集成运算放大器及其应用
第11章 集成运算放大器及其应用
上式表明，差动放大电路的差模电压放大倍数和 单管放大电路的电压放大倍数相同。多用一个放大管 后，虽然电压放大倍数没有增加，但是换来了对零漂 的抑制。这正是差动放大电路的优点。
差动放大电路对共模输入信号的放大倍数叫做共 模电压放大倍数，用Auc表示，可以推出，当输入共 模信号时，Auc为
Au c u o u C1 u C 2 0 0 ui c ui1 ui1
由于集成运放的电压放大倍数Ao d和输入电阻Ri d 都非常大（理想情况下，两者约等于∞），于是可以 推得 u u
i i 0
注意：“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线 性区时的两个重要特点。这两个特点常常作为今后分 析运放应用电路的出发点，因此必须牢固掌握。
（2）集成运放工作在非线性区的特性 如果运放的工作信号超出了线性放大范围，则输 出电压与输入电压不再满足式（11-1），即uo不再随 差模输入电压（u+ - u -）线性增长，uo将达到饱和。 此时集成运放的输出电压uo只有两种取值：或等于运 放的正向最大输出电压+UOM，或等于其负向最大输 出电压-UOM，具体为 当u + ＞u - 时，uo = +UOM 当u + ＜u - 时，uo = -UOM 另外，因为集成运放的输入电阻Ri d很大，故在 非线性区仍满足输入电流等于零，即式（11-3）对非 线性工作区仍然成立。
有时，为了简化起见，常常不把恒流源式差动放 大电路中恒流管T3的具体电路画出，而采用一个简化 的恒流源符号来表示，如图11-7所示。
二、输出级——功率放大电路 集成运放的输出级是向负载提供一定的功率，属 于功率放大，一般采用互补对称的功率放大电路。 1. 功率放大电路的特点 （1）因为信号的幅度放大在前置电路中已经完成， 所以功率放大电路对电压放大倍数并无要求。由于射 极输出器的输出电流较大，能使负载获得较大输出功 率，并且它的输出电阻小，带负载能力强，因此通常 采用射极输出器作为基本的功率放大电路。不过单个 的射极输出器对信号正负半周的跟随能力不同，在实 用的功率放大电路中大多采用双管的互补对称电路形 式。
电工技术 第二章 集成运算放大器及其应用
IC
β
U O = U C1 − U C2 = 0
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二. 差动放大电路工作原理 1. 差模信号
+VCC
ui1=-ui2 =ui/2 若ui1 ↑,ui2 ↓ → ib1 ↑,ib2 ↓ →ie1 ↑,ie2 ↓
+
R Rc c
T1 u i1 + ui1
u ++uo ouo1 -uo1 - E IRe
33 MHz
第一节 直接耦合
直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。 直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。 +UCC R1 R2 + ui – T1 RC1 RC2 + T2 RE2 uo –
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Rb1=Rb2= Rb
几个基本概念
差动放大电路一般有两个输入端： 1. 差动放大电路一般有两个输入端： 双端输入——从两输入端同时加信号。 从两输入端同时加信号。 双端输入 从两输入端同时加信号 单端输入——仅从一个输入端对地加信号。 仅从一个输入端对地加信号。 单端输入 仅从一个输入端对地加信号 2. 差动放大电路可 以有两个输出端。 以有两个输出端。 双端输出——从C1 从 双端输出 输出。 和C2输出。 单端输出——从C1或 从 单端输出 C2 对地输出。 对地输出。
I Re − 0.7V − ( −VEE ) = Re
T1 + ui1 -
+ uo
-
uo2 -
+
T2 + ui2 -
EE 1 I C1 =I C2 = I C ≅ I Re 2 U CE1 = U CE2 = U C − U E = VCC − I C R C − ( − 0.7)
集成运算放大器原理及应用（含习题）
集成运算放大器原理及应用将电路的元器件和连线制作在同一硅片上，制成了集成电路。
随着集成电路制造工艺的日益完善，目前已能将数以千万计的元器件集成在一片面积只有几十平方毫米的硅片上。
按照集成度（每一片硅片中所含元器件数）的高低，将集成电路分为小规模集成电路(简称SSI) ，中规模集成电路(简称MSI), 大规模集成电路(简称LSI)和超大规模集成电路(VLSI)。
运算放大器实质上是高增益的直接耦合放大电路，集成运算放大器是集成电路的一种，简称集成运放，它常用于各种模拟信号的运算，例如比例运算、微分运算、积分运算等，由于它的高性能、低价位，在模拟信号处理和发生电路中几乎完全取代了分立元件放大电路。
集成运放的应用是重点要掌握的内容，此外，本章也介绍集成运放的主要技术指标，性能特点与选择方法。
一、集成运算放大器简介1. 集成运放的结构与符号1. 结构集成运放一般由4部分组成，结构如图1所示。
142图1 集成运放结构方框图其中：输入级常用双端输入的差动放大电路组成，一般要求输入电阻高，差摸放大倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电流小，输入级的好坏直接影响运放的输入电阻、共模抑制比等参数。
中间级是一个高放大倍数的放大器，常用多级共发射极放大电路组成，该级的放大倍数可达数千乃数万倍。
输出级具有输出电压线性范围宽、输出电阻小的特点，常用互补对称输出电路。
偏置电路向各级提供静态工作点，一般采用电流源电路组成。
