集成运算放大器的线性应用
集成电路运算放大器的线性应用
高开环增益
输入端几乎不吸收电流， 使得输入信号源不受负
载影响。
输出端具有很低的内阻， 可以驱动较大的负载。
无反馈时的电压放大倍数 极高，使得运算放大器具
有很高的放大能力。
高共模抑制比
对共模信号（两个输入端共 有的信号）有很强的抑制能
力，提高了抗干扰性能。
常见集成电路运算放大器类型
通用型运算放大器
高精度运算放大器
故障诊断与排除方法
01 02 03 04
当运算放大器出现故障时，首先检查电源和接地是否正常，排除电源 故障。
检查输入信号是否正常，以及输入电路是否存在短路或开路现象。
观察运算放大器的输出信号是否正常，如有异常则检查反馈电路和元 件是否损坏。
使用示波器等测试工具对运算放大器进行测试，进一步确定故障原因 并进行修复。
参考运算放大器的典型应 用电路，选择合适的外围 元件和参数。
应用注意事项与技巧
01 在使用运算放大器前，应对其进行充分的测 试和验证，确保其性能稳定可靠。
02
合理设计运算放大器的输入和输出电路，避 免引入不必要的噪声和失真。
03
注意运算放大器的电源和接地设计，确保电 源稳定且接地良好。
04
根据应用需求选择合适的反馈电路和元件， 以实现所需的放大倍数和带宽。
音频滤波器
通过配置运算放大器和外围元件，构成 各种滤波器，如低通、高通、带通等， 对音频信号进行频率选择和处理。
传感器信号调理电路
传感器信号放大电路
01
针对传感器输出的微弱信号，利用运算放大器进行放大，提高
信号的幅度和信噪比。
传感器信号滤波电路
02
去除传感器信号中的噪声和干扰，提取有用的信号成分，提高
集成运算的线性应用实验报告.doc
集成运算的线性应用实验报告篇一：集成运算放大器的线性应用--实验篇集成运算放大器的线性应用一、实验名称：集成运算放大器的线性应用二、实验任务及目的1.基本实验任务用运放设计运算电路。
2.扩展实验任务用运放构成振荡频率为500Hz的RC正弦波振荡器。
3.实验目的掌握运放线性应用电路的设计和测试方法三、实验原理及电路1.实验原理运算放大器的线性应用，即将运放接入深度负反馈时，在一定范围内输入输出满足线性关系。
2.实验电路图2.15.1 U0=5Ui1+Ui2（Rf=100k）电路（注意平衡电阻的取值！）图2.15.2 U0=5Ui2-Ui1（Rf=100k）电路（注意输入端电阻的匹配！）图2.15.3 uo??（Cf=0.01?F）电路?图2.15.4 可调恒压源电路（注意电位器的额定功率！）图2.15.5 恒流源电路（注意负载电阻的取值！）图2.15.6 RC正弦波振荡器四、实验仪器及器件1.实验仪器稳压电源1台，使用正常；数字万用表1台，使用正常；示波器1台，使用正常；函数信号发生器1台，使用正常。
2.实验器件DC信号源1个，使用正常；uA741运放2个，使用正常；1kΩ电阻1个，10kΩ电阻2个，15kΩ电阻1个，17kΩ电阻1个，20kΩ电阻2个，33kΩ电阻1个，51kΩ电阻1个，100kΩ电阻4个，0.01μF电容1个，10kΩ电位器1个，使用正常。
五、实验方案与步骤1.按照图2.15.1接好电路，将输入端接地（ui1=0，ui2=0），万用表监测输出电压，接通±15V电源后，调整调零电位器，尽量使Uo接近零，若不为零，则需记录该失调电压的数值。
将DC信号源接通电源，万用表监测DC信号源输出，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。
2.按照图2.15.2接好电路，记录该失调电压，将DC信号源接通电源，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。
3.按照图 2.15.3接好电路，调节函数信号发生器输出1kHz/4V的方波信号。
集成运算放大器的线性应用实验
6 积分器
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
业
一、实验目的
精
于 勤
1、掌握用集成运算放大器构成各种基
本运算电路的方法；
技
精
2、掌握用集成运算放大器构成的各种
于 专
基本运算电路的调试和测试方法；
学 以
3、通过实验初步掌握集成运算放大器 的使用方法。
致
用
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
