集成运放及应用
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。
集成运放的类型及应用
集成运放的类型及应用集成运放（即集成式运算放大器）是一种高增益、高输入阻抗以及低输出阻抗的电子放大器，广泛应用于电路设计和信号处理等领域。
下面将详细介绍集成运放的类型及应用。
1. 类型：目前，常见的集成运放有多种类型，包括普通运放、仪表运放、高速运放、低功耗运放等。
普通运放：普通运放是最常见的一种集成运放，具有宽带宽、高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
它的主要应用领域包括信号放大、滤波、理想运算放大器电路设计等。
仪表运放：仪表运放是一种精密运放，具有高共模抑制比、低偏置电流和低噪声的特点。
它的主要应用领域包括电压、电流、温度等测量，以及精密仪器和设备的信号放大等。
高速运放：高速运放是一种具有高增益带宽积（GBW）和快速响应特性的运放，适用于高频信号处理和快速信号放大等应用。
它的主要应用领域包括通信系统、高速数据传输、高速采样和测量等。
低功耗运放：低功耗运放是针对低电源电压和低功耗要求而设计的集成运放。
它可以在低电源电压下正常工作，并具有低静态功耗和低失调电压的特点。
它的主要应用领域包括移动设备、便携式仪器和电池供电系统等。
2. 应用：集成运放作为一种重要的电子器件，在电路设计和信号处理等领域应用广泛。
下面列举一些常见的应用示例：信号放大：集成运放最常见的应用就是信号放大。
通过调整运放的增益，可以将微弱的传感器信号放大到适合后续处理的范围，如压力传感器、温度传感器等。
滤波器：集成运放可以被用来设计各种类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
滤波器的设计可以通过选择运放的反馈电阻和电容来实现。
运算放大器电路设计：运算放大器电路是运放最重要的应用之一。
基于运算放大器的电路可以实现加法、减法、乘法、除法、积分、微分等运算，并被广泛应用于模拟电路设计、自动控制系统等领域。
电压和电流测量：仪表运放常用于电压和电流测量。
通过仪表运放的高共模抑制比和低偏置电流特性，可以实现高精度和高稳定性的电压和电流测量。
集成运放应用电路设计360例
集成运放应用电路设计360例集成运放（Operational Amplifier，简称Op-amp）是现代电子技术中常用的一种电子器件。
它是一种高增益、直流耦合放大器，能够在很宽的频带内传输信号。
它具有输入阻抗极高、输入电阻极低、输出阻抗极低、增益高、频率响应宽广、抗干扰能力强等特点。
因此，集成运放被广泛应用于各种电子设备和电路中，包括放大器、滤波器、振荡器、比较器和积分器等。
本文将介绍360个集成运放应用电路设计，具体内容如下：1.放大器电路：集成运放最基本的应用之一就是作为放大器使用。
通过调整集成运放的反馈电阻和输入电阻，可以实现不同的放大倍数。
比如，放大器电路可以用于音频放大、信号调理、传感器信号放大等。
2.滤波器电路：集成运放可以组成各种滤波器电路，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器电路可以用于信号处理、音频处理、通信等领域。
3.比较器电路：比较器是一种将输入信号与参考电压进行比较，并产生开关型输出信号的电路。
集成运放可以很方便地组成比较器电路，常用于电压比较、数字信号处理等应用。
4.仪器放大器电路：仪器放大器是一种专门用于放大微弱信号、提供高的共模抑制比和高输入阻抗的放大器。
通过集成运放，可以设计出高性能的仪器放大器电路，用于传感器信号放大、生物电信号处理等。
5.积分器电路：积分器电路可以对输入信号进行积分操作，常用于信号处理、电力电子等领域。
通过集成运放，可以很方便地实现积分器电路的设计。
6.振荡器电路：振荡器是一种能产生固定频率、稳定振幅的信号源。
集成运放可以作为振荡器电路的关键部件，实现正弦波振荡器、方波振荡器、三角波振荡器等。
