运放的常见应用方法(ppt)
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集成运放与其应用PPT课件
在非线性区内，(u+ - u-)可能很大，即 u+ ≠u-。 “虚地”不存在
2. 理想运放的输入电流等于零
i i 0
P
N
运放工作在非线性区条件：电路开环或引入正反馈
第7页/共35页
一般来说运放没有引入负反馈工作在线性区的范围
将很小。
实际运放 Aod ≠∞ ，当 u+ 与 u-差值很小时，仍有
Aod (u+ - u- )，运放工作在线性区。 uO 例如：F007 的 UoM = ±
-( RF R1
uI1
RF R2
uI2
RF R3
uI3 )
R R1 // R2 // R3 // RF
当 R1 = R2 = R3 = R 时，
uO
-
RF R1
(uI1
uI2
uI3 )
第19页/共35页
2 同相求和运算电路
由于“虚断”，i = 0，所以：
uI1 - u uI2 - u uI3 - u u
2
(1
2
2 2
1
105
)
2
M
2
105
M
第18页/共35页
6.2.2 加减运算电路
一、求和运算电路。
1. 反相求和运算电路
由于“虚断”，i- = 0 所以：i1 + i2 + i3 = iF
又因“虚地”，u- = 0
所以： uI1 uI2 uI3 - uO
R1 R2 R3
RF
图 7.2.7
uO
uO1
-( RF1 R1
uI1
RF1 R3
uI3 )
-(0.2uI1
1.3uI3 )
电工电子技术课程集成运算放大器及其应用PPT课件
R2
输入电阻—— ri=R1
u f uo 为保证一定的输入电阻，
当放大倍数大时，需增大
共模电压为零
u u 0 2
R2，而大电阻的精度差，
因此，在放大倍数较大时， 该电路结构不再适用。
第26页/共69页
比例运算
• 同向比例运算
i i 0 u u
if Rf
i1 R1
ui
R2
u f uo
uo
(1
4. 最大共模输入电压Uicmax
Uicmax是指集成运放所能承受的最大共模输入电压，超过这 个值，集成运放的共模抑制比将明显下降，甚至造成器件损坏。
5. 差模输入电阻rid
rid是指集成运放两个输入端之间的电阻值。rid越大越好，它 标志集成运放输入端向差模信号源索取信号电流的能力大小。
6. 输出电阻ro
RE5
T9 T11
RC4
第1级：差动放大器 第3级：单管放大器
差动放大器
-UEE
第11页第/共46级9页：互补对称射极跟随器
集成运算放大器的特点
• 为满足运算精度的要求，理想集成运算放大器的 开环电压放大倍数的数值很大。零点漂移小。
• 差模输入电阻很高，一般在105～1011范围，如 果用MOS集成电路，输入级的输入电阻高达 1011以上。
Rf ) R1
if
if Rf
i1 R1
ui
R2
u f uo
ui
R2
u f uo
Auf
uo ui
(1
0 ) 1 Auf
R1 第28页/共69页
uo ui
(1
Rf ) 1
加法运算
反向加法
i i 0 u u
输入电阻—— ri=R1
u f uo 为保证一定的输入电阻，
当放大倍数大时，需增大
共模电压为零
u u 0 2
R2，而大电阻的精度差，
因此，在放大倍数较大时， 该电路结构不再适用。
第26页/共69页
比例运算
• 同向比例运算
i i 0 u u
if Rf
i1 R1
ui
R2
u f uo
uo
(1
4. 最大共模输入电压Uicmax
Uicmax是指集成运放所能承受的最大共模输入电压，超过这 个值，集成运放的共模抑制比将明显下降，甚至造成器件损坏。
5. 差模输入电阻rid
rid是指集成运放两个输入端之间的电阻值。rid越大越好，它 标志集成运放输入端向差模信号源索取信号电流的能力大小。
6. 输出电阻ro
RE5
T9 T11
RC4
第1级：差动放大器 第3级：单管放大器
差动放大器
-UEE
第11页第/共46级9页：互补对称射极跟随器
集成运算放大器的特点
• 为满足运算精度的要求，理想集成运算放大器的 开环电压放大倍数的数值很大。零点漂移小。
• 差模输入电阻很高，一般在105～1011范围，如 果用MOS集成电路，输入级的输入电阻高达 1011以上。
Rf ) R1
if
if Rf
i1 R1
ui
R2
u f uo
ui
R2
u f uo
Auf
uo ui
(1
0 ) 1 Auf
R1 第28页/共69页
uo ui
(1
Rf ) 1
加法运算
反向加法
i i 0 u u
《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。
集成运算放大器的运用.pptx
