运算放大器
运算放大器常见指标及重要特性
运算放大器常见指标及重要特性运算放大器是一种电子放大器，用于放大微弱电信号。
它是现代电子系统中的关键组件之一，广泛应用于各种电路中，如音频放大器、通信电路、仪器仪表、运算放大电路等。
了解运算放大器的常见指标和重要特性对于正确选择和应用运算放大器至关重要。
下面是关于运算放大器常见指标和重要特性的详细介绍。
1.常见指标(1)增益：运算放大器的增益是指输入信号和输出信号之间的放大倍数。
运算放大器的增益通常用电压增益来表示，即输出电压与输入电压之比。
(2)输入阻抗：运算放大器的输入阻抗是指输入端对外界电路的负载特性，也就是输入电路对外界电路之间的阻抗。
输入阻抗越大，对外界电路的负载影响越小。
(3)输出阻抗：运算放大器的输出阻抗是指输出端对外界电路的负载特性，也就是输出电路对外界电路之间的阻抗。
输出阻抗越小，对外界电路的阻抗匹配越好。
(4)带宽：运算放大器的带宽是指在指定的增益范围内，能够传递的频率范围。
带宽越大，运算放大器能够传递的高频信号越多。
(5)零点抵消：运算放大器的零点抵消是指在输出电压为零时，输入电压不为零的情况下，输出电压的漂移量。
零点抵消越好，运算放大器的精度越高。
2.重要特性(1)运算精度：运算放大器的运算精度是指在给定的测量条件下，输出结果与实际值之间的偏差大小。
运算精度越高，运算放大器输出的信号越准确。
(2)稳定性：运算放大器的稳定性是指在不同工作条件下，输出信号的稳定程度。
稳定性越好，运算放大器的输出信号波动越小。
(3)噪声：运算放大器的噪声是指在运放输入端产生的不可避免的电压或电流波动。
噪声越小，运算放大器的信噪比越高。
(4)温度漂移：运算放大器的温度漂移是指在温度变化的情况下，输出信号的稳定程度。
温度漂移越小，运算放大器的性能越稳定。
(5)电源电压范围：运算放大器的电源电压范围是指能够正常工作的电源电压范围。
电源电压范围越大，运算放大器的适用范围越广。
(6)输入偏置电流：运算放大器的输入偏置电流是指在没有输入信号的情况下，输入端电流的大小。
运算放大器
运算放大器绪论运算放大器是电压控制型电压源模型，其增益（放大倍数）非常大。
运算放大器有5个端子、4个端口的有源器件。
其符号和内部结构如图1所示：图1 运算放大器模型和内部结构图图中电压VCC和VEE是由外部电源提供，通常决定运算放大器的输出电压等级。
符号“＋”和“—”分别表示同相和反相。
输入电压Vp和Vn以及输出电压Vo都是对地电压。
运算放大器的五个接线端构成了一个广义节点，如果电流按照图1所示定义，根据KCL （基尔霍夫电流定律）有如下公式：因此，为了保持电流平衡，我们必须将所有电流都包括进来，这是根据有源器件的定义得出的。
如果我们仅仅考虑输入和输出电流来列出KCL，则等式不成立，即：运算放大器的等效电路模型如图2所示。
电压Vi是输入电压Vp和Vn的差值即Vi＝Vp －Vn。
Ri是放大器的输入电阻，Ro是输出电阻。
放大参数A称为开环增益。
运算放大器的开环结构定义为：运算放大器的结构中不包括将输入和输出端连接起来的回路。
图2 运算放大器的等效电路模型如果输出端不接任何负载，输出电压为：该公式说明，输出电压Vo是与输入电压Vp和Vn之差的函数。
因此可以说该运算放大器是差值放大器。
大多数实际的运算放大器的开环放大倍数是非常大的。
例如，比较常用的741型运算放大器，它的放大倍数为200000Vo/Vi，甚至一些运算放大器的放大倍数达到108 Vo/Vi。
反映输入电压和输出电压关系的曲线称为电压传输特性，而且该曲线是放大器电路设计和分析的基础。
运算放大器的电压传输曲线如图3所示：图3 电压传输特性曲线注意：该曲线有2个变化区域，一个为在Vi＝0V附近时，输出电压和输入电压成正比例放大，称之为线性区域；另一个为Vo随Vi改变而不变的区域，称之为饱和区（或非线性区）。
可以通过设计让运算放大电路工作在上述的2个区域。
在线性区域Vo和Vi直线的斜率是非常大的，实际上，它与开环放大倍数A相等。
例如，741运算放大器正负电源电压为VCC=+10V，VEE=－10V，Vo的饱和值（最大输出电压）一般在±10 V，而当A＝200000 Vo/Vi 时，可以算出输入的电压非常小：10/200,000 = 50μV。
10种运算放大器
各种不同类型的运算放大器介绍董婷076112班一．uA741M，uA741I，uA741C（单运放）高增益运算放大器用于军事，工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。
这些类型还具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。
目前价格1元/个。
uA741主要参数ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS最大额定值ELECTRICAL CHARACTERISTICS VCC = ±15V, Tamb = +25°C (unless otherwise specified) 电气特性二．CA3140 高输入阻抗运算放大器CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上，该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极（PMOS上）中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗，极低输入电流和高速性能。