7.波形发生器电路：通过集成运放，可以设计出各种波形发生器电路，包括正弦波发生器、方波发生器、三角波发生器和脉冲波发生器等。
8.限幅器电路：限幅器是一种将输入信号限制在一定范围内的电路。
通过集成运放，可以设计出各种限幅器电路，用于信号处理、电压调节等。
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
集成运放的分类及应用
集成运放的分类及应用集成运放（Operational Amplifier, OP-AMP）是一种基本的电子元件，具有非常广泛的应用。
根据性能特点和应用功能的不同，可以将集成运放分为以下几类。
1. 低噪声运放：低噪声运放在信号处理、放大和传输等领域中应用广泛。
这些运放通常具有非常低的输入等效噪声、电压噪声和电流噪声，能够保持信号的高精确度。
它们常用于音频放大器、传感器信号放大、音频电平计等高要求的应用上。
2. 高速运放：高速运放具有快速的频率响应和瞬态响应，可以实现高速信号处理。
这些运放主要应用于高速数据转换、通信、视频处理、宽带放大器等领域。
高速运放还常用于模拟环路控制系统、高速采样和保持电路等。
3. 低功耗运放：低功耗运放适用于需要长时间使用，对电源的耗电量要求较低的应用。
它们通常具有低功耗和低供电电压，能够降低系统的能耗。
这种运放广泛应用于便携式设备、传感器网络、能量收集系统等。
4. 高精度运放：高精度运放能够实现精确的信号测量和放大，具有高精度的增益、低偏移电压、低温漂移等特点。
这些运放适用于精密测量、自动控制、医疗仪器等需要高精度信号处理的应用。
5. 低电压运放：低电压运放适用于低电压供电系统，能够在低电源电压下正常工作。
这些运放通常具有低电源电压、低功耗和低电流功耗等特点。
它们广泛应用于便携式设备、电池供电系统、太阳能电池等。
6. 特殊功能运放：这类运放具有特殊的性能或功能，用于特定的应用。
例如，差分放大器用于抑制共模噪声，比较器用于信号比较和触发，自耦变压器用于隔离输入和输出信号等。
这些特殊功能运放能够满足特定应用的需求。
集成运放广泛应用于各种电路和系统中，包括：- 信号放大和处理：可以将微弱的传感器信号放大到合适的范围，如温度传感器、压力传感器等。
- 运算放大器：可以实现加法、减法、乘法、积分、微分等运算，用于信号处理、滤波和控制电路等。
- 比较器：用于信号比较和触发，常用于开关控制、触发器电路、模拟开关等。
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。
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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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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
集成运放大器的原理与应用
集成运放大器的原理与应用简介集成运放大器（Integrated Operational Amplifier），简称运放或放大器，是一种典型的模拟电路元件。
它以差分放大器为核心，通过负反馈技术，实现放大、滤波、积分、微分等功能。
其应用广泛，包括在电子设备、通信系统、控制系统等领域。
原理集成运放大器由多个晶体管、电阻、电容等元件组成。
其基本原理可用三个关键要素描述：差分输入、高增益和大共模抑制比。
1.差分输入：集成运放的输入端一般有两个，一个是称为非反向输入（+IN）的端口，另一个是称为反向输入（-IN）的端口。
这两个输入端之间的电压差称为差分电压，决定了输出信号的大小和极性。
2.高增益：集成运放具有高增益特性，即具有很高的放大倍数。
它可以在输入电压信号很小的情况下，将其放大成较大电压信号。
例如，当差分输入端之间的电压差非常微小时，输出信号也能达到较大值。
3.大共模抑制比：共模输入是指同时作用于运放两个输入端的电压信号，会对运放产生影响。
