟 一阶微分方程。
2. 微分运算电路
uO iR R iCR RC duC dt RC duI dt
一、数据放大器 （仪表放大器、测量放大器）
特点：高共模抑制比 高输入阻抗 高放大倍数
解：R1的中点为交流零电位，则：
uo1
(1
R2 R1 /
2
)uS1
uo2
(1
R2 R1 /
2
)uS2
uo
R4 R3
(uo2
uo1)
R4 R3
(1
2R2 R1
)(uS2
uS1 )
R1作用：调节增益
产品：
如AD624等， R1有引线连出，同时有一组R1接 成分压器形式，可选择连线，接成多种R1阻值
u o1
Rf R3
ui
将 R2 R3 R f 10 k 代入以上两式，得：
1
uo uo1 ui RC ui dt ui
（2）因 uC (0) 0 V ， ui 1 V ，当 uo 变为 0V 时，有：
uo
ui RC
t
ui
0
解得： t RC 1106 10106 10 s
故需经过 t 10s ，输出电压 uo 变为 0V
vs
(s)
1
R /(sC
)
vs
(s)
sRCvs (s)
C
vs+-
A
+
vo
拉氏反变换得
vo
RC
dvs dt
▪ 波形变换
vs
输入方波 0
t
积分输出三角波
vo
0
t
微分输出尖脉冲
vo
0
t
• 例：、在下图所示电路中，运算放大电路A1、A2为理想的。 • （1） 试求输出电压VO与输入电压Vi的关系式。 • （2） 说明流过电阻R2的电流i2=?
iF
R
VBE
ISe VT
vO R
iE
vS
–
T
+
vo
vS
ISeVT
vO R
vS
vO RISeVT
缺点： vS限定为正值； 存在温漂。
对数反对数型模拟乘法器
基本原理
v v e e x y
ln vxvy
(lnvx ln vy )
实现框图
五. 基本应用电路
一、数据放大器 二、电压和电流转换电路
集成运放运算电路
1 比例运算电路 2 加法与减法电路 3 积分与微分电路 4 对数与指数电路 5 基本应用电路
一. 比例运算电路
“虚短”与“虚
1. 反相比例运算电路 断”
uI u u uo
R1
RF
u u 0
uo
RF R1
uI
当RF R1时 uo uI
倒相器
2. 同相比例运算电路
i i 0
而简单的RC积分电路所能实现的则是电容两端电压随时间 按指数规律增长， 只在很小范围内可近似为线性关系。从这一 点来看， 集成运放构成的积分器实现了接近理想的积分运算。
例: 积分电路， R1=20 kΩ，C=1μF，ui为一正向阶跃电压, ui=0, t<0； =1 V, t≥0 。 运放的最大输出电压Uom=±15 V， 求t≥0 范围内uo与ui之间的运算关系，并画出波形。
R1 Ui1
R2 Ui2
R3 Ui3
Rf1
Rf2
－ ∞＋
－∞
Uo1 R4
＋
Uo
＋
＋
R′1＝R1∥R2∥R3∥Rf1
R′2＝R4∥Rf2
输出电压和输入电压的关系如下：
Uoi
Rf1 R1
U
i1
Rf1 R2
Ui
2
Rf1 R3
Ui
3
Uo
Rf 2 R4
Uo1
(
Rf1 R1
Ui1
Rf1 R2
Ui
2
Rf1 R3
1. 积分运算电路
积分运算电路
根据虚地有i ui ，于是 R