匠心智拓（天津）科技有限公司
业 精 于 勤 技 精 于 专 学 以 致 用
模拟电路实验箱
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
业
一 实验目的
精 于
二 实验设备
勤
三 实验原理
技
四 实验内容
精 于
五 讨论题
专
六 实验报告
学
以 1 放大器调零
2 反相比例放大器
致 用
3 同相比例放大器
4 加法器
5 减法器
技 端之间,便构成同相比例放大器电
精 路。如右图所示。其运算关系为：
于 专
Uo=(1+Rf/R1)Ui
该式表明,输出电压与输入电
学 压是比例运算关系。
以
若R1不接或Rf=0，则为跟随
致 用
器。
Uo=Ui
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
业 1. 按图接好电路,在反相端加入交流信号Ui=1KHz,
∞ 100K
用
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
业 精 于 勤 技 精 于 专 学 以 致 用
模拟电路实验箱-集成运算放大器的线性应用
业
3.4、加法器
精
电子技术基础--第七章--集成运算放大器的线性应用和非线性应用
i1 i f 0
u O (1
Rf R1
)u i
u I 0 R1i1
uI i2 i1 R1
i1
uI R1
0 u M R2 i2
u M R2 i 2 R2 uI R1
0 u M R3i3
减法器的输出电压为两个输入信号之差乘以放大系数 Rf/R1, 故又称它为差分放大器。 为减小失调误差 R1//Rf=R2//R3
（五）反相积分运算电路
duC i 2 C dt
uC 0 uO
duo i2 C dt
u I 0 R1i1
i1 i2 0
du uI (C o ) 0 R1 dt
vI T
（同相过零比较器）
O
2
3
4
t
电压传输特性
vO
vO VOH
VOH O t
O VOL
vI
VOL
思考
1.若过零比较器如图所示，则它 的电压传输特性将是怎样的？ 2.输入为正负对称的正弦波时， 输出波形是怎样的？
+VCC vI + A -VEE vO
vI T 2
+VCC vI + A -VEE vO
具体电路的工作原理，其它问题也就迎刃而解了。
比例运算电路 加法电路
减法电路 积分电路
微分电路
一、运算电路
• （一）反相比例运算电路 • （二）同相比例运算电路
（一）反相比例运算电路
i1 i f 0
u N uo R f i f
if u N uO u O Rf Rf
集成运算放大器的线性应用基础.pptx
R3
=
R1 R2 R1 +49 R2
第50页/共54页
50
3. 有限的开环增益和带宽带导致的误差
Auf
(
j
)=
UO Ui
=
1+
1
- R2 / R1 ( 1 + R2 ) +
Auo
R1
j Auo H
1 + R2 / R1
第51页/共54页
51
4. 有限的压摆率带耒的误差
定义：压摆率SR
SR = duo (V / s )
的 运 算 ， 并 要 求 对 ui1 、 ui2 的 输 入 电 阻 均 大 于 等 于 100
k。
15
第16页/共54页
2. 同相相加器
uo
=
1 +
Rf R
R3 || R2 R1 + R3 || R2
ui1
+
R3 || R1 R2 + R3 || R1
ui2
R1 = R2
=
1
+
Rf R
R3 || R1 R1 + R3 || R1
21
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22
第23页/共54页
23
2.3.5 微分器
uo
(t)
=
-RC
dui (t dt
)
利用积分器和相加器求解微分方程
d2uo (t dt 2
)
+
10
duo (t) dt
+
2uo
(t)
=
ui
(t)
duo (t) dt
=
ui
实验六 集成运算放大器的线性应用(最全)word资料
实验六集成运算放大器的线性应用(最全)word资料实验六 集成运算放大器的线性应用一、设计目的1．熟悉µA741集电路使用技术要求。
2．掌握µA741的运算电路的组成，并能验证运算的功能。