2. 特点：○1硅片上不能制作大容量电容，所以集成运放均采用直接耦合方式。
○2运放中大量采用差动放大电路和恒流源电路，这些电路可以抑制漂移和稳定工作点。
○3电路设计过程中注重电路的性能，而不在乎元件的多一个和少一个○4用有源元件代替大阻值的电阻○5常用符合复合晶体管代替单个晶体管，以使运放性能最好3. 集成运放的符号从运放的结构可知，运放具有两个输入端v P和v N和一个输出端v O，这两个输入端一个称为同相端，另一个称为反相端，这里同相和反相只是输入电压和输出电压之间的关系，若输入正电压从同相端输入，则输出端输出正的输出电压，若输入正电压从反相端输入，则输出端输出负的输出电压。
集成运算放大器的应用有哪些
集成运算放大器的应用有哪些集成运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP) 是现代电子技术中常用的一种集成电路，广泛应用于信号放大、积分、微分、比较、滤波、波形变换、逻辑运算等电路中。
本文将介绍一些集成运算放大器的应用。
一、信号放大集成运算放大器广泛应用于信号放大电路中，其直接或变压器耦合输入方式具有低输入电阻、高输入阻抗、低噪声、高增益和宽带等特性。
在应用中，可通过精心设计放大器电路，控制反馈，实现高增益稳定运行。
二、积分电路积分电路是信号处理电路中的基本电路，它能将信号输入与时间积分，输出的是输入信号积分后的值。
集成运算放大器常用于积分电路的设计，其放大电压信号，然后通过电容对信号进行积分。
例如，在三角形波发生器电路中，可通过电容积分得到正弦波信号，而集成运算放大器的内部电路通常包含差分放大器，可将输入信号转化为电压差，用于驱动电容，完成积分计算。
三、微分电路微分电路是在信号处理中广泛应用的一种电路，它能够将信号对时间的微分操作，其输出电压是输入信号微分后的值。
集成运算放大器也常用于微分电路的设计中，可通过对输入信号进行微分计算得到输出信号。
例如，在测量热电偶温度时，可将温度信号输入到集成运算放大器中，通过差分放大器将信号转化为电压差，然后用电阻对信号进行微分计算，输出即为最终温度值。
四、比较电路比较电路是一种将两个信号进行比较然后输出比较结果的电路，它广泛应用于数字电路、自动控制、计算机硬件等领域。
集成运算放大器常用于比较电路中，它的输出能够根据电压的大小关系取两个输入信号中的一个。
例如，电压比较器是一种常见的电路，它采用集成运算放大器作为比较电路的核心元件，用于比较两个不同电压的大小关系，以便输出相应的状态。
五、滤波器滤波器是一种通过对输入信号进行滤波操作，抑制或增强特定频率信号的电路。
集成运算放大器广泛应用于滤波电路的设计中，其内部电路包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等类型。
电工 单元九 集成运放
实际特性
饱和区
（l）开环电压放大倍数为无穷大，A0→∞ （2）运算放大器差模输入电阻，rid→∞ （3）输出电阻为零，r0几乎为零
（1） 线性区的特点
理想运放工作在线性区时有两个重要的特点：“虚短”
和“虚断”。即 u+≈u－ i+= i－≈0 “虚短”表示集成运放的同相输入端与反相输入端的电 压近似相等，如同将该两点虚假短路一样。若运放其中一个 输入端接“地”，则有u+≈u－=0，这时称“虚地”。 “虚断”表示没有电流流入运放（因为理想运放的差模
集成运放开环时输出级的输出电阻，称为开环输出电阻。r0愈小， 集成运放带负载的能力就愈强。由于集成运放采用互补对称式 射极输出电路，其r0较低，一般为几十到几百欧。
（4）最大输出电压UOM
在标称电源电压和额定负载电阻的情况下，能使集成运放 输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输出电压，称 为集成运放的最大输出电压。一般为电源电压的70%左右
对于单级运放电路，反馈元件（例如Rf)接到同相输入端是正反馈，接到 反相输入端是负反馈。
反馈的其他分类
1.直流反馈和交流反馈——反馈的信号 直流反馈：反馈信号是直流分量的称为直流反馈，直流反馈 用于稳定静态工作点。 交流反馈：反馈信号是交流分量的称为交流反馈。 有时反馈信号中既含有直流分量又含有交流分量。
一、开环、闭环、反馈ห้องสมุดไป่ตู้概念
1、定义
集成运放有两个输入端，一个输出端。当输出端和输入端之间 不外接电路，即两者之间在外部是断开的，这称为开环状态 当用一定形式的网络（如R、C等）在外部将它们连接起来，这称 为闭环状态，又称为反馈状态。
反馈在电和非电领域都得到了广泛的应用。通常自动控制和自动调节 系统都是基于反馈原理构成的；在放大电路中适当引入反馈、可以改善放 大电路的性能
电工与电子技术第三章 集成运算放大器及其应用
各级工作点相互影响 适于放大直流或变化缓慢的信号 电压放大倍数为各级放大倍数之积 零点漂移
零点漂移---当输入信号为零时，输出端电压 偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂动， 这种现象叫零点漂移。
产生原因---温度变化、电源电压的波动、电 路元件参数的变化等等。
第一级产生的零漂对放大电路影响最大。
∴ i 1＝ i f
即 ui/R1=－uo/ Rf
uo、ui 符合比例关系，负号表示输出输入电 压变化方向相反。
电路中引入深度负反馈， 闭环放大倍数Auf 与运放的Au无关，仅与R1、Rf 有关。
当R1＝Rf 时， uo＝－ui ，该电路称为反相器。 R2－－平衡电阻 同相端与地的等效电阻 。其作用是保持输入 级电路的对称性，以保持电路的静态平衡。
共模信号－－极性相同，幅值相同的信号。
u i1= u i2
差模输入（信号）