操作电源电压从4V至36V（无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放。
主要运用于单电源放大器在汽车和便携式仪表，有源滤波器，比较器，采样保持放大器，长期定时器，光电仪表，探测器，TTL接口，入侵报警系统，函数发生器，音调控制，电源，便携式仪器。
工作范围为-55 ºC —125 ºC。
目前生产厂家主要是INTERSIL公司和HARRIS公司，报价为：2.7—3元/个。
引脚图三．OP07C运算放大器OP07C是一款低失调低漂移运算放大器。
生产厂家主要有德州仪器公司和AD公司。
这款运算放大器具有非常低的输入失调电压，所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低和开环增益高的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
运算放大器
运算放大器（英语：Operational Amplifier，简称OP、OPA、OPAMP、运放）是一种直流耦合，差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，减法等模擬运算电路中，因而得名。
通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。
原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。
但是这并不代表运算放大器不能连接成正反馈（positive feedback）组态，相反地，在很多需要产生震荡信号的系统中，正反馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。
运算放大器有许多的规格参数，例如：低频增益、单位增益频率（unity-gain frequency）、相位边限（phase margin）、功耗、输出摆幅、共模抑制比（common-mode rejection ratio）、电源抑制比（PSRR，power-supply rejection ratio）、共模输入范围（input common mode range）、电压摆动率（slew rate）、输入偏移电压（input offset voltage，又译：失调电压）、还有噪声等。
目前运算放大器广泛应用于家电，工业以及科学仪器领域。
一般用途的集成电路运算放大器售价不到一美元，而现在运算放大器的设计已经非常可靠，输出端可以直接短路到系统的接地端（ground）而不至于被短路电流（short-circuit current）破坏。
目录[隐藏]∙ 1 运算放大器的历史∙ 2 运算放大器的基础o 2.1 电路符号o 2.2 理想运算放大器的操作原理▪ 2.2.1 开回路组态▪ 2.2.2 负反馈组态▪ 2.2.2.1 反相闭回路放大器▪ 2.2.2.2 非反相闭回路放大器▪ 2.2.3 正反馈组态∙ 3 实际运算放大器的局限o 3.1 直流的非理想问题▪ 3.1.1 有限的开回路增益▪ 3.1.2 有限的输入阻抗▪ 3.1.3 大于零的输出阻抗▪ 3.1.4 大于零的输入偏压电流▪ 3.1.5 大于零的共模增益o 3.2 交流的非理想问题o 3.3 非线性的问题o 3.4 功率损耗的考量∙ 4 在电路设计中的应用∙ 5 直流特性∙ 6 交流特性∙7 运算放大器的应用∙8 741运算放大器的内部结构o8.1 电流镜与偏压电路o8.2 差分输入级o8.3 增益级o8.4 输出级∙9 CMOS运算放大器的内部结构∙10 其他应用∙11 参见∙12 参考资料与附注∙13 外部链接[编辑]运算放大器的历史第一个使用真空管设计的放大器大约在1930年前后完成，这个放大器可以执行加与减的工作。
运算放大器分类
运算放大器分类运算放大器是一种基本的模拟电路元件，广泛应用于各种电子设备中。
根据其不同的性质和功能，可以将运算放大器分为几类。
1.差分放大器差分放大器是一种基本的运算放大器，主要用于实现信号放大和滤波。
它的输入端有两个，可以将两个输入信号进行差分运算，输出差分信号的放大结果。
差分放大器具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点，适用于放大微弱信号和抑制噪声干扰。
2.反馈放大器反馈放大器是一种将一部分输出信号反馈到输入端的运算放大器。
反馈放大器可以实现信号放大、滤波、稳压等功能，还可以提高放大器的线性度和稳定性。
根据反馈方式的不同，反馈放大器可以分为正反馈和负反馈两种。
其中，负反馈放大器最为常见，可以减小放大器的失调、漂移和噪声，提高放大器的性能和可靠性。