度系数的热敏电阻RT,也可消除UT =kT/q引 起的温度漂移，实现温度稳定性良好的对数
运算关系。
第25页/共54页
•
二、反对数(指数)
•
指数运算是对数的逆运算，在电路结构上只要将对数运算器的电阻和
晶体管位置调换一下即可，如图7.1.16所示。
uBE
uo Rif RiC RISe UT
uBE ui
第7页/共54页
• 7.1.2
(Adder)
•1.反相输入求和电路 (Inver ting Adder)
•（ 1 ） 电 路 如 图 7 . 1 . 4 所 示 。 •直 流 平 衡 电 阻 ：
if Rf
R1 i1
ui1
i2 i-
ui2
-
RP R1 R2 R3 R f
R2
i+ +
+
uo
R3
（2）关系式：
图7.1.4 反相求和运算电路
因为反相端“虚地”(Virtual Ground)，
i1 i2 i f
ui1 ui2 uo
R1 R2
Rf
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui 2
第8页/共54页
若 R1 R2 R
则
uo
Rf R
(ui1 ui2 )
例1：利用集成运放实现以下求和运算关系：
反向饱和电流的影响，RT是热敏电阻，用以补偿UT引起的温度漂移。由图
可见:
uo
(1
R3 R2 RT
)u A
uA
u BE 2
uBE1
UT
ln
ic 2 IS2
UT
ln
ic1 IS1
《运放使用经典教程》课件
《运放使用经典教程》 PPT课件
欢迎来到本次课程！在这个PPT课件中，我们将系统性地介绍运放的各种特性 和应用，帮助大家更好地理解运放，并在工作中获得更好的调试和设计经验。
运放的基本原理和工作原理
运放符号和定义
我们将对典型的运放符号进行解 释，并介绍其在电路中的定义和 作用。
幅频响应和相频响应
反馈系统
仪表放大器
为了应对一些需要高增益、高精 度、差分输入的信号处理任务， 我们需要使用仪表放大器来设计 复杂电路。
运放的常见故障和故障排查方法
1 温漂和热失调
温度对于运放电路可能产生的影响和解决方 法。
2 噪声和漂移
运放电路中噪声和漂移的分类、评估以及解 决方法。
3 电源噪声和反馈稳定性
一些常见故障，如电源噪声对信号处理带来 的影响，以及如何保证反馈系统的稳定性。
了解运放的幅频响应和相频响应， 有助于更好地评估运放电路的表 现。
反馈系统是运放电路中重要的概 念。我们将介绍不同类型的反馈 系统分类
介绍基于封装、电压、带宽和功率的运放分类 及其应用。
信号调理与调试
介绍反馈、比较、参考电压等信号调理和调试 技术在运放电路中的应用。
4 设计注意事项
总结一些工程实践中需要注意的点，帮助大 家避免一些容易犯的错误。
运放的选型和设计注意事项
选型方法
介绍一些选型的方法和工具。
电路保护
如何设计电路以避免静电等问 题和电路故障。
可靠性和寿命
运放电路的可靠性和寿命，需 要考虑器件的各种参数。
运放的未来发展趋势和应用展望
微电子技术
微电子技术的快速发展使得运放 电路变得更小巧、性能更优秀。
模拟信号处理
介绍放大、滤波、整流、调制与解调等模拟信 号处理的经典电路方案。
欢迎来到本次课程！在这个PPT课件中，我们将系统性地介绍运放的各种特性 和应用，帮助大家更好地理解运放，并在工作中获得更好的调试和设计经验。
运放的基本原理和工作原理
运放符号和定义
我们将对典型的运放符号进行解 释，并介绍其在电路中的定义和 作用。
幅频响应和相频响应
反馈系统
仪表放大器
为了应对一些需要高增益、高精 度、差分输入的信号处理任务， 我们需要使用仪表放大器来设计 复杂电路。
运放的常见故障和故障排查方法
1 温漂和热失调
温度对于运放电路可能产生的影响和解决方 法。
2 噪声和漂移
运放电路中噪声和漂移的分类、评估以及解 决方法。
3 电源噪声和反馈稳定性
一些常见故障，如电源噪声对信号处理带来 的影响，以及如何保证反馈系统的稳定性。
了解运放的幅频响应和相频响应， 有助于更好地评估运放电路的表 现。
反馈系统是运放电路中重要的概 念。我们将介绍不同类型的反馈 系统分类
介绍基于封装、电压、带宽和功率的运放分类 及其应用。
信号调理与调试
介绍反馈、比较、参考电压等信号调理和调试 技术在运放电路中的应用。
4 设计注意事项
总结一些工程实践中需要注意的点，帮助大 家避免一些容易犯的错误。
运放的选型和设计注意事项
选型方法
介绍一些选型的方法和工具。
电路保护
如何设计电路以避免静电等问 题和电路故障。
可靠性和寿命
运放电路的可靠性和寿命，需 要考虑器件的各种参数。
运放的未来发展趋势和应用展望
微电子技术
微电子技术的快速发展使得运放 电路变得更小巧、性能更优秀。
模拟信号处理