ui1 ui2 ui 2
IC1 IC2
UCE1 UCE2 u0 UCE1 Δ UCE2 2 UCE1
Ad 2 UCE1 / ui 2 UCE1 / 2ui1 UCE1 / ui1
i3 ui3 R3
i f u0 Rf
ui1 R1 i1
Rf if
ui2 R2 i2 ui3 R3 i3
－ ＋ ＋∞
uo
RP
u0 ui1 ui 2 ui 3 R f R1 R2 R3
uo R f ( ui1 ui2 ui3 ) R1 R2 R3
若 R1 R2 R3 R f
AOUi
uo
I－≈I+ ≈0
二、Rf if
ui R1 i1 R2
集成运算放大器及应用
由此可得：
uo
RC
dui dt
输 出电压与 输入电 压对时 间的微分 成正
比。
若 ui 为恒定电压 U，则在 ui 作用于电路 的 瞬间，微 分电路 输出一个 尖脉冲 电压，波
形如图所示。
2021/4/8
26
2．积分运算电路
由于反相输入端虚地，且 i i ， 由图可得：
iR iC
iR
ui R
电路实现了中权减法运算。若取R1=R2=R3=RF时，则 u0=uI2-uI1
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24
例5.2.1 某理想集成运算放大器电路如图所
示。求输出电压u0。
解：由于集成运算放大器A1构成电压跟随器，所以
u01=2 V。集成运算放大器A2构成同相比例运算，由 式（5.2.2）可得
u02
1
2R 2R
， iC
C duC dt
C
duo dt
由此可得：
uo
(t)
1 RC
t
0 u1(t)dt
输 出电压 与输入 电压对 时间的 积分
成正比。
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例5.2.2 分析如图所示集成运算放大器应用电路中，
输出电压与输入电压的关系。
解：集成运算放大器A1实现了减法运算，由式
（5.2.8）可得
1．开环电压放大倍数Au0 , 104～107
2．最大A输u0 出 2电0 l压g UUUoiopp
dB
在一定电源电压下，集成运算放大器输出电压和输入
电压保持不失真关系的输出电压的峰-峰值。
3．最大差模输入电压Uid max 反向输入端和同相输入端之间所能承受的最大电压值。
4．最大共模输入电压Uic max 集成运算放大器所能承受的最大共模输入电压
集成运算放大器应用介绍
控制电路
集成运算放大器可以 用于控制电路，实现
1 对电压、电流、频率
等参数的调节和控制。
集成运算放大器可
4
以用于实现开关控
制，实现对电路的
开关控制。
集成运算放大器可以
应用于自动调速、自
动调压、自动调温等
2
控制系统中，实现对
系统的精确控制。
3
集成运算放大器可
以用于实现PID控制，
实现对系统的稳定
控制。
03
信号发生器：用 于产生各种波形 的信号，如正弦 波、方波、三角 波等，以实现信 号的测试和仿真
04
信号处理：用于 实现信号的放大、 滤波、调制、解 调等处理，以满 足各种信号处理 的需求
4
集成运算放大 器的发展趋势
更高性能
01
更高精度： 提高运算 放大器的 精度，降 低误差
02
更高速度： 提高运算放 大器的响应 速度，满足 高速信号处 理需求
04
消费电子：用于 音频处理、图像
处理等
05
汽车电子：用于 汽车电子控制单
元（ECU）等
06
航空航天：用于 导航、控制等
07
物联网：用于传 感器网络、智能
设备等
08
绿色能源：用于 太阳能、风能等 可再生能源的转
换和控制
谢谢
03
更低功耗： 降低运算放 大器的功耗， 提高能源效 率
04
更小体积： 减小运算放 大器的体积， 满足便携式 设备的需求
05
更多功能： 集成更多功 能，如信号 处理、数据 转换等，提 高集成度
更低功耗
01 随着技术的进步，集成运算 放大器的功耗越来越低，提 高了设备的能源效率。
集成运算放大器的发展与应用
集成运算放大器的发展与应用1.引言集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称集成运放）是现代电子电路中的重要组成部分。
它的发展与应用经历了多个阶段，从早期的晶体管放大器到现代的高性能集成运放，其应用领域也在不断扩展。
本文将详细介绍集成运放的发展历程、应用领域、优势以及未来趋势。
2.集成运算放大器的发展2.1早期阶段在集成运放发展的早期阶段，人们主要使用晶体管搭建放大电路。
然而，这种方法的电路复杂，调试困难，且性能不稳定。
2.2晶体管放大器阶段随着晶体管技术的进步，人们开始将多个晶体管集成到一起，形成了晶体管放大器。
这种放大器具有更稳定的性能和更小的体积，但在使用上仍然存在一些不便。
2.3集成电路放大器阶段随着集成电路技术的发展，人们开始将多个晶体管和其他元件集成到一块芯片上，形成了集成电路放大器。
这种放大器具有更高的性能和更小的体积，同时降低了成本。
2.4现代集成放大器阶段随着电子技术的不断进步，现代集成放大器在性能、体积、成本等方面都得到了极大的提升。
同时，为了满足不同应用的需求，各种特殊类型的集成运放也应运而生。
3.集成运算放大器的应用领域3.1信号放大集成运放广泛应用于信号放大领域，用于提高信号的幅度和功率。
3.2模拟运算集成运放可以实现模拟运算，如加法、减法、乘法、除法等，广泛应用于模拟电路中。
3.3数字运算通过数字电路与集成运放的结合，可以实现数字信号的处理与运算。
3.4自动控制集成运放在自动控制系统中起到关键作用，用于实现各种控制算法。
3.5音频处理在音频处理领域，集成运放被广泛应用于音频放大和音效处理。
3.6其他领域除了上述应用领域外，集成运放还广泛应用于通信、测量、电力电子、医疗器械等多个领域。