3.比较器比较器是一种将两个输入信号进行比较，输出高低电平的运算放大器。
比较器可以用于电压比较、信号检测、门电路等方面。
根据比较器的输出类型，可以将其分为开关型比较器和线性比较器两种。
其中，开关型比较器输出只有两种状态，常用于数字电路中的逻辑运算；线性比较器输出具有连续的电平变化，常用于模拟电路中的信号处理。
4.积分放大器积分放大器是一种将输入信号进行积分运算后输出的运算放大器。
积分放大器可以用于实现信号积分、微分和低通滤波等功能，还可以提高放大器的稳定性和线性度。
与差分放大器相比，积分放大器的输入阻抗较低，输出阻抗较高，适用于高精度的信号处理和控制系统中。
5.微分放大器微分放大器是一种将输入信号进行微分运算后输出的运算放大器。
微分放大器可以用于实现信号微分、高通滤波和波形恢复等功能，还可以提高放大器的线性度和稳定性。
与积分放大器相比，微分放大器的输入阻抗较高，输出阻抗较低，适用于高速信号处理和控制系统中。
运算放大器是一种非常重要的电子元件，在各种电子设备中都有广泛的应用。
根据其不同的性质和功能，可以将运算放大器分为差分放大器、反馈放大器、比较器、积分放大器和微分放大器等几类。
运算放大器的输出计算公式
运算放大器的输出计算公式运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种电子器件，用于放大输入信号并输出放大后的信号。
它是现代电子技术中使用最广泛的集成电路之一，具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点。
运算放大器的输出计算公式可以用以下公式表示：Vout = A * (Vp - Vn)，其中Vout表示输出电压，A表示运算放大器的开环增益，Vp和Vn 分别表示输入信号的正输入端和负输入端的电压。
运算放大器的输出计算公式是基于运算放大器的工作原理得出的。
它利用差分放大器的原理，将输入信号的差值放大后输出。
运算放大器内部有一个差分放大器电路，它可以放大输入信号的差值。
运算放大器的输出电压与输入信号的差值成正比，比例系数就是运算放大器的开环增益。
运算放大器的开环增益是一个重要的参数，它决定了运算放大器的放大能力。
一般情况下，运算放大器的开环增益很大，可以达到几十倍甚至几百倍。
这就意味着输入信号经过放大后，输出信号的幅度会大大增加。
运算放大器的输出计算公式中的Vp和Vn分别表示输入信号的正输入端和负输入端的电压。
正输入端和负输入端的电压差值决定了输出信号的大小。
当正输入端的电压大于负输入端的电压时，输出电压为正值；当正输入端的电压小于负输入端的电压时，输出电压为负值。
运算放大器的输出计算公式可以用于分析和设计各种电路。
通过改变输入信号的电压，可以得到不同的输出电压。
在实际应用中，可以根据需要选择合适的运算放大器和合适的电路连接方式，以实现所需的放大功能。
除了基本的放大功能，运算放大器还可以用于实现各种电路功能，如比较器、积分器、微分器、滤波器等。
利用运算放大器的高增益和高输入阻抗，可以设计出各种高性能的电路。
运算放大器的输出计算公式是通过运算放大器的工作原理得出的，它可以用来计算运算放大器的输出电压。
运算放大器作为一种重要的电子器件，在电子技术领域有着广泛的应用。
通过合理地使用运算放大器和设计合适的电路，可以实现各种功能的电子系统。
运算放大器简介
运算放大器一、运算放大器放大器：能把输入讯号的电压或功率放大的装置。
运算放大器：运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。
最基本的运算放大器如下图。
一个运算放大器一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。
二、虚短和虚断理想运放和理想运放条件在分析和综合运放应用电路时，大多数情况下，可以将集成运放看成一个理想运算放大器。
理想运放顾名思义是将集成运放的各项技术指标理想化。
由于实际运放的技术指标比较接近理想运放，因此由理想化带来的误差非常小，在一般的工程计算中可以忽略。
理想运放的特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的频宽。
理想运放工作在线性区时可以得出二条重要的结论：虚短因为理想运放的电压放大倍数很大，而运放工作在线性区，是一个线性放大电路，输出电压不超出线性范围（即有限值），所以，运算放大器同相输入端与反相输入端的电位十分接近相等。
在运放供电电压为±15V时，输出的最大值一般在10～13Ｖ。
所以运放两输入端的电压差，在1mV以下，近似两输入端短路。
这一特性称为虚短，显然这不是真正的短路，只是分析电路时在允许误差范围之内的合理近似。
虚断由于运放的输入电阻一般都在几百千欧以上，流入运放同相输入端和反相输入端中的电流十分微小，比外电路中的电流小几个数量级，流入运放的电流往往可以忽略，这相当运放的输入端开路，这一特性称为虚断。
显然，运放的输入端不能真正开路。
运用“虚短”、“虚断”这两个概念，在分析运放线性应用电路时，可以简化应用电路的分析过程。
运算放大器构成的运算电路均要求输入与输出之间满足一定的函数关系，因此均可应用这两条结论。