而大共模抑制比使得运放能够有效抵抗共模信号的干扰，保持差分输入信号的准确性。
应用放大器应用集成运放大器以其高增益、低失真的特点，广泛应用于各类放大器电路中。
•电压放大器：通过调整输入电压信号的放大倍数，实现信号增强的功能。
•电流放大器：将输入电流信号放大为较大电流信号，用于驱动大功率负载。
•仪器放大器：用于测量信号处理，提高测量精度和信噪比。
•复合放大器：实现不同放大模式的切换，满足多种应用需求。
滤波器应用集成运放大器在滤波器电路中起到关键作用，用于削弱或强调某种特定频率信号。
•低通滤波器：通过滤波器电路削弱高频信号，只保留低频信号。
•高通滤波器：通过滤波器电路削弱低频信号，只保留高频信号。
•带通滤波器：通过滤波器电路保留特定带宽范围内的信号，削弱其他频率信号。
•带阻滤波器：通过滤波器电路削弱特定频率范围内的信号，保留其他频率信号。
比较器应用集成运放大器作为比较器时，用于比较两个电压信号的大小。
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。
第2章 集成运放及其基本应用
集成运放的电压传输特性
uO=f(uP-uN)
在线性区： uO＝Aod(uP－uN) Aod是开环差模放大倍数。
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。 (uP－uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是 ＋UOM , 就是－UOM，即集成运放工作在非线性区。
RL
RE2
RC4
T9
R2
第2级：差动放大器
第3级：单管放大器
Hale Waihona Puke -UEE集成运算放大器符号
国内符号：
反相输入端 u－ 同相输入端 u+
－ ＋ ＋
输出端 uo
同相输入端: 该端输入信号变化的极性与输出端相同
反相输入端: 该端输入信号变化的极性与输出端相反
美国符号：
u－ u+
－
＋
uo
运 算 放 大 器 外 形 图
集成电路运算放大器
集成运算放大器是一种高电压增益，高输入 电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
运算放大器方框图
1.输入级 使用高性能的差分放大电路，它必 须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端输 入双端输出的形式。
2.电压放大级 要提供高的电压增益，以保证 运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电 路和带有源负载的高增益放大器。 3.输出级 由PNP和NPN两种极性的三极 管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电 压或电流。具体电路参阅功率放大器。
4.偏置电路 提供稳定的几乎不随温度而变化 的偏置电流，以稳定工作点。 另举例说明集成运放内部结构
集成运放内部结构（举例）
极 性 判 RC1 断 RC2
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
集成运放的实际应用
集成运放的实际应用集成运放（Integrated Operational Amplifier）是一种常见的电子器件，广泛应用于各种电路中。
它的主要功能是放大电压信号，并具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
集成运放的应用非常广泛，下面将介绍几个与集成运放相关的实际应用。
集成运放在音频放大器中的应用非常常见。
音频放大器是将低功率音频信号放大为较大功率的电子设备，常见的应用场景包括音响系统、汽车音频设备等。
集成运放作为音频放大器的核心部件，能够提供高品质的音频放大效果。
它可以放大音频信号的幅度，同时保持音频信号的准确性和稳定性，使得音乐、语音等声音更加清晰、真实。
集成运放在模拟计算器中的应用也非常重要。