4.集成运算放大器的优势4.1高增益集成运放具有较高的增益，能够实现对微弱信号的放大。
4.2低失真相比于分立元件搭建的放大电路，集成运放的失真更低。
集成运算放大器及其应用
电路、电压传播特征如上图
可经过一种例题进一步了解
单门限比较器虽然构造简朴，但抗干扰能 力差，采用滞回比较器（也叫施密特触发器） 可很好处理这一问题
滞回比较器电路如左上图，可求出电压传播特征如 右上图（解释）
第8章第4课
常采用传递函数（或转移
函数）来分析电路旳频率 特征。
相频特 征函数
幅频特 征函数
电路旳输出电压与输入电 压旳比值称为电路旳传递函 数，用T（jω）表达，它是 一种复数
由相量图可写出RC 低通滤波器旳传递 函数（解释）
相频特 征函数
幅频特 征函数
由幅频特征函数、相频特征函数 可做出电路旳幅频特征曲线和相 频特征曲线如左图（解释）
第8章第2课
在此次课中，我们将结协议相百分比运算电路、 差动百分比运算电路简介怎样用集成运放构成 放大电路及信号旳加、减运算。
一．反相百分比运算电路
放大功能是集成运放 旳基本功能，利用集 成运放可以便构成多 种要求旳放大器
同相（回忆）、反相百
分比运算电路是集成运放 线性应用旳基础电路。
记住我！
电压输出体现式如左 输出uo与输入ui为线性百分比 关系，相位相反，故称为反相百 分比运算电路
显然，集成运放旳输出不可能无限制旳增长，当积 分时间足够长时，集成运放将进入非线性区（如图 8-3-5），输出与输入不再保持积分关系
二．微分运算电路
微分运算是积分运算旳逆运算，只需将图8-3-4中反 相输入端旳电阻和反馈电容调换位置，就成为微分 运算电路
由上式，左图示电路实 现了输出uO对输入信 号ui旳微分
五．电压比较器
理想运放开环工作时，其输出电压uo只有两种状态： Uopp或-Uopp（Uopp为最大输出电压），由此可构 成电压比较器
实验7集成运算放大器及应用
它通常由差分输入级、中间放大级、输出级以及偏置电路等 部分组成，广泛应用于信号放大、运算、滤波、测量等领域 。
பைடு நூலகம்
集成运算放大器的基本结构
差分输入级
中间放大级
由两个对称的晶体管组 成，能够抑制共模信号，
放大差分信号。
对差分输入信号进行进 一步放大，增加增益。
输出级
提供足够的输出电流， 驱动负载，并实现电压
数据记录与处理
表格1：输入信号参数记录表
| 序号 | 信号幅度（V） | 信 号频率（Hz） |
| --- | --- | --- |
数据记录与处理
| 1 | ... | ... | | 2 | ... | ... |
| ... | ... | ... |
数据记录与处理
表格2：输出信号参数记录表 | 序号 | 输出幅度（V） | 相位偏移（度） | | --- | --- | --- |
放大。
偏置电路
为各级提供合适的静态 工作点。
集成运算放大器的特点与分类
高增益
集成运放的增益一般都在80dB以上， 能够实现高精度的信号放大。
02
高输入阻抗
集成运放的输入阻抗极高，可以等效 为无穷大，减小了信号源的负担。
01
03
低噪声
集成运放的内部噪声较低，对信号的 干扰较小。
分类
根据用途和性能指标，集成运放可以 分为通用型、高精度型、高速型、低 功耗型等多种类型。
05
04
良好的线性度
集成运放在一定范围内具有良好的线 性度，可以实现模拟运算功能。
02 集成运算放大器的工作原 理
差分输入和输出电压
差分输入电压
集成运算放大器采用差分输入电压，即将两个输入信号的差值作为放大器的输 入信号，这样可以有效地抑制共模干扰，提高放大器的抗干扰能力。
集成运算放大器及应用—集成运放的非线性应用(电子技术课件)
(a)反相输入
(b)同相输入
图3.3.9 输入保护电路
(3)输出保护 利用稳压管V1和V2接成反向串联电路。若输出端出现过高电压，集成运放输
出端电压将受到稳压管稳压值的限制，从而避免了损坏。
由于大部分集成运放内部电路的改进，已不需要外加补偿网络。
3.保护电路 (1)电源极性的保护 利用二极管的单向导电特性防止由于电源极性接反而造成的损坏。当
电源极性错接成上负下正时，两二极管均不导通，等于电源断路，从而起 到保护作用。
图3.3.8 电源极性保护电路
(2)输入保护 利用二极管的限幅作用对输入信号幅度加以限制，以免输入信号超过额定值损坏
由图可见，他们之间存在差值称为回差电 压或迟滞宽度u，用 表示，即：
图3.3.7 滞回电压比较器的传输特性
u Uth1 Uth2
三、集成运放使用常识 1.零点调整 方法：将输入端短路接地，调整调零电位器，使输出电压为零。 2.消除自激振荡 方法：加阻容补偿网络。具体参数和接法可查阅使用说明书。目前，
滞回比较器具有两个不同的阈值，且相差较大（通常称我电压 滞回特性），即惯性，因而也就具有一定的抗干扰能力。
（1）滞回电压比较器中的阈值电压
图3.3.6 滞回电压比较器
当 uo U om 时，集成运放同相
输入端的电位为：
u
R1 R1 R2
F
Uth1
（2）滞回电压比较器中的阈值电压
图3.3.6 滞回电压比较器
当 uo U om 时，集成运放同相输入端
的电位为：
u
集成运算放大器的原理与应用讲解
集成运算放大器的原理与应用讲解1. 什么是集成运算放大器（Op Amp）？•集成运算放大器（Op Amp）是一种高增益、直流耦合、差分放大器，常被用于放大、滤波和电压比较等电路应用。
•Op Amp是一种集成电路芯片，通常包含多个晶体管、电阻和电容等被精确布局在一个芯片上。
2. 集成运算放大器的原理•Op Amp的核心是差动放大器，由两个输入端（非反馈端和反馈端）和一个输出端组成。
•在差动放大器中，非反馈端的输入信号被放大器放大，然后通过反馈回到非反馈端，从而形成放大器的反馈机制。