二、电路结构及说明1．反相放大器电路结构：理想条件下，表达式：1f i o u R Ru u A -==。
说明：21R R =时电路保持平衡。
2．同相放大器电路结构理想条件下，表达式：1f i o u 1R R u u A +==。
说明：21R R = ，f 3R R =电路保持平衡，减少输入引起失调电压的误差。
3．反相比例加法器电路结构 理想条件下，表达式)(B A 4fo u u R R u +-=。
说明：43R R =，543//R R R =电路保持平衡；单电源供电，利用分压方式得A u 、B u 。
4．差动减法器电路结构 理想条件下，达式)(B A 3fo u u R R u --=。
说明：43R R =电路保持平衡。
5．反相积分器电路结构理想条件下，表达式：dt t u CR u )(1i 1o ⎰-=。
说明：输入方波信号，输出是输入对时间的积分，负号表示输入与输出反相。
当输入电压为方波时，输出电压为三角波，其输出电压的峰值为：)2(211P -SP P -OP TC R u u -=（1）C 为反馈元件。
f R 为分流电阻,它是给直流反馈提供通路避免失调电压在输出端产生积累电荷，使积分器产生饱和，f R 取大些可改善积分线性。
（2）21R R =保持电路平衡。
（3）当选择时间常数T C R ==1τ时，那么：P -SP 1P -SP P -OP 41)2(21u T C R u u -=-=。
（其中T 表示信号频率的周期） 三、实验仪器1. 直流稳压电源 一台 2．函数信号发生器 一台 3．示波器 一台 4．晶体管毫伏表 一台 5．数字万用表 一块 四、设计要求和内容1．反相放大器。
集成运算放大器的线性应用
电路。 本电路反相输入端同样有“虚地”，根
据理想运放“虚断”的概念可得：
iC
iR
C
d (ui u ) dt
u
uo R
整理可得：
uo
RC
dui dt
若输入为方波信号，且 RC T / 2
则输出为尖顶脉冲波。
此外，我们可以看到微分运算电路对
信号的突变非常灵敏，对信号的缓慢变化反
件 RP RN 代入得：
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui 2
Rf R3
ui3
3. 加减运算电路
对而u对i1、uui、i23来u说来i4，说R，f 引入R引的f 入是的电是压电并压联串负联反负馈，
反馈。 根据“虚短”和“虚断”的概念可得：
ui1 u ui2 u u uo
R1
R2
Rf
ui3 u ui4 u u
反相比例运算电路引入的是深度电压并联负反馈，输输出入电电阻阻为为：：RRi oui0ii
ui iR1
R1
2. 同相比例运算电路
图中引入深度电压串联负反馈，输入电压经
平衡电阻R'，加至运放同相端。
根据理想运放“虚短”和“虚断”的概
念，得u： u ui iR1 iRf
又
整iR1理得0 ：R1u
，
iRf
R3
R4
R5
整理得：
uo
Rf RN
( RP R3
ui3
RP R4
ui 4
RN R1
ui1
RN R2
ui2 )
将电路参数平衡条件 RP RN 代入得：
在理想情况下, 该电路具有很好的抑制共 模信号的能力。但是它有输入电阻低和增益调
集成运算放大器的线性应用实验
集成运算放大器的线性应用实验佘新平编写一、 实验目的1．了解集成运放的使用方法；2．熟悉集成运放的双电源和单电源供电方法；3．掌握集成运放构成各种运算电路的原理和测试方法。
二、 实验仪器及器件 1．双踪示波器； 2．直流稳压电源； 3．函数信号发生器；4．数字电路实验箱或实验电路板；5．数字万用表；6．集成电路芯片uA741 2块、瓷片电容0.01uF2个、电阻10k 10个、20k 5个、30k 2个、50k 2个、100k 2个、5.1k 1个、3.3k 1个、680k 1个，10k 电位器3个。
三、 预习要求1．熟悉集成电路芯片uA741的引脚图及功能； 2．掌握集成运放的工作特点；3．掌握构各种运算电路的形式及工作原理。
四、实验原理（1）集成运放简介集成电路运算放大器（简称集成运放或运放）是一个集成的高增益直接耦合放大器，通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。
集成运放uA741的电路符号及引脚图如图1所示。