模拟计算器是一种能够进行各种数学运算的电子设备，广泛应用于科学研究、工程设计等领域。
在模拟计算器中，集成运放可以用于实现各种数学运算，如加法、减法、乘法、除法等。
它的高精度和稳定性能保证了计算结果的准确性，提高了计算器的可靠性和实用性。
集成运放还在信号调理中起到了重要的作用。
信号调理是指对输入信号进行处理和优化，以满足特定的要求。
在信号调理中，集成运放可以用于滤波、放大、补偿等操作。
例如，在传感器信号处理中，集成运放可以用于放大微弱的传感器信号，提高信号的可靠性和稳定性。
又如，在音频信号处理中，集成运放可以用于实现音频信号的均衡和控制，使得音频信号更加优质和适合特定的应用场景。
集成运放还在仪器仪表中有着广泛的应用。
仪器仪表是一种测量和控制物理量的设备，广泛应用于科学实验、工程测试等领域。
在仪器仪表中，集成运放可以用于放大和处理测量信号，提高测量的精确度和可靠性。
例如，在电压测量中，集成运放可以用于放大微弱的电压信号，使其达到适合测量的范围。
又如，在温度测量中，集成运放可以用于放大和补偿传感器产生的微弱信号，提高温度测量的精确度和稳定性。
集成运放在实际应用中发挥着重要的作用。
它广泛应用于音频放大器、模拟计算器、信号调理和仪器仪表等领域，为这些设备提供了高品质的信号放大和处理功能。
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。
集成运放的应用实验报告
集成运放的应用实验报告《集成运放的应用实验报告》在电子电路中，集成运放是一种非常重要的器件，它广泛应用于放大、滤波、积分、微分等电路中。
本文将通过实验报告的形式，介绍集成运放的应用实验，以及实验结果和分析。
实验目的：1. 了解集成运放的基本特性和工作原理；2. 掌握集成运放在放大电路中的应用；3. 掌握集成运放在滤波电路中的应用；4. 掌握集成运放在积分、微分电路中的应用。
实验原理：集成运放是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的电子器件，常用符号为“△”，具有一个非常大的开环增益。
在实际应用中，集成运放通常被连接在反馈电路中，以实现各种功能的电路。
实验内容：1. 集成运放的基本特性实验：测量集成运放的输入偏置电压、输入偏置电流、共模抑制比等参数；2. 集成运放的放大电路实验：设计并搭建一个非反相放大电路，测量放大倍数和频率响应；3. 集成运放的滤波电路实验：设计并搭建一个低通滤波电路和高通滤波电路，测量频率响应和滤波特性；4. 集成运放的积分、微分电路实验：设计并搭建一个积分电路和微分电路，测量输入输出波形。
实验结果和分析：1. 集成运放的基本特性实验结果表明，输入偏置电压较小，输入偏置电流较小，共模抑制比较高，符合理论预期；2. 非反相放大电路实验结果表明，放大倍数与理论计算值基本吻合，频率响应符合预期；3. 低通滤波电路和高通滤波电路实验结果表明，频率响应和滤波特性符合预期；4. 积分电路和微分电路实验结果表明，输入输出波形符合积分和微分的特性。
结论：通过本次实验，我们深入了解了集成运放的基本特性和应用，掌握了集成运放在放大、滤波、积分、微分电路中的应用方法和技巧，为今后的电子电路设计和应用打下了坚实的基础。
同时也加深了对集成运放工作原理的理解，为进一步深入学习和研究提供了重要的实验基础。
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。
集成运放及应用实验报告
集成运放及应用实验报告集成运放及应用实验报告引言：集成运放（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子元件，广泛应用于各种电路中。
本实验旨在通过实际操作，深入了解集成运放的基本原理、特性以及在电路中的应用。
一、实验目的本实验的目的是通过实际操作，掌握集成运放的基本原理、特性以及在电路中的应用。
同时，通过实验验证集成运放的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗等特性，并了解集成运放在反相放大器、比例放大器和积分器等电路中的应用。