•Op Amp的增益由开环增益和反馈网络的配置决定。
3. 集成运算放大器的主要特性•增益：Op Amp具有非常高的开环增益，通常在105到108之间。
•输入阻抗：Op Amp的输入阻抗非常大，通常在106到1012欧姆之间。
•输出阻抗：Op Amp的输出阻抗非常小，通常在几十欧姆以下。
•带宽：Op Amp的带宽是指在给定增益下能够传输信号的频率范围。
4. 集成运算放大器的应用4.1 可逆放大器•可逆放大器是Op Amp最常见的应用之一，采用负反馈的方式将输出信号的一部分反馈到输入端。
•可逆放大器可以用于放大和滤波等电路，常用的配置包括反向放大器、比例放大器和积分器等。
4.2 比较器•Op Amp可以作为比较器使用，将输入信号与一个参考电压进行比较，输出高电平或低电平。
•比较器广泛应用于电压比较、电压检测和信号切换等电路。
4.3 运算放大器•运算放大器是一种特殊的Op Amp应用，采用负反馈的方式实现各种算术运算。
•常见的运算放大器电路包括加法器、减法器、乘法器和除法器等。
4.4 滤波器•Op Amp可以用于构建各种类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
•滤波器可以用于信号调整、降噪和频谱分析等应用。
5. 集成运算放大器的选择与设计•在选择和设计集成运算放大器时，需要考虑参数如增益、输入阻抗、输出阻抗、带宽和供电电压等。
集成运放及应用实验报告
一、实验目的1. 理解集成运算放大器（运放）的基本原理和特性。
2. 掌握集成运放的基本线性应用电路的设计方法。
3. 通过实验验证运放在实际电路中的应用效果。
4. 了解实验中可能出现的误差及分析方法。
二、实验原理集成运算放大器是一种高增益、低噪声、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路。
它广泛应用于各种模拟信号处理和产生电路中。
本实验主要研究运放的基本线性应用电路，包括比例、加法、减法、积分、微分等运算电路。
三、实验仪器与器材1. 集成运放（如LM741）2. 模拟信号发生器3. 示波器4. 数字多用表5. 电阻、电容等电子元件6. 面包板四、实验内容1. 反相比例运算电路(1) 设计电路：根据实验要求，搭建一个反相比例运算电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf的比值决定了放大倍数A。
(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。
b. 输入一定频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。
c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。
d. 计算放大倍数，并与理论值进行比较。
2. 同相比例运算电路(1) 设计电路：搭建一个同相比例运算电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf 的比值决定了放大倍数A。
(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。
b. 输入一定频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。
c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。
d. 计算放大倍数，并与理论值进行比较。
3. 加法运算电路(1) 设计电路：搭建一个加法运算电路，实现两个输入信号的求和。
(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。
b. 输入两个不同频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。
c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。
d. 验证输出波形为两个输入信号的相加。
4. 减法运算电路(1) 设计电路：搭建一个减法运算电路，实现两个输入信号的相减。
(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。
b. 输入两个不同频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。
c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。
第6章 集成运算放大器及其应用
6．3 ．
一、比例运算电路
集成运算放大器的线性应用
1．反相比例运算电路 反相比例运算电路如下图所示
根据理想运放在线性区“虚短”和“虚断”的特点，有 输入电压ui 通过电阻R1作用于集成运放的反相输入端，故输出电压uo与ui 反 相；电阻Rf 跨接在集成运放的输出端和反相输入端，引入了电压并联负反馈； 同相输入端通过电阻R’ 接地，R’ 为补偿电阻，以保证集成运放输入级差分放 大电路的对称性，其值为ui =0时反相输入端总等效电阻，即R’=R1∥ Rf 。 集成运放两个输入端的电位均为零，但由于它们并没有接地，故称为“虚 地”。节点N的电流方程为 该电路的闭环电路放大倍数为 由于N点虚地(u－＝0)，整理得出 A＝ uo ／ui ＝ －Rf／ R1 若Rf＝ R1 ，则A=1，即uo ＝－ui ，这时电路为倒相器。 uo 与ui 成比例关系，比例系数为－Rf／ R1负号表示uo 与ui 反相。 1
6．２ 放大电路中的负反馈 ．