图1 uA741电路符号及引脚图任何一个集成运放都有两个输入端，一个输出端以及正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端等。
（a ）电源端：通常由正、负双电源供电，典型电源电压为±15V 、 ±12V 等。
如：uA741的7脚和4脚。
（b ）输出端：只有一个输出端。
在输出端和地（正、负电源公共端）之间获得输出电压。
如：uA741的6脚。
最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制，一般比电源电压低1～2V ；输出电压的正负也受电源极性的限制；在允许输出电流条件下，负载变化时输出电压几乎不变。
这表明集成运放的输出电阻很小，带负载能力较强。
调零V - V + -V cc调零 +V cc NC V O（c ）输入端：分别为同相输入端和反相输入端。
如：uA741的3脚和2脚。
输入端有两个参数需要注意：最大差模输入电压V id max 和最大共模输入电压V ic max。
集成运放的线性应用
三、减法运算电路
四、加法运算电路
五、积分运算电路
六、微分运算电路
七、对数运算电路
利用PN结伏安特性所具有的指数规律，将二极管或者三极管 分别接入集成运放的反馈回路和输入回路，可以实现对数运算和指 数运算，而利用对数运算、指数运算和加减运算电路相组合，便可 实现乘法、除法、乘方和开方等运算。
八、指数运算电路
平衡，要求平衡电阻 R2=R1//Rf。该比例电路的反馈是深度电压并联负反馈。其输入 电阻和输出电阻均不高。
二、同相比例运算电路
为了保证集成运放差动输入级的静态平衡，也要求平衡电 阻R2=R1//Rf。该比例电路的反馈是深度电压串联负反馈。其输 入电阻很高，输出电阻较低。
集成运放的线性 应用
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数、 输入电阻很大、输出电阻很小的直接耦合多级放大 电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成 输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的 函数关系。在线性应用方面，可组成比例、减法、 加法、积分、微分等模拟运算电路。
一、反相比例运算电路
集成运算放大器的基本应用
第7章集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性应用7.1.1比例运算电路7.1.2加法运算电路7.1.3减法运算电路7.1.4积分运算电路7.1.5微分运算电路7.1.6电压一电流转换电路7.1.7电流一电压转换电路7.1.8有源滤波器♦7. L 9精密整流电路7.2集成运放的非线性应用7. 2.1单门限电压比较器7. 2.2滞回电压比较器7.3集成运放的使用常识7. 3.1合理选用集成运放型号7. 3.2集成运放的引脚功能1. 3.3消振和调零7. 3.4保护本章重点：1.集成运算放大器的线性应用：比例运算电路、加减法运算电路、积分微分运算电路、一阶有源滤波器、二阶有源滤波器2.集成运算放大器的非线性应用：单门限电压比较器、滞回比较器本章难点：1.虚断和虚短概念的灵活应用2.集成运算放大器的非线性应用3.集成运算放大器的组成与调试集成运算放大器（简称集成运放）在科技领域得到广泛的应用，形成了各种各样的应用电路。
从其功能上来分，可分为信号运算电路、信号处理电路和信号产生电路。
从本章开始和以后的相关章节分别介绍它们的应用。
7.1集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用加法运算电路电流超转7. L 1比例运算电路1.同相比例运算电路反馈方式：电压串联负反馈因为有负反馈，利用虚短和虚断比例运算电路同相比例运算电路（点击查看大图〉集成运算旗大器的线性应用虚短: a 二a 二Ui虚断:O ZZi电压放大倍数：辰—1+鱼吗只\平衡电阻后尼必2.反相比例运算（点击査看大图）反馈方式：电压并联负反馈因为有负反馈，利用虚短和虚断0 （虚断）U-二0, u-=u-=0（虚地）a电压放大倍数：例题：凡二10k ,斥二20k , 口二TV。