二、实验原理集成运放是一种高增益、差模输入、差模输出的放大器，具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗。
它的基本原理是利用负反馈来实现放大器的稳定性和精确性。
在实验中，我们将使用集成运放的基本电路模型，通过接入不同的电阻和电容，实现不同的功能。
三、实验步骤1. 搭建反相放大器电路将集成运放的正极接地，负极接入输入信号源和输入电阻，输出端接入负载电阻。
根据实验要求，选择合适的电阻值，并连接电源。
通过示波器观察输出波形，记录放大倍数。
2. 搭建比例放大器电路在反相放大器的基础上，将输入电阻和负载电阻分别替换为不同的阻值，保持输入信号源不变。
通过示波器观察输出波形，记录放大倍数。
3. 搭建积分器电路将输入电阻和负载电阻分别替换为电容，保持输入信号源不变。
通过示波器观察输出波形，记录积分效果。
四、实验结果与分析1. 反相放大器电路在实验中，我们选择了合适的电阻值，搭建了反相放大器电路。
通过示波器观察到输入信号经过放大后，输出信号与输入信号相反，且放大倍数符合预期。
这验证了反相放大器的基本原理和特性。
2. 比例放大器电路在实验中，我们将输入电阻和负载电阻分别替换为不同的阻值，保持输入信号源不变。
通过示波器观察到输出信号的放大倍数与输入电阻和负载电阻的比例成正比。
这说明比例放大器可以根据电阻值的选择，实现不同程度的信号放大。
3. 积分器电路在实验中，我们将输入电阻和负载电阻分别替换为电容，保持输入信号源不变。
集成运放的基本应用
集成运放的应用范围
信号放大
集成运放可以用于信号 的放大，实现信号的传
输和处理。
滤波器
集成运放可以用于构成 各种滤波器，如低通、 高通、带通、带阻滤波
器等。
电压比较器
模拟电路
集成运放可以用于构成 电压比较器，用于信号 的阈值检测和波形整形。
集成运放还可以用于模 拟电路中，如模拟运算 放大器、模拟乘法器等。
在模拟运算电路中的应用
01
02
03
加法器
集成运放可以构成加法器 电路，将多个输入信号按 比例相加，输出结果。
减法器
集成运放也可以构成减法 器电路，将两个输入信号 按比例相减，输出结果。
积分器
集成运放还可以构成积分 器电路，用于对输入信号 进行积分运算，输出结果。
在有源滤波器中的应用
低通滤波器
集成运放可以用于低通滤 波器，用于滤除高频噪声 或干扰，保留低频信号。
集成运放的功耗问题
总结词
集成运放的功耗问题主要表现在静态功耗和动态功耗上。
详细描述
静态功耗是指集成运放处于静止状态时的功耗，动态功耗则是指在工作状态下，随着输入 信号的变化而产生的功耗。
解决方案
可以采用低功耗的器件和电路设计，同时优化电源电压和时钟频率来降低功耗。此外，还 可以采用动态功耗管理技术，根据实际需求动态调整功耗。
05
集成运放的常见问题与解决 方案
集成运放的噪声问题
01
总结词
集成运放的噪声问题主要来源于内部元件的不完美性和外部环境的干扰。
02 03
详细描述
集成运放的制造过程中，由于工艺限制，内部元件难免存在不完美性， 这导致了噪声的产生。此外，外部环境的电磁干扰也可能对集成运放造 成噪声干扰。
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1.集成运算放大器的主要应用集成运算放大器的两个输入端分别为同相输入端u P 和反相输入端u N ，这里的“同相”和“反相”是集成运算放大器的输入电压与输出电压u o 之间的相位关系，其符号及外观如图1.1所示。
从外部看，可以认为集成运算放大器是一个双端输入、单端输出、具有高差模放大倍数A od 、高输入电阻、低输出电阻、能较好地抑制温漂的差动放大电路。
集成运算放大器加上负反馈回路，使其具有各种各样的特性，实现各种各样的电路功能。
集成运算放大器的主要应用：DC 放大器----DC ～低频信号的放大。
音频放大器----数十H Z ～数十kH Z 的低频信号的放大器。
视频放大器----数十H Z ～数十MH Z 的视频信号的放大器。