运算放大器工作原理
运算放大器工作原理运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子器件，它在现代电子电路中有着广泛的应用。
运算放大器的工作原理是基于差分放大器的基础上进行改进和优化，使得它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等优良特性。
本文将从运算放大器的基本原理、内部结构、工作特性以及应用领域等方面进行详细介绍。
一、基本原理运算放大器是一种差动放大器，它由多个晶体管、电阻、电容等元件组成。
在运算放大器的内部，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（-）。
运算放大器的输出端输出的是输入信号的放大值，其放大倍数由运算放大器的增益决定。
运算放大器的工作原理可以用简单的电路模型来描述。
在理想情况下，运算放大器的增益是无穷大的，输入阻抗是无穷大的，输出阻抗是零。
这意味着运算放大器可以放大微小的输入信号，并且不会对输入信号产生影响，同时输出的电压可以根据输入信号的大小进行线性放大。
二、内部结构运算放大器的内部结构非常复杂，一般由多个晶体管、电阻、电容等元件组成。
其中最核心的部分是差分放大器。
差分放大器由两个晶体管和若干电阻组成，它的作用是将输入信号进行放大，并将放大后的信号送入后级放大器进行进一步放大。
在运算放大器的内部，还有许多其他的电路，如反馈电路、偏置电路等，它们都起着至关重要的作用。
三、工作特性运算放大器具有许多优良的工作特性，这些特性使得它在电子电路中有着广泛的应用。
首先，运算放大器具有高增益。
在理想情况下，运算放大器的增益是无穷大，这意味着它可以对微小的输入信号进行高度放大。
其次，运算放大器具有高输入阻抗和低输出阻抗。
这使得它可以接受各种不同的输入信号，并且可以驱动各种不同的负载。
此外，运算放大器还具有良好的线性特性、宽带宽等特点。
四、应用领域由于其优良的工作特性，运算放大器在电子电路中有着广泛的应用。
它可以用于信号放大、滤波、比较、积分、微分等各种电路中。
运算放大器工作原理
运算放大器工作原理
运算放大器是一种高增益、差分输入的电子放大器，主要用于信号的放大、滤波等处理。
其工作原理可以简单描述如下：
1. 差分输入：运算放大器有两个输入口，即非反相输入端（+）和反相输入端（-）。
信号通过非反相输入端和反相输入端输入，差分输入的电压将决定放大器的输出。
2. 差动放大：运算放大器通过差分放大电路实现信号的差动放大。
差分放大电路由输入级、中间级和输出级组成。
输入级主要负责放大输入信号，中间级进行整流、滤波等处理，输出级将放大后的信号输出。
3. 负反馈：运算放大器通常采用负反馈电路来稳定其增益和线性度。
负反馈电路将输出信号与输入信号进行比较，并通过反馈路径将差异减小，使放大器输出更加稳定和线性。
4. 输入阻抗高：运算放大器的输入阻抗很高，可以忽略输入电流。
这使得运算放大器可以与各种信号源连接而不影响信号源的输出。
5. 输出驱动能力强：运算放大器具有较低的输出阻抗和较高的输出电流能力，能够有效地驱动各种负载。
6. 可调节增益：运算放大器具有可调节的增益，可以通过调节反馈电阻等参数来实现不同的放大倍数。
7. 常用应用：运算放大器在模拟电路中广泛应用，如信号调理、滤波、运算、比较等。
同时，它还可以作为反馈电路中的基本组件，用于构建各种功能的反馈电路。
运算放大器的作用
运算放大器的作用运算放大器是一种特殊的放大器芯片，用于将微弱的输入信号放大到适合于后续处理的级别。
它在各种电子设备中广泛应用，包括通信系统、音频设备、仪器仪表和自动控制系统等。
运算放大器具有以下主要的作用：1. 放大信号：运算放大器主要作为信号的放大器使用。
它能够将微弱的输入信号放大到较高的电压或电流级别，以便于后续的处理和分析。
由于运算放大器本身具有高增益和高输入阻抗，所以能够实现对信号的精确放大。
2. 实现数学运算：运算放大器可以通过不同的电路连接方式，实现各种数学运算功能。
例如，通过负反馈电路连接，可以实现加法、减法、乘法和除法等运算。
这种能力使得运算放大器可以广泛应用于信号处理、控制系统和计算设备等领域。
3. 产生参考电平：运算放大器可以通过调整反馈电阻的比例，产生一个固定的参考电平。
这个参考电平可以作为其他电路的输入参考，用于比较、测量和判断等操作，从而实现更加精确的信号处理和控制。
4. 调节电压和电流：运算放大器可以通过负反馈电路实现对电压和电流的调节。
通过调整反馈电阻、输入电阻和输入电压等参数，可以实现对输出电压和电流的精确控制。
这种能力使得运算放大器在自动控制系统、调节电路和功率放大器等应用中非常重要。
5. 提供高输入阻抗：运算放大器具有非常高的输入阻抗，通常在百万到千万欧姆的范围内。
这种高输入阻抗可以有效减少输入信号源和电路之间的负载效应，从而保持输入信号的稳定性和精确性。
同时，高输入阻抗还能够避免对输入信号源的损耗，提高了系统的灵敏度和测量范围。
总的来说，运算放大器在电子设备中的作用是非常重要的。
