运放特性
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7、开环频宽为无限大。 开环频宽 BW指集成运放的开环电压放大信数 KOd 随信号频率的增加而降低到低 频的 1 倍时的频率范围。
2
三、利用理想运放构成各种闭环运算电路的 应用原则
运放输出信号通过反馈电路返回到运放输入端构成的电路称闭环运算电路。闭 环运算电路中有如下特点：
1、输入差模电压为零。（即 UF UT ） 由于开环差模电压放大倍数 KOd 为无穷大，而输出电压 U SC是有限值，故它的 差模输入电压 Usrd 0 ，表明理想运放的两个输入端电位始终是紧紧跟随的， 而不管它们的绝对值是多大。（理想运放两输入端电压差为零）
UF
-
K
U SC
UT
+
E
C
UF
-
K
U SC
UT
+
二、理想运放的特征
1、输入失调电压及其温度漂移以及随电源电压的漂移为零。 输入失调电压 (UOS )是指输入电压为零时，输出电压折算到输入端的数值。
或定义为：在室温 (250 C)及标准电压下，为使集成运放的输出电压 U SC 0 而在 输入端必须引进的补偿电压 (UOS ) ，实际 UOS 在2mV 以内。
UF
Kod
U SC
U sr
Rr
+
UT
Rr
平衡电阻
I1 Usr I 2 Usc Usr
R1
Rf
则 Usc （1+ Rf ）Usr R1
引入共模电压，使输入电阻增加，输出电阻进一步减小。
四 设计示例
3、减法器
Rf
I2
Usr1
R1
-
I1
UF
Kod
U SC
Usr2
R2
+
UT
R3
Usr 1 UF UF Usc
之比的绝对值。
CMRR KOd KOC
它反映了集成运放抑制共模信号的能力。
5、差模及共模输入电阻为无限大。
差模输入电阻 Rsrd 指室温下测定的集成运放两个输入端之间的动态等效电阻。 共模输入电阻 Rsrc 指室温下测定的集成运放每一输入端对地的动态等效电阻。
二、理想运放的特征
6、开环输出电阻为零。 开环输出电阻Rsco指开环，不带负载状态下集成运放输出端对地的动态等效电 阻。其值越小，表明集成运放带负载的能力愈强，为数百欧。
2、输入偏置电流，失调电流及它们的温度漂移为零。 输入偏置电流(Ib) 指输出电压为零时，流入两个输入端的静态基极电流的平
均值： Ib Ib1 Ib2 （在 1 ~ 10A 间）
2
输入失调电流(IOS ) 指当输出电压为零时，流入两个输入端的静态基数电流之
差：IOS Ib1 Ib2 （在 50 ~ 100A 间）
UF Usc iR RC dUsr dt
得
Usc RC dUsr dt
四 设计示例
6、PID运算电路
Rf
Cf
R1
U sr
-
C1
UF
Kod
+
U SC
UT
Rf 1
W (S)
CfS ( Rf C1 SRfC1 1 )
R1 /(R1 1 )
R1 Cf
R1Cf S
C1S
C1S
R1
Rf
Usr 2 UT UT
R2
R3
UT UF
U SC
R1 Rf R1
R3 Usr 2 R2 R3
R f Usr1 R1
选取电阻值 Rf / R1 R3 / R2
则 Usc Rf (Usr2 Usr1) R1
特点：电路存在共模电压，也称差动输入放大器。
四 设计示例
4、积分运算电路
Usr Usc / Kod
2、输入偏置电流 (Ib)及失调电流 (IOS )均为零。
因 Ib1 Ib2 0（理想运放两输入端不取用电流）
四、设计示例
1. 反相比例运放电路 虚地的存在是其重要特征
理想运放
Usrd 0 故 UF UT 0 且流入运放的电流 I 0
Rf
I2
U sr
R1
-
I1
UF
Usrd
Kod
U SC
+
UT
I1 Usr R1
I 2 Usr RF
Zf 为反馈阻抗
Z1
因此 Usc W (S) Z f
Usr
Z1
I1 I2
Usr Usc
R1
RF
为外接输入阻抗则
虚地的存在是其重要特征
Usc RF KF Usr R1
四 设计示例
2、同相放大器
Rf
I2
R1
-
I1
C
IC
U sr
R
-
IR
UF
Kod
U SC
+
UT
电容 两C端电压为
UF
Usc
1 C
Icdt
Usc
1 C
Usr R
dt
1 RC
Usrdt
利用运放组成闭环特性时，与所用运放无关，仅与反馈网络元件的参数有关。