求：u°、Rx说明凡的作用，&应为多大？21更相比例运算（点击査看大图）A=-^ = -^ = -2 解： 召1°兔二&珀二二2F凡为平衡电阻（使输入端对地的静态电阻相等）:R F RE 特点：共模输入电压二0, （u-=L^=0）缺点：输入电阻小（氏二丘）7.1. 2 加法运算电路反相加法器（点击査看大图）1-=2^= 0 （虚断） U-二 0, u-=u-=0 （虚地）+ iz=ifRr”(吗］+叱)平衡电阻:胎Rd/ RJ/R,【例】在上图电路中，设R ：=220k Q ,运放的最大输出电压U OPP 二12V , 电路的输出电压为确定&、R ：和卍的阻值;若Ui2=0. 5V ,求U"的允许变化范围。
集成运算放大器的线性应用
集成运算放大器的线性应用
一、加法运算电路
根据式（9-5）和式（9-6）有u1≈u2（或u+≈u－），ii≈0，因此
即
式（9-9）表明，输出电压等于各个输入电压按不同比例运算之和。 若令R1=R2=R3=RF，则有
式（9-10）表明，输出电压等于各输入电压之和；式中的负号表示 输出电压与输入电压相位相反。
所以
集成运算放大器的线性应用
四、微分电路
由式（9-14）可知，输出电压uo与输入电压ui之间呈微分关系，－RFC1为微 分常数，负号表明两者在相位上是相反的。
若ui为正阶跃电压，因阶跃的瞬间C1相当于短路，故输出电压uo为负的最 大值。随着C1的充电，iF逐渐减小，输出电压随之衰减，其波形如图9-18所示。 所以，微分电路除用来实现微分运算外，还可以用于波形发生器和自动控制中 的调节器。
集成运算放大器的线性应用
二、减法运算电路
利用运放电路的双端输入可以进行减法运算，如图9-13所示。减数输入信号 ui1经R1加在反相输入端，被减数输入信号ui2经R2加在同相输入端，构成典型的差 动输入放大电路。
根据式（9-5）和式（9-6）可知
由此可得
u+≈u－ ii≈0
二、减法运算电路
பைடு நூலகம்因u1≈u2，于是
由式（9-12）可知，当ui1=ui2时，输出电压uo为零，电路对共模信号无放大作用。
集成运算放大器的线性应用
三、积分运算电路
在反相输入运算电路中，用电容CF代替电阻RF作为反馈元件，就成为积 分运算电路，如图9-15所示。
由式（9-5）和式（9-6）可知
u+≈u－（或u2≈u1）
因u2=0，所以
第十七讲 集成运放的线性应用
7-4-1 比例运算电路
——uO与ui之间是比例的关系，可实现比例运算。 之间是比例的关系，可实现比例运算。
运放的三种输入方式： 运放的三种输入方式： （1）反相输入 （2）同相输入 （3）差分输入
ui
+
uO ui
+
uO
ui1 ui2
+
uO
一、 反相比例运算电路
1、电路结构 、
if ui
R1 R'
=∞ 模 输 入 电 阻： rid = ∞ 出 电 阻： rO = 0 模 抑 制 比： K CMR = ∞
rO KCMR IIB 0 ∞ 0 IIO 0 UIO BW 零点漂移 0 ∞ 0 ∞
AOd rid ∞
二、 集成运放的电压传输特性
1、线性区 当差模输入信号较小时， 当差模输入信号较小时，输 出与输入是线性的关系。 出与输入是线性的关系。 uO UOH 0 非线 性区 UOL 线 性 区
i =i =0
3、理想运放的输出端为理想电压源 由于理想运放rO=0，因此运放的输出端可以等效为内 ， 阻为0的理想电压源 的理想电压源。 阻为 的理想电压源。
四、 理想运放工作在非线性区时的特点
1、输出电压的值只有两种可能：或等 输出电压的值只有两种可能： 于正向饱和值；或等于负向饱和值。 于正向饱和值；或等于负向饱和值。 理想特性 uO UOH 0 非线 性区 UOL
= i− = 0 输出和输入是反相比例关系， 输出和输入是反相比例关系， 或称之为反相放大器。 或称之为反相放大器。 ii = i f ; i+ R′ = 0; ⇒u+ = 0; “虚地”的好处是：运放的共模输 虚地” 虚地 的好处是： 由虚短： + 由虚短： u = u − 入电压为0 共模抑制比高。 入电压为0，共模抑制比高。 ⇒u− = u+ = 0; —“虚地”是反相输入方式独有的一个重要特点。 虚地” 虚地 是反相输入方式独有的一个重要特点。
第五章-集成运算放大器的线性应用全篇
ui1
R
ui2
R
-Δ ∞
R3 i3
+
+
uO1
-Δ ∞
+
u0
+
加/减运算电路
实现将若干个输入信号之和或之差按比例 放大的电路，称为加/减运算电路。