它不仅可以实现信号的放大和精确处理，还能够提供参考电平、调节电压和电流，并具有高输入阻抗等特性。
这些功能使得运算放大器成为现代科技领域中不可或缺的一部分，并在各种应用场合中发挥着至关重要的作用。
《运算放大器》课件
带宽与增益
根据电路的带宽和增益需求，选择适当带宽 和增益的运算放大器。
输入与输出阻抗
考虑电路的输入和输出阻抗，选择合适的运 算放大器以匹配阻抗。
电源电压与功耗
根据电源电压和功耗要求，选择合适的运算 放大器以降低能耗。
运算放大器的使用注意事项
电源电压的稳定性
确保电源电压的稳定，避免因电源波 动引起的电路性能不稳定。
闭环增益
总结词
闭环增益是指运算放大器在有反馈回路的情况下对输入信号的放大倍数。
详细描述
闭环增益是运算放大器实际应用中最重要的性能指标之一，它决定了放大器的 输出信号与输入信号之间的关系。通过调整反馈回路，可以改变闭环增益，从 而实现特定的输出信号。
带宽增益乘积
总结词
带宽增益乘积是衡量运算放大器频率响应的一个重要参数，它表示增益和带宽之间的乘积关系。
《运算放大器》PPT 课件
目录
CONTENTS
• 运算放大器概述 • 运算放大器的工作原理 • 运算放大器的应用 • 运算放大器的选择与使用 • 运算放大器的性能指标 • 运算放大器的设计实例
01 运算放大器概述
运算放大器的定义
01
运算放大器（简称运放）是一种 具有高放大倍数的电路单元，其 输出信号与输入信号之间存在一 定的数学关系。
根据需求选择合适的放大倍数，调整输入和输出电阻的大小，以确 保放大器的性能。
电路图
提供基于运算放大器的放大器电路图，包括输入、输出和反馈电阻 等元件。
基于运算放大器的滤波器设计
滤波器
利用运算放大器和适当的反馈网络可以设计出各种类型的滤波器， 如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
设计要点
根据滤波器的类型和性能要求，选择合适的反馈网络元件和运算放 大器型号。
电路中的运算放大器
电路中的运算放大器电路中的运算放大器是一种重要的电子设备，它具有放大电压信号和进行基本算术运算的功能。
在现代电子技术中，运算放大器常被广泛应用于各种电路中，从而实现对信号的处理和控制。
一、运算放大器的基本原理运算放大器是一种特殊的放大器，它具有多个输入端和一个输出端。
在操作上，运算放大器可以将两个或多个输入信号进行加法、减法乃至乘法、除法等基本算术运算，从而产生一个输出信号。
运算放大器的基本原理是通过差分放大电路和反馈电路的结合实现的。
差分放大电路是运算放大器的核心组成部分，它由一对互补的晶体管、电阻器以及电源构成。
这对晶体管中的一个承担输入信号的放大，另一个负责对放大后的信号进行反相放大。
通过这种差分放大电路，运算放大器能够对输入信号进行放大，同时抵消噪声和共模信号的干扰。
反馈电路是运算放大器实现基本算术运算的关键。
通过将一部分输出信号反馈到输入端，可以实现加法、减法、乘法等运算。
不同的反馈方式会产生不同的运算功能。
例如，正反馈可以实现振荡器，负反馈可以实现比例放大器。
二、运算放大器的应用由于运算放大器具有灵活的运算功能和高增益特性，它在电子领域有着广泛的应用。
1. 模拟运算电路：运算放大器可以用来设计滤波器、积分器、微分器等模拟运算电路。
通过对电压信号的放大和运算，可以实现对信号的处理与控制，例如音频放大器、运算放大器比较器等。
2. 传感器信号处理：运算放大器常被用于传感器信号的处理。
传感器将物理量转化为电信号，而运算放大器可以对这些信号进行放大和运算，以满足不同的应用需求。
例如，温度传感器、加速度传感器等的信号处理。
3. 比较器：基于运算放大器的比较器可以用于比较两个输入信号的大小。
这在电压检测、开关控制等应用中很常见。
4. 模数转换器：通过结合运算放大器和其他模拟电路，可以实现模拟信号到数字信号的转换。
这在数据采集、信号处理等领域有着重要的应用。
5. 电路控制系统：运算放大器可以作为电路控制系统的核心元件，实现对电路的控制和调节。
运算放大器
对a点： G4ub G5u2 0 : “虚断” G ub 5 u2 G4 对b点：G1 G2 G3 G4 )ub G1u1 G3u2 0 (
即： 1u1 G3u2 (G1 G2 G3 G4 )G5 u2 G G4 u2 G1G4 u1 G3G4 (G1 G2 G3 G4 )G5
.
.
ia＝0
.
+ _
-Aua
.
+ uo _
.
.
用途
运算放大器可以与电阻或电阻、电容组成各种网络； 实现各种网络函数。
在运算放大器的应用中，比例器是一种最常见的用途。 图示电路即是基本的反相比例器和同相比例器电路 Rf
+
ui
.
Rs
.a
b
_ +
.
+
uo
. .
_
.
.
反相比例器
_
+
ui
.
a
.
+
Rf
b
.
.
.
.
将正向输入端接地，此时ub＝0，则uo= -Aua
在理想情况下， ， uo为有限值，则
ua 0 ，此即“虚短”的概念，即在电路方程中
可以将ua＝0代入，但在电路图中，不能将a点直接接地
a.
ia b
_
+
+ ua _
.
.
o . + uo _
.
此时运算放大器即可等效为如下的电路模型：
+ ua _
Rf
.