介绍放大、滤波、整流、调制与解调等模拟信 号处理的经典电路方案。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 输入级 输入级又称前置级，它往往是一个双端输入的高性
能差分放大电路。一般要求其输入电阻高，差模放大 倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电流小。 • 中间级
中间级是整个放大电路的主要放大电路。其作用是 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。而且为了提高电压放大倍数，经常采 用复合管做放大管，以恒流源作集电极负载。其电压 放大倍数可达千倍以上。
第一节 集成运算放大器基本组成
1、集成运算放大器基本组成 2、差动放大电路结构、零点漂移的 概念
集成概念
集成电路: 将整个电路的各个元件做在同一个 半导体基片上。
集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、 重量轻、功耗小。
集成电路的分类：模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路；
集成运放的组成
集成运算放大器实质上是一种双端输入、单端 输出，具有高增益，高输入阻抗、低输出阻抗的多 极直接耦合放大电路。
当给他施加不同的反馈网络时，就能实现模拟 信号的多种数学运算功能（如比例、求和、求差、 积分、微分……），故被称为集成运算放大电路， 简称集成运放。
集成运放内部组成框图
图8-1 集成运放内部组成框图
•输出级 输出级具有输出电压线性范围宽，输出电阻小（即 带负载能力强），非线性失真小等优点。多采用互 补对称发射极输出电路。 •偏置电路 偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工 作点。与分立元件不同，集成运放多采用电流源电 路为各级提供合适的集电极（或发射极、漏极）静 态工作电流，从而确定了合适的静态工作点。
uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0
主要技术指标的计算 差模电压放大倍数
双端输入，双端输出的差模电压放大倍数 在图8-3所示的电路的交流通路如图4-4所示。
图8-4 基本差分式放大电路的交流通路
A ud u uiO du u o i1 1 u uo i1 22 2u uo i1 1rR bC e
原理框图
反相 输入端
u– 同u相+
输入端
与uo同相
T1 T2
输
IS
入
级
+UCC
T4
T3
T5
uo
中
输
间
出
级
级 UEE
对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高
KCMRR , 输入阻抗 ri 尽可能大。
对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。
对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足
够的输出电流io 。即输出阻抗 ro小。
所谓差模信号，是指两个输入信号之差，用uId表示
u Id u I1 u I2
它在差分放大管T1、T2的基极接入的是幅值相等、相位相反的
一对信号，即uI1= -uI2
所谓共模信号，是指两个输入信号的算术平均值，用uIC表示
1
uIc
2
uI1uI2
它在差分放大管T1、T2的基极接入的是幅值相等，相位相同的
图8-２ 直接耦合放大电路的零点漂移
产生零点漂移的原因
产生零点漂移的原因很多，如温度的变化（包 括环境温度的变化及三级管工作时由于管耗引起的 结温变化），电源电压的波动以及电路元件以及电 路元件参数的变化等，都会引起放大电路的零点漂 移。其中又以温度的变化使三级管参数随之变化引
起的漂移最为严重。当温度上升时，将引起ICBO及β 增大，Ube减小。从而使静态工作点Q上移，集电极 电流IC增加，产生零点漂移现象。
运放的常见应用方 法(ppt)
第8章 集成运算放大器
8.1
集成运算放大器基本组成
8.2
集成运算放大器的基本特性
8.3
放大电路中的负反馈
8.4
集成运算放大器的应用
集成运算放大器
教学目的要求
了解差动放大器，放大电路中的负反 馈，理解集成运放构成及特点，理想运放 及其分析依据(理想化条件 )，掌握运放应 用电路:比例放大、加减法，微积分运算电 路。
差模输入电阻和输出电阻
根据输入、输出电阻的定义，从图8- 4可以看出
单端输出时，差模输出电阻为 Ro Rc
共模抑制比