反相加法器
同相加法器
减法器
加减器
加法与减法运算电路（1）
i3
ui3
if Rf
➢反相加法器(Summing Amplifer)
R3
电路结 构特点
Rf引入深度负反馈 输入信号均加入反向端
(1
Rf R1
)ui
比例运算电路（5）
输入电阻
rif
ui I
ui 0
因为电路引入电压负反馈， 输出电阻 ro=0
if Rf
i1 R1 I- -Δ ∞
+
+
+
+
ui
R’
u0 -
-
ui R’
当Auf=1时，称为电压跟随器。
此电路是电压并联
Rf
负反馈，输入电阻大，
输出电阻小，在电路
-Δ ∞ +
+
u0 ui
_
uo1= ui1=-1V
+
ui1
+
R1
R2
R1
R1
_
+
ui2
+
RP uo2= ui2(1+R2/R1)=3V
R2
_
uo
+
+
R2
uo=
R2 R1
(uo2- uo1)
=(20/10)[3-(-1) ]
集成运算放大器的线性应用
同相比例运算电路如下图所示。
它就是项目三中所述的同相放大组 态。输入信号 ui 通过电阻 R2 加到集成运 算放大器的同相输入端，而输出信号通 过反馈电阻 RF 回送到反相输入端，构成 深度电压串联负反馈，反相端则通过电 阻 R1 接地。 R2 同样是直流平衡电阻，应 满足 R2 R1 // RF。
同相比例运算电路
根据运算放大器输入端“虚断”可得 iN ≈ 0 ，故有 i1 ≈ iF ，因此由可得
0 uN ≈ uN uo
R1
RF
由于 uN ≈uP ≈ui ，所以可求得输出电压 uo 与输入电压 ui 的关系为
uo
1
RF R1
uP
1
RF R1
ui
可见
u
与
o
ui
同相成比例，故称为同相比例运算电路，其比例系数为
将式进行变换，得
uo
(1
RF R1
)uP
(1
RF R1
)(
R2
//
R3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)(
ui1 R2
ui2 ) R3
（4-1）
uo
R1 RF R1RF
RF (R2
//
故可求得输出电压为
uo ≈ uN ui2 RF R1 R2
uo
RF
(
ui1 R1
ui2 R2
)
可见，此电路实现了反相加法运算。若 RF R1 R2 ，则 uo (ui1 ui2 ) 。 由此可见，这种电路在调节一路输入端电阻时，不影响其他路信号产生的输
出值，因而调节方便，使用得比较多。
如下图所示为同相输入求和运算电路，它是利用同相比例运算电路实现的。 图中，输入信号 、 ui1 ui2 均加至运算放大器同相输入端。为使直流电阻平衡，要 求 R2 // R3 R1 // RF 。
集成运算放大器的线性应用
一、理想集成运放的条件
开环差模放大倍数： AUO= 输入电阻：Ri=∞
输出电阻：Ro=0
二、理想集成运放的分析依据
线性区：虚短（u+=u-） 虚断（i+=i-=0） 非线性区： U+> U-时，Uo=UOPP U+< U-时，Uo= -UOPP 电路中有负反馈！
虚短不存在
I I 0
Rif = R1不高 低
uO 与 uI 同相，放大倍数可大于或 等于 1
Rif = (1 + Aod) Rid 高 低
uO RF Auf 1 uI RI
实现反相比例运算；电压并联负 反馈； “虚地”
实现同相比例运算；电压串联负反 馈； “虚短”但不“虚地”
2
集成运算放大器的线性应用
1. 反相加法电路 2. 同相加法电路
Rf
R
ui1 ui 2
R1 R2
uo
uI 1 uI 2 uI 3 uO Rf ( ) R1 R 2 R3
R2 Rf uo (1 )ui1 R1 R2 R R1 Rf (1 )ui2 R1 R2 R
3
集成运算放大器的线性应用
3. 减法电路
Rf
ui 2 ui1
R2
R
R1
uo
Rf Rf R uo (1 )ui1 ui 2 R2 R R1 R1
4
虚断
1
电路开环工作或引入正反馈！
集成运算放大器的线性应用
两种比例运算电路之比较
反相输入 电 路 组 成
R1
同相输入
Rf
uo
ui R2
集成运放的线性应用
4.1.2 差动放大电路的基本形式
差动放大电路是一种具有两个输入端且 电路结构对称的放大电路，其基本特点是只 有两个输入端的输入信号间有差值时才能进 行放大，即差动放大电路放大的是两个输入 信号的差，所以称为差动放大电路。