+
ui
Rs
.a
b
_ +
运算放大器通俗讲解
运算放大器通俗讲解1什么是运算放大器运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种集成电路，它的功能是放大电压差异。
在电路中，运算放大器的两个输入端口通常被标记为正号和负号。
正输入端（+）接收输入信号，负输入端（-）接收参考信号。
Op Amp放大输入信号并输出到负载电阻或下一级电路中。
2运算放大器的特点运算放大器有很多特点，比如高增益、低失真、高输入阻抗、低输出阻抗等等。
以下是几个重要的特点：2.1高增益Op Amp的增益很高，达到几万以上，而且增益稳定性很好。
因此，在电路中它通常用来放大微弱的信号。
2.2高输入阻抗Op Amp的输入阻抗很高，因此对输入信号的影响很小。
这对于需要输入高阻抗信号的电路来说非常有用。
2.3低输出阻抗Op Amp的输出阻抗很低，因此它可以驱动负载电阻或下一级电路而不会影响输出信号的质量。
3运算放大器的应用运算放大器有很多常见的应用，例如：3.1比较器将运算放大器的负输入端接地，正输入端接收信号。
当正输入端的电压高于负输入端时，Op Amp的输出电平变成高电平。
反之，输出电平变成低电平。
3.2滤波器将运算放大器连接到RC电路上，可以制作出滤波器。
滤波器可以用来去除电路中的噪声和杂波，使信号更加干净。
3.3放大器将运算放大器的负输入端接地，正输入端接收信号，并在输出端接上一个负载电阻，就形成了一个放大器。
放大器可以将微弱的信号放大到足够的程度。
4总结运算放大器是一种功能强大的电子元器件，具有高增益、低失真、高输入阻抗、低输出阻抗等特点。
它广泛应用于比较器、滤波器、放大器等电路中，并在电子电路设计中扮演着重要的角色。
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。
运算放大器作用通俗讲解
运算放大器作用通俗讲解
运算放大器（简称“运放”）是一种具有很高放大倍数的电路单元。
在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。
它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器，其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。
由于早期应用于模拟计算机中用以实现数学运算，因而得名“运算放大器”。
通俗来说，运算放大器就像一个“转换器”或者“处理器”，能够把输入的信号按照一定的规则和算法进行放大、缩小、相加、相减等处理，并将结果输出。
它广泛应用于各种电子设备中，例如音响设备、通信设备、传感器等等。
通过使用运算放大器，人们可以更好地控制和调节电子设备的性能和参数，使其满足各种不同的需求。
具体来说，运算放大器的作用有很多种，例如：
1.放大信号：运算放大器可以将输入的微弱信号放大成较大的
信号，使其能够满足后续电路的需求。
2.比较信号：将两个信号进行比较，输出一个二进制信号（例
如高电平或低电平），类似于一个比较器。
3.积分和微分：运算放大器可以对输入的信号进行积分和微分
运算，输出一个与输入信号成比例的时间函数。
4.滤波：通过对输入信号进行滤波处理，可以滤除不必要的噪
声和干扰，提取出有用的信号成分。
5.振荡和调制：运算放大器可以用于产生振荡信号和调制信号，
用于各种频率合成和调制解调的应用。
总之，运算放大器是一种非常重要的电子元件，在各种电子设备和系统中得到了广泛的应用。
通过了解和掌握运算放大器的原理和作用，人们可以更好地设计和应用各种电子系统，提高其性能和稳定性。
运算放大器比较器电路
运算放大器比较器电路运算放大器和比较器是电子电路中常见的两种重要的模块。
它们在各种应用中起着至关重要的作用。
本文将介绍运算放大器和比较器的原理、特点以及应用。
一、运算放大器：运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种具有差分输入和高增益的电路。
它由多个晶体管和电阻器组成，主要用于信号放大、滤波、求和、积分等各种运算。
运算放大器通常有两个输入端（一个非反向输入端和一个反向输入端）和一个输出端。
其特点是具有高输入阻抗、低输出阻抗和大开环增益。
运算放大器的工作原理可以简单地描述为：当两个输入端的电压不相等时，运算放大器会将输入电压的差值放大到输出端。
当两个输入端的电压相等时，输出电压为零。
运算放大器的输出电压与输入电压的差值之间的关系由放大倍数决定。
运算放大器的应用非常广泛。
它可以用于模拟计算机、传感器信号放大、音频放大等领域。
在模拟计算机中，运算放大器被用作模拟运算单元；在传感器信号放大中，运算放大器可以将微弱的传感器信号放大到合适的范围，以便进行后续处理；在音频放大中，运算放大器可以将低功率的音频信号放大到足够的功率，以驱动扬声器。
二、比较器：比较器是一种电路，用于比较两个输入电压的大小，并产生相应的输出信号。
比较器通常有两个输入端（一个非反向输入端和一个反向输入端）和一个输出端。
其输出信号通常为高电平或低电平，用于表示输入电压的大小关系。