有源滤波器----低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。
模拟运算----模拟信号的加法、减法、微分、积分等运算。
信号的发生和转换----正弦波振荡电路、矩形波发生电路、电压比较器、电压—电流转换电路等。
2.集成运算放大器的主要性能指标 (1) 开环差模增益A od在集成运算放大器无外加反馈时的差模放大倍数称为开环差模增益，记作A od 。
A od =△u o /△（u P -u N ），常用分贝（dB ）表示，其分贝数为20lg|A od |。
通用型集成运算放大器A od 通常在105左右或用102V/mV 表示，即100dB 左右。
(2)共模抑制比K CMR共模放大倍数A oc 如图2.1所示，A oc =△u o /△u ic 。
共模抑制比等于差模放大倍数与共模放大倍数A oc 之比的绝对值，即K CMR =|A od /A oc |，常用分贝表示，其数值为20lg K CMR 。
K CMR 越大越好，K CMR 越大对温度影响的抑制能力就越大。
图1.1 集成运算放大器 的符号及外观图2.1 共模放大倍数(3)差模输入电阻r idr id 是集成运算放大器两个输入端之间的差模输入电压变化量与由它所引起的差模输入电流之比。
r id 越大越好，从信号源索取的电流越小。
(4)输入失调电压OS U 及其温漂dT /dUOS由于集成运算放大器的输入级电路参数不可能绝对对称，所以当输入电压为零时，输出电压u o 不为零。
OS U 是使输出电压为零时在输入端加的补偿电压。
OS U 越小越好，越小表明电路参数对称性越好。
对于有外接调零电位器的集成运算放大器，可以通过改变电位器滑动端的位置使得零输入时输出为零。
dT /dUOS是OS U 的温度系数，是衡量集成运算放大器温漂的重要参数，其数值越小，表明集成运算放大器的温漂越小。
(5)输入失调电流OS I 及其温漂dT /dI OS|I I |I B B OS 21-=其中21B B I I 、是集成运算放大器输入级差放管的基极（栅级）偏置电流，OS I 反映输入级差放管输入电流的不对称程度。
dT /dI OS 与dT /dUOS的含义相类似。
OS I 和dT /dI OS 越小，集成运算放大器质量越好。
(6)输入偏置电流IB IIB I 是集成运算放大器输入级差放管的基极（栅级）偏置电流的平均值。
即)I I (I B B IB 2121+=，IB I 越小，信号源内阻对集成运算放大器静态工作点影响越小；通常IB I 越小，往往I 也越小。
(7)最大共模输入电压max Ic Umax Ic U 是集成运算放大器两个输入端对地间所允许加的最大共模输入电压。
超出此共模电压极限值，其共模抑制比将明显下降，不能对差模信号进行放大。
这也是集成运算放大器用于同相放大器时所允许的输入电压极限值。
如图2.2所示。
(8)最大差模输入电压maxId UmaxId U是集成运算放大器同相输入端与反相输入端之间所允许加的最大差模输入电压。
超出此差模电压极限值，输入级将损坏。
如图2.3所示。
HfH 是使开环差模增益A od 下降3dB(即下降到0.707倍)时的信号频率。
(10) 增益带宽积GBW、单位增益带宽f CGBW 是开环差模增益A od 与带宽f H 的乘积，即GBW =A od ×f H 是一个常数。
f C 是使开环差模增益A od 下降到0dB(即A od =1，失去放大能力)时的信号频率。
(11)SR =|d u O /d t |max ，表示集成运算放大器对信号变化速率的适应能力，是衡量集成运算放大器在大幅值信号作用时工作速度的参数，常用每微秒输出电压变化多少伏来表示。
当输入信号变化斜率的绝对值小于SR 时。
输出电压才能线性规律变化。
信号幅值越大、频率越高，要求集成运算放大器的SR 越大。
图2.3图2.2(12)等效输入噪声电压密度e n 、等效输入噪声电流密度i n 、等效输入噪声电压峰—峰值e np-p 、等效输入噪声电流峰—峰值i np-p 用来描述集成运算放大器噪声的大小。