1.电路构成与特点
图3.1所示为差动放大电路的基本形式， 从电路结构上来看，它具有以下特点。
（1）共模电压放大倍数Auc
（2）共模抑制比KCMR
4.1.3 差动放大电路的输入、输出形式 当信号从一个输入端输入时称为单端 输入；从两个输入端之间浮地输入时称为 双端输入；当信号从一个输出端输出时称 为单端输出；从两个输出端之间浮地输出 时称为双端输出。因此，差动放大电路具 有四种不同的工作状态：双端输入，双端 输出；单端输入，双端输出；双端输入， 单端输出；单端输入，单端输出。
放大倍数，u+ 和u- 分别为同相输入端和反 相输入端电压。
对于理想运放，Aod=∞；而uo为有限值， 工作在线性区时，有：u+-u-≈0，即：
u+≈ u这一特性称为理想运放输入端的“虚 短”。“虚短”和“短路”是截然不同的两 个概念，“虚短”的两点之间，仍然有电压， 只是电压十分微小；而“短路”的两点之间， 电压为零。
1． 运放工作在线性工作区时的特点
在集成运放应用电路中，运放的工作 范围有两种情况：工作在线性区或工作在 非线性区。 线性工作区是指输出电压uo与输入电 压ui 成正比时的输入电压范围。在线性工 作区，集成运放uo 与ui 之间关系可表示为：
uo=Aodui=Aod(u+-u-)
式中，Aod为集成运放的开环差模电压
同相比例运算电路又称为同相放大 器，其电路如图4.16所示。输入电压加 在同相输入端，为保证运放工作在线性 区，在输出端和反相输入端之间接反馈 电阻Rf构成深度电压串联负反馈，R′为
集成运算放大器的线性应用 谢爱明
《集成运算放大器的线性应用》教师导学单一、教学目标1．知识与技能目标：（1）掌握工作在线性区运放的两个重要特性；（2）学会运用两个重要特性分析集成运算放大电路的方法和计算；（3）培养具备独立思考、分析问题、解决问题的能力学生。
2．过程与方法目标：（1）采用探究式、发现式学习，提高学生的思维能力。
（2）解题规范性习惯的培养。
3．情感态度和价值观目标：（1）激发学生学习兴趣、学习热情，自己寻求适合自我的学习方法；（2）小组协作的团队意识、不同组别的竞争意识。
二、教学重点运用工作在线性区运放的两个重要特性求解运放电路。
三、教学难点对工作在线性区运放的两个重要特性的理解和它们的灵活运用。
四、教学用具多媒体、小黑板五、教学方法活动单教学六、活动方案（一）创设情境，导入新课1．什么是集成运放及其集成运放的组成？2．理想集成运放应具备的五个特性？（10年高考题问答题）3．工作在线性区运放的两个重要特性？（06年高考题判断题）3正负反馈、电压电流反馈以及串并联反馈的判断方法？（二）示标（高考考纲）1．了解集成运算放大器的外形和符号以及两种电压放大倍数。
（03,05,07,09年高考题选择题）2．掌握工作在线性区的理想集成运算放大器的主要特性。
3．熟练掌握比例运算电路(反相输入、同相输入)、加法运算电路和减法运算电路的分析方法和计算。
（年年高考计算题）4．熟悉用集成运算放大器组成的反相器和电压跟随器，了解集成运算放大器的使用常识。
（三）活动过程活动1：回顾几种简单的比例运算放大电路问题一：反相与同相比例运算放大电路：(如图(a)所示)①反馈类型：②输出电压与输入电压的关系式和电压放大倍数： ③反相器与电压跟随器(同号器)：如图(b)所示问题二：加法与减法运算放大电路：如图所示①反馈类型：②输出电压与输入电压的关系式： ③加法器与减法器：活动2：高考集成运放试题零距离突击问题一：(04年10分)电路如图所示，12345768,,,R R R R R R R R ====，试求：（1）（2分）运放A1的输出电压uo 1表达式； （2）（2分）运放A2的输出电压uo 2表达式； （3）（2分）电路的输出电压uo 表达式； （4）（2分）说明A 1所构成的电路 是何种负反馈类型及电压放大倍数Au 1； （5）（2分）说明A 2所构成的电路是何种负反馈类型及电压放大倍数Au 2。
集成运算放大器线性应用的基本电路以及输出电压与输入电压的关系
电压并联负反馈
R1为平衡电阻
微
分
运
算
电压并联负反馈
R1为平衡电阻
有
源
低
通
滤
波
器
电压并联负反馈
有
源
高
通
滤
波
器
电压并联负反馈
4.2.2
表4.1集成运算放大器线性应用的基本电路以及输出电压与输入电压的关系
名称
电路
电压传输关系