比较器的工作原理可以简单地描述为：当非反向输入端的电压高于反向输入端的电压时，输出信号为高电平；当非反向输入端的电压低于反向输入端的电压时，输出信号为低电平。
比较器的输出信号与输入电压的大小关系由比较电压决定。
比较器常用于模拟信号的比较、电压判别等领域。
在模拟信号的比较中，比较器可以判断两个模拟信号的大小关系；在电压判别中，比较器可以将输入电压与参考电压进行比较，以判断输入电压是否满足特定条件。
三、运算放大器和比较器的区别：尽管运算放大器和比较器在一些方面具有相似之处，但它们在功能和应用上有着明显的区别。
运算放大器参数详解
运算放大器参数详解运算放大器是一种电子设备，用于放大电压，实现信号处理和放大。
它具有以下参数：1. 增益（Gain）：增益是运算放大器输出电压与输入电压之比。
它表示运算放大器在输入信号上的放大倍数。
2. 带宽（Bandwidth）：带宽是指运算放大器能够放大的频率范围。
在带宽之外的信号将被减弱或屏蔽。
3. 输入阻抗（Input Impedance）：输入阻抗是运算放大器输入端的电阻。
它影响信号源与运算放大器之间的匹配。
4. 输出阻抗（Output Impedance）：输出阻抗是运算放大器输出端的电阻。
它影响运算放大器输出信号的传输质量和负载匹配。
5. 输入偏置电流（Input Bias Current）：输入偏置电流是指进入运算放大器输入端的电流。
它对输入信号的准确性和稳定性有影响。
6. 温度漂移（Temperature Drift）：温度漂移是指运算放大器参数随温度变化的变化。
它会导致运算放大器的性能随环境温度变化而变化。
7. 共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio，CMRR）：CMRR是运算放大器对共模信号抑制的能力。
较高的CMRR意味着运算放大器对共模信号的抑制能力更强。
8. 噪声（Noise）：噪声是运算放大器输出信号中的非期望信号，通常由电子器件的不完美性和环境干扰引起。
在某些应用中，噪声是一个重要的参数，需要尽量降低。
以上是一些常见的运算放大器参数，它们决定了运算放大器在特定应用中的性能。
不同的应用需要不同的参数要求，因此在选择运算放大器时，我们需要仔细考虑这些参数。
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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多级运放－中间增益级
但在设计如图所示的 共源共栅结构的放大 器时要注意由于电容 CP的存在，电路会产 Vb 生出分裂极点，为了 使分裂极点不影响整
max
线性建立时间：指闭环增益为1、阶跃大
信号输入时刻到输出幅度达到确定的精度
范围所需要的时间。
运放的建立时间
根据建立时间的定义，运放的工作状态如图
所示
Vo
±0.1%V 或±0.01%V
+ +
- Vi V
V
Vo
V-Io/gm1
0
TS TP
t TSET
转换时间
建立时间
运放的建立时间
大阶跃信号输入时，运放的输出电压必须有一响应 时间(由于电容的影响)而来不及变化，其反馈信号 为零，所以输入信号全加在输入端，运放的输入级 处于限幅状态而工作于非线性区，此时输出信号的 变化与输入信号无关，只取决于运放的本身参数， 即运放的转换速率。
转换时间：在电路中以转换速率SR来反映。 线性区建立时间，指运放进入到线性区后，
其输出幅度达到确定的精度范围所需要的时 间。
运放的建立时间
所谓转换速率：指在运放的闭环增益为1、 以跟随器形式工作时，阶跃大信号输入时 输出信号的最大变化速率，其单位是伏/ 微秒。即：
SR
dVo(t) dt
都下降，且VX的电压下降很多，所以当M2导通后 VX的恢复时间很长，因而其转换速率下降。
单级运放的转换速率
为了解决上述问题，一般采用二种方法：
保持最佳设计状态，即IP＝IS。
在VDD与VX（VY）之间增加一个二极管连接的MOS管，如图
所示。
VDD
Vb1 X
M11 M12
Vb1 Y
上图所示的电路在正常工作时，设定VDD－VX＜
另外由于输入三极管“导通”的点是不定的，区分转换与线性稳定 存在一定的随机性。
单级运放的转换速率
典型的单级运放如图所示。
-
Vi
+
CL
M5 Ip X
VDD
M6
Vb1
Y
Ip1
Vb2
Vo Vi
M1 M2
S
IS
Vb
Ip-Ip1 M3 M4
M7
Ip
Io Ip-Io M8
Vo CL
M9
M10
单级运放的转换速率
ro M3
ro M4
-
+
M1 Vi
M2 IS
VDD
IB1
IB1
M3
M4
M5 M6
IS1
M1
M2
Vi
IS
增益提高的级联运放
VDD
IS1
IS1
M3
M1 Vi
M5 M7 2IS1
2IS1
M8 M6
Vb 2IS1
M4 Vb
VDD M3 ID2
Vo M2
Vi
M1
ID1
多级运放－中间增益级
由于在简单的推挽式CMOS放大器中，随着驱动
管的偏置电流的增加，必然使负载阻抗下降，因此
其增益也下降，而在上图中，由于负载与偏置电流