一对信号。即uI1= uI2。当输入共模信号时：uI1= uI2，理想双端 输出时差分放大电路的输出电压uOC=Au（uI1- uI2）=0。
可见，差分放大电路能抑制共模信号输出。
抑制零漂的原理
R1 RB
RC T1
uo
RC
T2
+UCC
R1 RB
ui1
ui2
当 ui1 = ui2 =0 时： uo= UC1 - UC2 = 0 当温度变化时：
集成电路内部结构的特点
• 电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方 向一致，温度均一性好。
• 电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千 欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代 替或外接。
• 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接。
• 二极管一般用三极管的发射结构成。
与uo反相
基本差分式放大电路
基本差分式放大电路如图8-3所示。
图8-3基本差分式放大电路
• 工作原理 ①静态分析 UO=UC1-UC2=0 ②动态分析
u u u o u C 1 u C 2 A u 1 u I 1 A u 2 u I 2 A u I 1 I 2
•抑制零点漂移的原理
由于差分放大电路与普通的单端输入、单端输出 的放大电路不同，其输入、输出都可能是双端，为了 更好的分析差分放大电路的特性，我们定义差分放大 电路的输入信号为两种形式：差模信号和共模信号。
当集电极C1、C2两点间接入负载电阻RL时
Aud RL
rbe
其中
RL
RC
//
RL 2
双端输入，单端输出的差模电压放大倍数
如输出电压取自其中一管的集电极（uo1或uo2），则称为有
单端输出，此时由于只取一管的集电极电压变化量，所以这 时的电压放大倍数只有双端输出时的一半，即
Aud112Aud2rRbCe
集成运放的结构
采用四级以上的多级放大器，输入级和第 二级一般采用差动放大器。 输入级常采用复合三极管或场效应管，以 减小输入电流，增加输入电阻。 输出级采用互补对称式射极跟随器，以进 行功率放大，提高带负载的能力。
零点漂移
当放大器的环境温度或电源电压发生变化时， 晶体管的静态工作点也要随之发生变化，即使在输 入信号为零时，输出端也会出现缓慢的不规则变动， 如图8－２所示，这种现象称之为“零点漂移”。
• 输入级 输入级又称前置级，它往往是一个双端输入的高性
能差分放大电路。一般要求其输入电阻高，差模放大 倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电流小。 • 中间级
中间级是整个放大电路的主要放大电路。其作用是 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。而且为了提高电压放大倍数，经常采 用复合管做放大管，以恒流源作集电极负载。其电压 放大倍数可达千倍以上。
第一节 集成运算放大器基本组成
1、集成运算放大器基本组成 2、差动放大电路结构、零点漂移的 概念
集成概念
集成电路: 将整个电路的各个元件做在同一个 半导体基片上。
集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、 重量轻、功耗小。
集成电路的分类：模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路；
集成运放的组成
集成运算放大器实质上是一种双端输入、单端 输出，具有高增益，高输入阻抗、低输出阻抗的多 极直接耦合放大电路。
当给他施加不同的反馈网络时，就能实现模拟 信号的多种数学运算功能（如比例、求和、求差、 积分、微分……），故被称为集成运算放大电路， 简称集成运放。
集成运放内部组成框图
图8-1 集成运放内部组成框图
•输出级 输出级具有输出电压线性范围宽，输出电阻小（即 带负载能力强），非线性失真小等优点。多采用互 补对称发射极输出电路。 •偏置电路 偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工 作点。与分立元件不同，集成运放多采用电流源电 路为各级提供合适的集电极（或发射极、漏极）静 态工作电流，从而确定了合适的静态工作点。
uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0
主要技术指标的计算 差模电压放大倍数
双端输入，双端输出的差模电压放大倍数 在图8-3所示的电路的交流通路如图4-4所示。
图8-4 基本差分式放大电路的交流通路