说明
反
相
比
例
运
算
电压并联负反馈
R2为平衡电阻
同
相
比
例
运
算
电压串联负反馈
R2为平衡电阻
电
压
跟
随
器
电压串联负反馈
反
相
加
法
运
算
电压并联负反馈
R2为平衡电阻
减
法
运
算
当 ， 时
Rf对ui1电压并联负反馈，对ui2电压串联负反馈
模拟电子技术基础课件第8章集成运算放大电路的线性应用
3.差动输入特点
利用“虚短”、“虚断 ”和叠加原理，并利用静 态 平 衡 条 件 （ R1=R2 ， R3=RF ），可以求出Uo 与 Ui2和Ui1的差成比例。
输出电压Uo只与输入的差模部分有关，输入的共 模电压和运放偏置电流引起的误差被消除 。
17
电路静态平衡条件
由于集成运放输入级一般 采用差动电路，要求输入电 路两半的参数对称。 Rn=Rp Rn ：运放反相端到地之间 向外看的等效电阻； Rp：运放同相端到地之间 向外看的等效电阻。
Ri 100k
可以看出，该电路的比例系数为-50,输入电 阻得到了提高而反馈电阻不必很大。
30
8.2.3 加减运算电路
1. 加法运算电路 （1）反相端输入
U U 0
1) 节点电流法求解：
I f I i1 I i 2 I i 3 U i1 U i 2 U i 3 R1 R2 R3
2
本章的重点和难点
重点: 掌握基本运算电路（比例、加减、积分、 微分、对数、指数、乘法、除法）运算电路的 工作原理和运算关系，利用“虚短”和“虚断 ”的概念分析这些运算电路输出电压和输入电 压的运算关系。 理解模拟乘法器在运算电路中的应用。
3
本章的重点和难点
难点： 运算电路运算关系的分析和识别；对数、指 数运算电路和有源滤波电路的分析计算。
RF 整理得： O U i U R
输入电阻： Ri R
输出电阻：Ro 0
电压并联负反馈
R R // R f
'
20
2．同相比例运算电路
U U Ui
I I 0
U 0 Uo U R RF
整理得：
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+ 6
+ uO –
RF100KΩ
20KΩ
+ uI1 –
R1
+ u– I220RK2Ω
2– 3+
R3
∆
∞
+
6
+ uO –
100KΩ
图 3 反相加法器
图 4 减12V 电源和地（实验过程中不要拆掉此电源线）。
其中集成运算放大器的型号是μΑ741，图 5 是其管脚图。它是八脚双列直插式组件，②脚
和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正、负电源端，①脚和⑤脚为失调调 零端，①⑤脚之间可接入一 只几十 KΩ的电位器并将滑动触头接到负电源端。⑧脚为空脚。
图 5 集成运放μA741 的管脚图
（2）按实验电路图接好线路，调节好输入电压，依照下表依次进行测量，然后将数据填入表中。
表1
各运算电路的测试结果
集成运算放大器的线性应用
1. 实验目的
（1）深刻理解运算放大器的“虚短”、“虚断”概念； （2）熟悉运算放大器在组成基本运算电路方面的应用； （3）掌握基本运算电路的测试方法。
2. 实验预习要求
（1）复习电子学教材中有关运算放大器的内容； （2）认真预习以下的实验内容和步骤。 （3）熟悉测试的方法和要求，并计算出理论值。
uI=1v
uO=
反相比例器
uI=1.5v
uO=
uI=1v
uO=
同相比例器
uI=1.5v
uO=
uI1=1v
反相加法器
uO=
uI2=0.5v
uI1=1v
减法器
uO=
uI2=0.5v
5. 实验设备和器材
（1）模拟电子技术实验箱（用其±12V 直流稳压电源及电压可调的直流信号源） （2）自制实验电路板 （3）数字万用表
6. 实验报告要求
（1）计算理论值，整理实验数据，并进行理论值和测量值的比较，分析误差原因； （2）思考题：
①集成运算放大器电路能放大直流信号吗？为什么？
②理想运算放大器有哪些主要特点？
3. 实验参考电路
RF 100KΩ
20KΩ
+ uI –
R1
∆
–∞
2
+
+
+ R2 3
6 uO –
20KΩ
RF 100KΩ
20KΩ
R1
∆
–∞
2
+
+
+
+
uI
R2 3
6 uO –
–
20KΩ
图 1 反相比例器
图 2 同相比例器
uI1 R11
RF100KΩ
20KΩ
∆
uI2 R12 – ∞
20KΩ 2
+ R2 3