四 设计示例
5、微分运算电路
R
C
Байду номын сангаасIR
U sr
-
IC
UF
Kod
U SC
+
UT
i c dUsr dt
理想运算放大器的特征及应用原则
线性集成放大器实际上是一个集成在一块半导体基片上的高增益直流放大器， 简称集成运放。在线性集成放大器上外加线性负反馈网络，可对信号实现加 法、减法、比例、积分、微分、比例积分和比例微分等运算功能。在线性集 成放大器上外加非线性负反馈网络，则可以对信号进行各种函数特性的追近， 实现对数放大及乘除运算。
将集成运放的反相及同相输入端并联并加以地为参考的共模输入电压 Usrd ，
则输出电压增量 U SC 0
UF
-
实际中加入Usrd ，U SC 0 ，
Kod
U SC
UT
+
定义共模电压放大信数 KOC USC 。
Usrc
USrC
则共模抑制比 (CMRR) 定义为集成运放的差模电压放大信数与共模电压放大信数
3、开环差模电压放大信数为无限大。 开环差模电压放大信数 (KOd ) 指输出端负载开路，电路开环时，集成运放对
低频输入信号的放大信数，KOd 10 4 ~ 105 ，测出准确数值是没有意义的。
二、理想运放的特征
4、共模抑制比为无限大
理想运放应对两个端入端的差模电压有反应，而对共模电压不产生输出。
一、集成运放的符号
两个输入端，一个输出端，外加两个对称电源，另有调零端子，相位补偿等附 加端子，应用分析中，不需给出辅助端子及电源端子。 与“－”相对应的输入称反相输入端，输出信号与输入信号相位相反； 与“+”相对应的输入称同相输入端，输出信号与输入信号相位相同。 输入、输出信号以地为参考的。
E
C
集成运放的研制成功标志着运算放大器发展史上的一个飞跃，具有以下突出 优点：
●体积小，功耗低。作为“部件”的运放体积与功耗还与作为“器件”的小 功率管相当。 ●性能改善，可靠性大大提高。
●避免设计、组装、调整较复杂的运放电路，可直接作通用器件广泛加以运 用。
作为构成模拟式控制仪表的核心部件，从下面几个方面认识集成运放的特点 和设计（分析）方法： 一、集成运放的符号 二、理想运放的特征 三、利用理想运放构成各种闭环运算电路的应用原则 四、设计示例
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三、利用理想运放构成各种闭环运算电路的 应用原则
运放输出信号通过反馈电路返回到运放输入端构成的电路称闭环运算电路。闭 环运算电路中有如下特点：
1、输入差模电压为零。（即 UF UT ） 由于开环差模电压放大倍数 KOd 为无穷大，而输出电压 U SC是有限值，故它的 差模输入电压 Usrd 0 ，表明理想运放的两个输入端电位始终是紧紧跟随的， 而不管它们的绝对值是多大。（理想运放两输入端电压差为零）
UF
-
K
U SC
UT
+
E
C
UF
-
K
U SC
UT
+
二、理想运放的特征
1、输入失调电压及其温度漂移以及随电源电压的漂移为零。 输入失调电压 (UOS )是指输入电压为零时，输出电压折算到输入端的数值。
或定义为：在室温 (250 C)及标准电压下，为使集成运放的输出电压 U SC 0 而在 输入端必须引进的补偿电压 (UOS ) ，实际 UOS 在2mV 以内。
UF
Kod
U SC
U sr
Rr
+
UT
Rr
平衡电阻
I1 Usr I 2 Usc Usr
R1
Rf
则 Usc （1+ Rf ）Usr R1
引入共模电压，使输入电阻增加，输出电阻进一步减小。
四 设计示例
3、减法器
Rf
I2
Usr1
R1
-
I1
UF
Kod
U SC
Usr2
R2
+
UT
R3
Usr 1 UF UF Usc
之比的绝对值。
CMRR KOd KOC
它反映了集成运放抑制共模信号的能力。
5、差模及共模输入电阻为无限大。
差模输入电阻 Rsrd 指室温下测定的集成运放两个输入端之间的动态等效电阻。 共模输入电阻 Rsrc 指室温下测定的集成运放每一输入端对地的动态等效电阻。
二、理想运放的特征
6、开环输出电阻为零。 开环输出电阻Rsco指开环，不带负载状态下集成运放输出端对地的动态等效电 阻。其值越小，表明集成运放带负载的能力愈强，为数百欧。