（驱动管）分开，对于驱动管而言其跨导与电流的
平方根成正比，在负载阻抗不变的情况下，由于对
IS 2(W /L )i
当ωu、IS增大或（W/L）i减小时，其转换速率上升。
当IS/CL≥IS/Cc或
CL
dVo dt
Cc
dVo时，则对于阶跃信号的
dt
上升沿转换速率上升，而下降沿则转换速率下降。
增益提高电路
基本增益提高电路
一般的单级运放的增益有限，而多级运放的 速度有限，为了得到增益高、速度快的运算
改进的电路如图所示 。但这电路是以几乎 多一倍的器件为代价的，电路结构很复杂。
VDD
Vi
Vo
运放的建立时间
运放的建立时间
前面分析放大器的频率特性时都是指在小 信号条件下的频率响应；
对于阶跃信号（实际运放通常所处理的信 号），其频率特性要用建立时间来表示。
运放的建立时间有两部分构成：
两级运放
P
M3
M4
M5
Vb
M1
M2
Vi
IS
M7
VDD M6
Vo M8
两级运放
VDD
K: 1
1: K
M5
M3 M4
M6
ΔI
ΔI
M1 M2 Vi
1:1
M7
M9
Vb
KΔI
Io
Vo
KΔI
M8
多级运放－中间增益级
中间级的作用主要有以下几个方面：
提高运放的增益； 实现电平转移； 双端－单端的转换； 频率补偿等。
因此输出级的实际作用是中间级和负载间的隔离， 因此一般要求高输入阻抗与低输出阻抗；
因为源极跟随器具有这种特点，因此在无特殊要求 的前提下一般采用源极跟随器作为运放的输出级。
但要注意：
源极跟随器存在充放电速率的不对称性。 另外，源极跟随器的输入与输出之间存在电平位移，因
此输出幅度受到限制。
多级运放－输出级
采用负反馈的方法可以解决电平位移问题， 如图所示。
M2
Vi
M1
VDD M3
Vo M4
对称的级联放大器作为输出级
是一典型的共源共栅放大器
-Vi
M4
Vb1
M3
Vb2
M2
`
Vi
M1
VDD M6
Vo M5
对称的级联放大器作为输出级
假定－Vi端信号不变，其增益为： A1ggm m 12gro m 12rg o2m 3ro g1m ro32rroo33rroo44
基本增益提高电路
加在MOS管栅源之间的放大器可能存在着失配问题，
如图所示，假设运放增益A＝100，VOS＝0V，VGS1 ＝1.1V＞Vth1=0.7V，所以vi=11mV且M1导通以 提供负反馈。但是当VOS＝－5mV时，VGS1＝0.6V ＜Vth1，M1截止，电路不工作。所以必须引入适当对 称的失调以确保VOS＞0。
特点是：增益高，但输出幅度低，输出阻抗大。
使用电流串联负反馈的CMOS输出级
M3
Vi
M2 M4
VDD M5
Vo
M1
M6
Av
Av0 1 FAv0
Ro
gm3 gm5
1 (
gm2
1 )
gm4
该电路的最大缺点是由于负载放电经过恒流
源，所以充放电时间不对称。
使用电流串联负反馈的CMOS输出级
放大器，设计出了增益放大电路。基本增益
放大电路的原理图如图所示。ro
+ vo -
Vb
+
-A
-
M2
Avi
+
+ vi rds1 ri
基本增益提高电路
增益放大电路是在不增加更多的级联电路的基础上 进一步提高运放的输出阻抗，从而达到提高单级运 放的增益的目的，并避免了采用多级运放所引起的 速度的下降。
反之，假定Vi端的信号，则其增益为： A2ggm m 42grom 12ro g2m 3ro g1m ro32rroo33rroo44
根据叠加性，可以得到总的增益为：
A 1 A 1 A 2 (g m 1 g m 4 )g g m m 2 r 2 o g 1 r m o 2 3 r o 1 r g o m 2 r 3 o r 3 o r 3 o r 4 o 4
VDD R
M2
Cds1
VA
Vo CL
个电路的正常工作， Vi 希望该极点远离原点，
M1
CP
所以要求在设计时应该
尽量减小电容CP的值，并且三极管M2的尺寸不能 太小，即gm1不能比gm2大很多。
多级运放－中间增益级
如需进一管的电流而减小负载
电流。
Vth11,Vth12，使M11与M12截止。当VX或VY下降时， M11与M12就会导通，从而增大IP，提高了转换速率。
二级运放的转换速率
对于二级运放，如图所示。
该运放有两个极点
ωp1、ωp2，且 假定ωp1为主极点。
gm1Vi
Cc
-
+
Vo
CL
SRd doV tma x C IS cIg Sm uiu
VOS
+
-
Vb=2V
++
vi
A
--
-
M1
VGS1 +
带增益提高电路的电流镜
下图即为一个带有增益提高电路的电流镜。
VDD
IR
IB1
IB2
负载
M3
M4
M5 M6
+
M1
M2 Vo
-
带增益提高电路的电流镜
图中M5、M3及M6、M4分别组成了两个提高 增益的电路，该电路的输出阻抗为：
ro(gm 4ro2ro1)g [m 6(ro6ro2 B )]
如图所示的电路中在MOS放大管的栅源之间接入 一个放大器，其增益为A，则有：当放大管的源极
电位小信号变化vi，则其栅源之间的压差为（A－ 1）vi≈A vi，再根据第三章可知：放大管的漏源
电流为io=gmAvi，所以io/vi=Agm，即其跨导为 原跨导的A倍，所以其输出阻抗为：