噪声越小越好。
(13)功耗P d在额定电源电压及空载条件下，所消耗的电源总功率Pd 。
3.集成运算放大器按性能指标分类按性能指标可分为通用型和特殊型两类。
通用型集成运算放大器用于无特殊要求的电路之中，其性能指标的数值范围如表3.1所示。
特殊型集成运算放大器为了适应各种特殊要求，某一方面性能特别突出，下面作一简单介绍。
表3.1 通用型集成运算放大器性能指标(1)高阻型具有高输入电阻(r id )的集成运算放大器称为高阻型集成运算放大器。
r id 大于109Ω，适用于测量放大电路、信号发生电路等。
(2)高速型增益带宽积和转换速率高的集成运算放大器为高速型集成运算放大器。
它的种类很多，增益带宽积多在10MH Z 左右，有的高达千兆；转换速率大多在几十伏/微秒至几百伏/微秒，有的高达几千伏/微秒。
适用于模—数转换器、数—模转换器、视频放大器等。
(3)高精度型高精度型集成运算放大器具有低失调、低温漂、低噪声、高增益等特点，它的失调电压和失调电流比通用型集成运算放大器小两个数量级，而开环增益和共模抑制比均大于图2.5100dB 。
适用于对微弱信号的精密测量和运算，常用于高精度的仪器设备中。
(4)低功耗型低功耗型集成运算放大器具有功耗低、工作电源电压低等特点，它们的功耗只有几毫瓦，甚至更小，电源电压为几伏，而其他方面的性能不比通用型集成运算放大器差。
适用于能源有严格限制的情况，例如空间技术、军事科学及工业中的遥感遥测等领域。
(5)大功率型一般通用型集成运算放大器的输出电流在10mA 以内，输出电流在1A 以上，电源电压24V 以上这是大功率型集成运算放大器。
4.集成运算放大器典型电路(1)反相比例运算电路如图4.1所示。
(2) 同相比例运算电路如图4.2所示。
图4.1 反相比例运算电路图4.2 同相比例运算电路图4.3（3）反相求和运算电路如图4.4所示。
图4.4 反相求和运算电路（4）同相求和运算电路如图4.5所示。
图4.5 同相求和运算电路（5）加减运算电路如图4.6所示。
图4.6 加减运算电路（6）积分运算电路如图4.8所示。
图4.7图4.8 积分运算电路图4.9 加不同输入信号时积分器输出波形图4.11 微分运算电路(9) 压控电压源二阶高通滤波器如图4.15所示。
图4.15 压控电压源二阶高通滤波器(10) RC桥式正弦振荡电路如图4.16所示。
图4.16 RC桥式正弦振荡电路(11) 方波发生电路如图4.17所示。
(12) 方波和三角波发生电路如图4.19所示。
图4.17方波发生电路图4.18 方波发生电路的波形图图4.19 方波和三角波发生电路图4.20方波和三角波发生电路波形图(13) 过零比较器如图4.20所示。
(14) 一般单限比较器如图4.23所示。
图4.20 过零比较器图4.21 过零比较器电压传输特性图4.22 过零比较器输入输出电压波形图 4.24 一般单限比较器电压传输特性图4.23 一般单限比较器图4.25 一般单限比较器电压波形(15) 滞回比较器如图 4.26所示。
图4.26 滞回比较器图4.27 滞回比较器电压传输特性图4.28 滞回比较器电压波形图4.29 加了参考电压的滞回比较器图4.30加了参考电压的滞回比较器电压传输特性(16)窗口比较器如图4.32所示。
(17)精密整流电路如图4.35所示。
图4.31加了参考电压的滞回比较器输入输出电压波形图4.32 窗口比较器图4.33窗口比较器电压传输特性图4.34窗口比较器输入输出电压波形图4.35 精密整流电路5.单电源供电的集成运算放大器的应用图4.36输入正弦波时的输出波形图4.37输入三角波时输出波形图5.1 LM324、LM358管脚图图5.2 反相输入同相端设置静态工作点表5.1 早年生产的单电源集成运算放大器表5.2 近些年生产的单电源集成运算放大器图5.3 同相输入同相端设置静态工作点早年生产的单电源集成运算放大器性能指标如表①在10kHz 的值表5.3 工作电压为3.3V 的单电源集成运算放大器图6.1 通用集成运算放大器图6.2 调零表6.1 UA741性能指标。