2、输入偏置电流，失调电流及它们的温度漂移为零。 输入偏置电流(Ib) 指输出电压为零时，流入两个输入端的静态基极电流的平
均值： Ib Ib1 Ib2 （在 1 ~ 10A 间）
2
输入失调电流(IOS ) 指当输出电压为零时，流入两个输入端的静态基数电流之
差：IOS Ib1 Ib2 （在 50 ~ 100A 间）
UF Usc iR RC dUsr dt
得
Usc RC dUsr dt
四 设计示例
6、PID运算电路
Rf
Cf
R1
U sr
-
C1
UF
Kod
+
U SC
UT
Rf 1
W (S)
CfS ( Rf C1 SRfC1 1 )
R1 /(R1 1 )
R1 Cf
R1Cf S
C1S
C1S
R1
Rf
Usr 2 UT UT
R2
R3
UT UF
U SC
R1 Rf R1
R3 Usr 2 R2 R3
R f Usr1 R1
选取电阻值 Rf / R1 R3 / R2
则 Usc Rf (Usr2 Usr1) R1
特点：电路存在共模电压，也称差动输入放大器。
四 设计示例
4、积分运算电路
Usr Usc / Kod
2、输入偏置电流 (Ib)及失调电流 (IOS )均为零。
因 Ib1 Ib2 0（理想运放两输入端不取用电流）
四、设计示例
1. 反相比例运放电路 虚地的存在是其重要特征
理想运放
Usrd 0 故 UF UT 0 且流入运放的电流 I 0
Rf
I2
U sr
R1
-
I1
UF
Usrd
Kod
U SC
+
UT
I1 Usr R1
I 2 Usr RF
Zf 为反馈阻抗
Z1
因此 Usc W (S) Z f
Usr
Z1
I1 I2
Usr Usc
R1
RF
为外接输入阻抗则
虚地的存在是其重要特征
Usc RF KF Usr R1
四 设计示例
2、同相放大器
Rf
I2
R1
-
I1
C
IC
U sr
R
-
IR
UF
Kod
U SC
+
UT
电容 两C端电压为
UF
Usc
1 C
Icdt
Usc
1 C
Usr R
dt
1 RC
Usrdt
利用运放组成闭环特性时，与所用运放无关，仅与反馈网络元件的参数有关。
四 设计示例
5、微分运算电路
R
C
Байду номын сангаасIR
U sr
-
IC
UF
Kod
U SC
+
UT
i c dUsr dt
理想运算放大器的特征及应用原则
线性集成放大器实际上是一个集成在一块半导体基片上的高增益直流放大器， 简称集成运放。在线性集成放大器上外加线性负反馈网络，可对信号实现加 法、减法、比例、积分、微分、比例积分和比例微分等运算功能。在线性集 成放大器上外加非线性负反馈网络，则可以对信号进行各种函数特性的追近， 实现对数放大及乘除运算。
将集成运放的反相及同相输入端并联并加以地为参考的共模输入电压 Usrd ，
则输出电压增量 U SC 0
UF
-
实际中加入Usrd ，U SC 0 ，
Kod
U SC
UT
+
定义共模电压放大信数 KOC USC 。
Usrc
USrC
则共模抑制比 (CMRR) 定义为集成运放的差模电压放大信数与共模电压放大信数
3、开环差模电压放大信数为无限大。 开环差模电压放大信数 (KOd ) 指输出端负载开路，电路开环时，集成运放对
低频输入信号的放大信数，KOd 10 4 ~ 105 ，测出准确数值是没有意义的。
二、理想运放的特征
4、共模抑制比为无限大
理想运放应对两个端入端的差模电压有反应，而对共模电压不产生输出。
一、集成运放的符号
两个输入端，一个输出端，外加两个对称电源，另有调零端子，相位补偿等附 加端子，应用分析中，不需给出辅助端子及电源端子。 与“－”相对应的输入称反相输入端，输出信号与输入信号相位相反； 与“+”相对应的输入称同相输入端，输出信号与输入信号相位相同。 输入、输出信号以地为参考的。
E
C
集成运放的研制成功标志着运算放大器发展史上的一个飞跃，具有以下突出 优点：
●体积小，功耗低。作为“部件”的运放体积与功耗还与作为“器件”的小 功率管相当。 ●性能改善，可靠性大大提高。
●避免设计、组装、调整较复杂的运放电路，可直接作通用器件广泛加以运 用。
作为构成模拟式控制仪表的核心部件，从下面几个方面认识集成运放的特点 和设计（分析）方法： 一、集成运放的符号 二、理想运放的特征 三、利用理想运放构成各种闭环运算电路的应用原则 四、设计示例