一、反馈的基本概念 所谓反馈，就是指连接放大电路输入回路和放大电路输出回路的电路(或元 件)，利用反馈元件将输出信号(电压或电流，全部或部分)引回到放大电路输入 回路中，来影响或改变受控元件的净输入信号(电压或电流)的大小或波形，从 而控制输出信号的大小及波形。将放大电路输出端的电压或电流，通过一定的 方式返回到放大器的输入端，对输入端产生作用或影响，称为反馈。 反馈放大电路的方框图如下图所示。
•
• 放大器的输出信号为 由上式可知，放大器一旦引入深度负反馈，其闭环放大倍数仅与反馈系数 F 有关，而与放大器本身的参数无关。 反馈放大器的放大倍数At(又称为闭环增益)为
其中， 称为反馈深度，是描述反馈强弱的物理量。可见，放大器引 入负反馈后，放大器的放大倍数下降。如果 >>1，则一般认为反馈 已经加得很深，这时的反馈称为深度负反馈，此时上式可简化为
集成运算放大器及其应用
集成运算放⼤器及其应⽤第5章集成运算放⼤器及其应⽤在半导体制造⼯艺的基础上，把整个电路中的元器件制作在⼀块硅基⽚上，构成具有特定功能的电⼦电路，称为集成电路。
集成电路具有体积⼩，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性⾼，性能好等优点，同时成本低，便于⼤规模⽣产，因此其发展速度极为惊⼈。
⽬前集成电路的应⽤⼏乎遍及所有产业的各种产品中。
在军事设备、⼯业设备、通信设备、计算机和家⽤电器等中都采⽤了集成电路。
集成电路按其功能来分，有数字集成电路和模拟集成电路。
模拟集成电路种类繁多，有运算放⼤器、宽频带放⼤器、功率放⼤器、模拟乘法器、模拟锁相环、模/数和数/模转换器、稳压电源和⾳像设备中常⽤的其他模拟集成电路等。
在模拟集成电路中，集成运算放⼤器（简称集成运放）是应⽤极为⼴泛的⼀种，也是其他各类模拟集成电路应⽤的基础，因此这⾥⾸先给予介绍。
5.1 集成电路与运算放⼤器简介5.1.1 集成运算放⼤器概述集成运放是模拟集成电路中应⽤最为⼴泛的⼀种，它实际上是⼀种⾼增益、⾼输⼊电阻和低输出电阻的多级直接耦合放⼤器。
之所以被称为运算放⼤器，是因为该器件最初主要⽤于模拟计算机中实现数值运算的缘故。
实际上，⽬前集成运放的应⽤早已远远超出了模拟运算的范围，但仍沿⽤了运算放⼤器（简称运放）的名称。
集成运放的发展⼗分迅速。
通⽤型产品经历了四代更替，各项技术指标不断改进。
同时，发展了适应特殊需要的各种专⽤型集成运放。
第⼀代集成运放以µA709（我国的FC3）为代表，特点是采⽤了微电流的恒流源、共模负反馈等电路，它的性能指标⽐⼀般的分⽴元件要提⾼。
主要缺点是内部缺乏过电流保护，输出短路容易损坏。
第⼆代集成运放以⼆⼗世纪六⼗年代的µA741型⾼增益运放为代表，它的特点是普遍采⽤了有源负载，因⽽在不增加放⼤级的情况下可获得很⾼的开环增益。
电路中还有过流保护措施。
但是输⼊失调参数和共模抑制⽐指标不理想。
第三代集成运放代以⼆⼗世纪七⼗年代的AD508为代表，其特点使输⼊级采⽤了“超β管”，且⼯作电流很低。
电路中的集成运算放大器有哪些常见应用
电路中的集成运算放大器有哪些常见应用集成运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种高增益、差分输入的电子放大器，广泛应用于各种电路中。
其特点是具有高输入阻抗、低输出阻抗、高增益和宽带宽等特性，使其在电子电路中具有广泛的应用场景。
本文将介绍集成运算放大器的常见应用。
一、比较器应用集成运算放大器常用作比较器，将两个输入信号进行比较，并输出高电平或低电平信号。
比较器广泛应用于模拟量与数字量的转换电路、触发器电路和开关电路等。
由于集成运算放大器的开环增益极高，可以将其作为一个高增益的比较器来使用。
二、信号放大器应用集成运算放大器可以作为信号放大器，常常用于放大小信号。
在电子测量仪器、音频设备和放大器电路中，集成运算放大器可以将微弱的输入信号放大到足够的幅度，以便后续电路进行处理。
同时，由于集成运算放大器具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，可以有效地保持信号的稳定性和减小干扰。
三、滤波器应用集成运算放大器被广泛应用于滤波器电路中，用于实现不同类型的滤波功能。
通过合理设计电路参数，可以实现低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波等不同的滤波效果。
这些滤波器常见于音频设备、无线通信电路和精确测量仪器等领域，用于滤除噪声、增强特定频率信号或去除干扰。
四、运算器应用集成运算放大器还可作为数学运算器，用于实现信号的数学运算。
比如，加法器、减法器和乘法器等。
在模拟计算系统、自动控制系统以及信号处理系统中，集成运算放大器可以实现各种数学运算，对输入信号进行处理和合成。
五、积分器和微分器应用集成运算放大器可以通过不同的电路连接方式构成积分器和微分器，用于实现信号的积分和微分运算。
积分器常用于测量仪器、自动控制系统和滤波器中，实现对信号的积分操作，从而得到积分结果。
微分器则在信号处理和自动控制系统中广泛使用，用于实现对信号的微分运算，反映信号变化率。
六、振荡器应用集成运算放大器还可作为振荡器的关键组件，用于产生稳定的振荡信号。
运算放大器及其应用
第一节 员工的培训管理
一、员工培训基本理论
1.员工培训的含义
员工培训是指企业为了实现其战略发展目 标，满足培养人才、提升员工职业素质的 需要，采用各种方法对员工进行有计划的 教育、培养和训练的活动过程。
2.员工培训的原则
（1）学用一致原则。
（2）按需培训原则。 （3）多样性培训原则。
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第二节 负反馈放大器