A ud u uiO du u o i1 1 u uo i1 22 2u uo i1 1rR bC e
原理框图
反相 输入端
u– 同u相+
输入端
与uo同相
T1 T2
输
IS
入
级
+UCC
T4
T3
T5
uo
中
输
间
出
级
级 UEE
对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高
KCMRR , 输入阻抗 ri 尽可能大。
对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。
对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足
够的输出电流io 。即输出阻抗 ro小。
所谓差模信号，是指两个输入信号之差，用uId表示
u Id u I1 u I2
它在差分放大管T1、T2的基极接入的是幅值相等、相位相反的
一对信号，即uI1= -uI2
所谓共模信号，是指两个输入信号的算术平均值，用uIC表示
1
uIc
2
uI1uI2
它在差分放大管T1、T2的基极接入的是幅值相等，相位相同的
图8-２ 直接耦合放大电路的零点漂移
产生零点漂移的原因
产生零点漂移的原因很多，如温度的变化（包 括环境温度的变化及三级管工作时由于管耗引起的 结温变化），电源电压的波动以及电路元件以及电 路元件参数的变化等，都会引起放大电路的零点漂 移。其中又以温度的变化使三级管参数随之变化引
起的漂移最为严重。当温度上升时，将引起ICBO及β 增大，Ube减小。从而使静态工作点Q上移，集电极 电流IC增加，产生零点漂移现象。
运放的常见应用方 法(ppt)
第8章 集成运算放大器
8.1
集成运算放大器基本组成
8.2
集成运算放大器的基本特性
8.3
放大电路中的负反馈
8.4
集成运算放大器的应用
集成运算放大器
教学目的要求
了解差动放大器，放大电路中的负反 馈，理解集成运放构成及特点，理想运放 及其分析依据(理想化条件 )，掌握运放应 用电路:比例放大、加减法，微积分运算电 路。
差模输入电阻和输出电阻
根据输入、输出电阻的定义，从图8- 4可以看出
单端输出时，差模输出电阻为 Ro Rc
共模抑制比
一对信号。即uI1= uI2。当输入共模信号时：uI1= uI2，理想双端 输出时差分放大电路的输出电压uOC=Au（uI1- uI2）=0。
可见，差分放大电路能抑制共模信号输出。
抑制零漂的原理
R1 RB
RC T1
uo
RC
T2
+UCC
R1 RB
ui1
ui2
当 ui1 = ui2 =0 时： uo= UC1 - UC2 = 0 当温度变化时：
集成电路内部结构的特点
• 电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方 向一致，温度均一性好。
• 电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千 欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代 替或外接。
• 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接。
• 二极管一般用三极管的发射结构成。
与uo反相
基本差分式放大电路
基本差分式放大电路如图8-3所示。
图8-3基本差分式放大电路
• 工作原理 ①静态分析 UO=UC1-UC2=0 ②动态分析
u u u o u C 1 u C 2 A u 1 u I 1 A u 2 u I 2 A u I 1 I 2
•抑制零点漂移的原理
由于差分放大电路与普通的单端输入、单端输出 的放大电路不同，其输入、输出都可能是双端，为了 更好的分析差分放大电路的特性，我们定义差分放大 电路的输入信号为两种形式：差模信号和共模信号。
当集电极C1、C2两点间接入负载电阻RL时
Aud RL
rbe
其中
RL
RC
//
RL 2
双端输入，单端输出的差模电压放大倍数
如输出电压取自其中一管的集电极（uo1或uo2），则称为有
单端输出，此时由于只取一管的集电极电压变化量，所以这 时的电压放大倍数只有双端输出时的一半，即
Aud112Aud2rRbCe
集成运放的结构
采用四级以上的多级放大器，输入级和第 二级一般采用差动放大器。 输入级常采用复合三极管或场效应管，以 减小输入电流，增加输入电阻。 输出级采用互补对称式射极跟随器，以进 行功率放大，提高带负载的能力。
零点漂移
当放大器的环境温度或电源电压发生变化时， 晶体管的静态工作点也要随之发生变化，即使在输 入信号为零时，输出端也会出现缓慢的不规则变动， 如图8－２所示，这种现象称之为“零点漂移”。