二、负反馈放大器的四种组态
图8-9 (c)所示电路，从输入端看，净输入id=ii-if，因此是并 联反馈。由虚地可看出Rf与R相当于并联的关系，所以反馈 量if=-Rio/(Rf+R)>0(由图中io的实际方向可知，io<0)，因此既 是负反馈，又是电流反馈。综上所述，反馈组态为电流并联 负反馈。
输出级与负载相接，要求其输出电阻低，带负载能力强， 一般由互补对称电路或射极输出器组成
偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定和合适的偏置 电流，决定各级的静态工作点。
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第一节 集成运算放大器
三、集成运算放大器的主要参数
开环电压放大倍数Auo 指运放在无外加反馈情况下的空载 电压放大倍数
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第三节 运算放大器的线性和非线性 应用
一、运放的线性应用
1.信号运算电路 (1)同相比例运算 图8-15 (a)为同相比例运算电路，信号ui
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uoc 共模放大倍数： AC uic uod 差模放大倍数： AD uid AD AD 或 K CMR 20lg ( dB ) 共模抑制比：K CMRR AC AC
KCMR越大，说明差放电路放大差模信号的 能力越强，而受共模干扰的影响越小。
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若电路完全对称，理想情况下AC= 0， KCMRR→∞ uo = AD (ui1－ui2 ) = AD uid 若电路不完全对称，则 AC 0 uo = AC uic + AD uid
差模输入电阻Ri 差模输出电阻Ro
2(RB +Rbe) 2RC RC
2(RB +Rbe)
2RC
RC
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例1 某一双端输入、双端输出差动放大电路，已知 差模电压增益为48dB，共模抑制比为67dB， ui1=5V，ui2=5.01V。试求输出电压uo。 解： 由已知得： 20 lg AD 48 则：AD≈ -251 则：AC ≈ 0.11
放大器只 放大两个 输入信号 的差值信 号—差动 放大电路
ui1 ui2 其中：共模分量 uic uic1 uic2 2 ui1 ui2 差模分量 uid1 uid2 2
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3. 共模抑制比 ——衡量差动放大电路放大差模信号和抑制 共模信号的能力。
+ ui=0 –
多级直接 耦合放大 电路
+ uo –
uo
晶体管参数随温度变化、电 源电压波动、电路元件参数 的变化等。 (2) 评价零点漂移的指标
O
t
把输出漂移电压折算到输入 端来衡量。
uod ui d页 下一页
例：若有两个放大电路的A、B，它们的电压放大倍数 分别为1000和200，输出端的零点漂移电压均为1V。 若要放大2mV的信号，应采用哪个放大电路？
RC
RB2 RB1 + ui2 –
+ ui1 –
①共模信号 大小相等、 极性相同 (uic1 = uic2 )
共模信号 ② 在共模信号输入下： 需抑制 VC1 = VC2 （集电极电位等向等量变化） uo= (VC1 + VC1) – (VC2 + VC2 ) = 0 对共模信号没 有放大能力 差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对 零点漂移的抑制水平。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页
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常用的集成运放芯片F007 实物外形图： 外部接线图：
+12V 7 2 Auo + 54 –12V
管脚图：
正电源端 空脚 8
u–
输出端 7 6 5
调零端
–
6
u+
3 + 1
uo
μA741
调零端 1 2 3 4 负电源端
调零电位器
反相输入端 同相输入端
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+ RC u oc1 -
RC 2 RE
若RE足够大，AC 0
微变等效电路
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其差模放大倍数AD为：
uo1 uo1 RC AD1 （反相输出） ui 2uid1 2( RB Rbe ) uo2 uo2 RC AD2 （同相输出） ui 2uid2 2( RB Rbe )
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三、集成运放的符号、外特性和电路模型
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三、差动放大电路的几种形式 1、双端输入-双端输出
+UCC RC
(1) 静态分析
RB
IB + UBE – 2RE
IC + V1UCE – – UEE + IE
RB I B U BE 2RE I E U EE
前两项很小,可忽略。
U EE IC IE 2 RE
当T ICVC （两管变化量相等）
uo= (VC1 + VC1 ) – (VC2 + VC2 ) = 0
对称差动放大电路对两管所产生的同向漂移 都有抑制作用。
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2. 有信号输入时的工作情况
+UCC (1) 共模输入
RB2
RB1
RC
+ uo – V1 V2
微变等效电路
AD1 (ui1 ui 2 ) 双端输出电压放大倍数为： uo RC AD AD1 ui1 ui2 RB Rbe
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当两管之间接负载电阻 RL时：
AD
R '
L
RB Rbe
RL ( R L RC // ) 2
第一节
直接耦合放大器
+UCC
RB2 RB1 + ui –
RC1 V1
RC2 V2 RE2 +
uo
–
优点：能放大直流信号或变化十分缓慢的交流信号。 缺点：(1)前、后级静态工作点互相影响； (2)零点漂移。
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1、前后级静态工作点相互影响
+UCC RB2 RB1 + ui – RC1 VC1
(2)差模输入
+UCC
RB2 RC + uo – V1 V2 RC RB2 RB1 + ui2 –
①差模信号 大小相等、 极性相反 (uid1 = – uid2 )
RB1
+ ui1 –
差模信号 ② 在差模信号输入下： 是有用信号 VC1 = – VC2 (集电极电位一增一减，呈等量异向变化) uo= (VC1 – VC1) – (VC2 + VC2 ) = –2 VC1 对差模信号有放大能力。
+ ui2 –
差动放大电路的电路结构
电路结构对称， 两个输入、两个输出
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1. 零点漂移的抑制
+UCC RB2 RB1 + ui1 – RC VC1 + uo – V1 V2
RC R B2 VC2 R B1
+ ui2 –
静态时：ui1 = ui2 = 0
uo= VC1 – VC2 = 0
uod 1 ui d A 1mV AuA 1000 uod 1 ui d B 5mV AuB 200
所以采用A放大电路。
(3) 抑制零点漂移的措施 —— 差动放大电路
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第二节 差动放大电路 一、差动放大电路的基本形式
+UCC RB2 RB1 + ui1 – RC + uo – V1 V2 RC RB2 RB1
RC2
V2 RE2 + uo –
V1 VB2
VC1 VB2
RE2的接入，提高了V1基极电位，从而保证第一级 有较高的静态电位，而不致于进入饱和区。但RE2 的接入使第二级电压放大倍数大大降低。
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2、零点漂移 —— 指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢 地、无规则地变化的现象。 (1) 产生的原因
结论：差动放大电路的电压放大倍数与输出形式有 关，只要是双端输出，它的差模放大倍数与单管相 同；若为单端输出，则为单管的一半。
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四种差分放大电路的比较
输入方式 双端 双端
RC
单端
输出方式
单端
双端
单端
RC RC RC 差模放大倍数AD RB Rbe 2( RB Rbe ) RB Rbe 2( RB Rbe )
第二章 集成运算放大器及其应用
第一节 直接耦合放大器
第二节
第三节 第四节 第五节 第六节
差动放大器
集成运算放大器简介 集成运放电路中的负反馈 集成运放在信号运算电路中的应用 集成运放在信号处理电路中的应用
第七节 *第八节
*第九节
集成运放在信号发生电路中的应用 集成运放的选择与使用
集成运放应用实例
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即共模信号对输出有影响。
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二、典型差动放大电路(长尾式差动放大电路)
+UCC RC
RB + ui1 – V1 + uo – RP V2 RC RB
RE的作用：
(1) 抑制零点漂移，稳 定静态工作点。 + —— 共模抑制电阻
ui2 –
RE – UEE +
(2)对差模信号无反馈 作用。
U EE IB 2RE IE
单管直流通路
U EE RC U CE U CC RC I C U CC 2 RE VE 0（虚短）
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(2) 动态分析
由于RE对差模信号不起作用， 则单管差模信号通路为：
RB + T1 RC uo1 单管交流通路
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(3) 比较输入 ——常作为比较放大来用
ui1 、ui2 大小和极性是任意的。
例: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV ui2 = 8 mV － 2 mV
共模分量 差模分量
ui1 = uic1 + uid1 ui2 = uic2 + uid2
uo1 RC AD1 ui1 RB Rbe
同理可得： uo 2 RC AD2 AD1 ui2 RB Rbe 双端输出电压为：