集成运算放大器原理和运用ppt
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集成运算放大器的简单介绍PPT课件
RF 常用做测量分析方法1：
R如u–+如F则i1果则u+–：R取i：21uR1R=uoRo2R12R=RRu=F1+R–R3i2(R22u3/+i，/2=uRiR13u3=u+–i放=1uo)RoR大1F/电(/1R路F由RR由uuF1虚)虚R短断2uuR可Ri可i3112得RR得33：uRuuR：Roi1321uuuiRR2RiF1F1uRui11 )
–Uo(sat)
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
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3. 理想运放工作在线性区的特点
u– u+
i– i+
– +
∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– ) uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0
(1
RF R1
)
R3 R2 R3
ui 2
RF R1
ui1
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16.2.4 积分运算电路
if =? if
i1 R1 + ui – R2
+uC– CF
– +
+
+
uO
–
由虚短及虚断性质可得
i1 = if
i1
ui R1
iF
CF
duC dt
当电容CF的初始电压 为 uC(t0) 时，则有
ui R1
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信号传 输方向
实际运放开环
反相
+UCC 电压放大倍数
R如u–+如F则i1果则u+–：R取i：21uR1R=uoRo2R12R=RRu=F1+R–R3i2(R22u3/+i，/2=uRiR13u3=u+–i放=1uo)RoR大1F/电(/1R路F由RR由uuF1虚)虚R短断2uuR可Ri可i3112得RR得33：uRuuR：Roi1321uuuiRR2RiF1F1uRui11 )
–Uo(sat)
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
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3. 理想运放工作在线性区的特点
u– u+
i– i+
– +
∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– ) uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0
(1
RF R1
)
R3 R2 R3
ui 2
RF R1
ui1
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16.2.4 积分运算电路
if =? if
i1 R1 + ui – R2
+uC– CF
– +
+
+
uO
–
由虚短及虚断性质可得
i1 = if
i1
ui R1
iF
CF
duC dt
当电容CF的初始电压 为 uC(t0) 时，则有
ui R1
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信号传 输方向
实际运放开环
反相
+UCC 电压放大倍数
第4章-掌握集成运算放大器ppt课件(全)全篇
2 B
B1 B2
☆ 输入偏置电流IB是衡量差动管输入电流绝对值大小的标志
4.1.3 集成运放大器的主要参数
1. 输入误差特性
➢ 输入失调电流IOS
定义：零输入时，两输入偏置电流IB1、IB2之差称为输入失调电流， 即IOS =|IB1IB2|。
IOS反映了输入级差动管输入电流的对称性，一般希望IOS越小越好。 普通运放的IOS约为1nA0.1A。
✓UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0；
✓输入偏置电流 IIB = 0； ✓- 3 dB 带宽 fH = ∞ ，等等
4.1.4 集成运放的理想化模型
2. 理想运放的工作特性
理想运放的电压传输特性如图10-5所示。它分为线性区和非线
性区。
➢线性区
当理想运放工作于线性区时，VO=Ad(VPVN)， 而Ad，因此VP VN) =0、VP=VN，又由输入电阻 Rid可知，流进运放同相输入端和反相输入端的
uO
+UOP
P
理想特 性
电流IP、IN为IP = IN =0；可见，当理想运放工作于线 性区时，同相输入端与反相输入端的电位相等，流 进同相输入端和反相输入端的电流为0。 IP = IN =0就 是VP和VN两个电位点短路，但是由于没有电流， 所以称为虚短路，简称虚短；而IP = IN =0表示流过 电流IP 、 IN的电路断开了，但是实际上没有断开， 所以称为虚断路，简称虚断。
4.1.3 集成运放大器的主要参数
2. 开环差模特性参数
➢-3dB带宽
定义：输入正弦小信号时， Aod是频率的函数，随着频率的增 加而下降。当下降3dB时所对应的信号频率称为-3dB带宽。一般运 放的-3dB带宽为几Hz几kHz，宽带运放可达到几MHz。
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 )
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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
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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 )
第06章集成运算放大器ppt
图6-10 输入保护电路
（2）输出保护
图 6-11 所示为输出端保护电路，限流电 阻 R 与稳压管 VZ构成限幅电路，它一方面将 负载与集成运放输出端隔离开来，限制了运 放的输出电流，另一方面也限制了输出电压 的幅值。当然，任何保护措施都是有限度的， 若将输出端直接接电源，则稳压管会损坏， 使电路的输出电阻大大提高，影响了电路的 性能。
图6-11 输出保护电路
（3）电源端保护
为防止电源极性接反，可利用二极管的
单向导电性，在电源端串接二极管来实现保
护，如图 6-12 所示。由图可见，若电源极性
接错，则二极管VD1、VD2不能导通，使电源
被断开。
图6-12 电源端保护源自二、 电路符号及基本连接2脚 —反向输入端， 3脚 —同向输入端， 4脚— 负电源端， 5 、 1间接调零电位器 6脚—输出端， 7脚 —正电源端，8脚—空脚（NC）。 使用时，先调零： 将V- 、 V+端同时接地（即令Ui=0），调RP ，使U0 =0， 使U0 =0后， RP不再变动， 这样，使用时，电路抑制共模信号的能力最强。 VNC
第六章
集成运算放大器
§6.1 集成运算放大器
§6.1.1 集成运算放大器的基本组成
集成运算放大器实质上是一个具有高 电压放大倍数的多级直接耦合放大电路。 从 20 世纪 60 年代发展至今已经历了四代产 品，类型和品种相当丰富，但在结构上基 本一致，其内部通常包含四个基本组成部 分：输入级、中间级、输出级以及偏置电 路，如图6-7所示。
R1
Rf R1
ui u i ii ui uo ui R2 Rf Auf 1 Rf R2
ui ui R2 ii if
uo
集成运算放大器及其基本应用电路PPT课件
三运放电路
ui1 +
A+
–
ui2
A+ +
uo1
R
R1
a
RW b
R
R1
uo2
第21页/共48页
R2
–
uo
A+
+
R2
ui1 +
A+
–
ui2
A+ +
虚短路：
uo1
ua ui1 ub ui2
R 虚开路：
a
uo1 uo2 ua ub
RW
2R RW RW
b
ui1 ui2
R
RW
uo2 uo2 uo1
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5. 传输特性（差放特性） (1)静态
vID=0 ； vO=0
零入零出
v0 v0H 正向饱和区
(2)放大区 （线性区）窄！
0
vP－v N
线性应用
VOL/AVD<VID<VOH/AVD
(3)限幅区
负向饱和区 v0L
线性区
VOH 正向饱和
vo= VOL 负向饱和
非线性应用
第4页/共48页
(2) 全功率带宽BWP
。 定义: 是在额定负载和全功率输出（Vom）时最大不失真频率
dvO (t) dt
max ω Vom
ω Vom SR
第29页/共48页
ω SR /Vom
BWP
SR
2π Vom
4.1.1 集成运放的主要直流和低频参数 (自学)
4.1.1.1 输入失调电压VIO
集成运放输出直流电压为零时，两输入端之间所加的补偿电压称为输入失调电 压VIO
第一章集成运放及应用1PPT课件
（1）电压放大倍数为:
Auu=UO/UI（重点）
（2）电流放大倍数为:
Aii=IO/II
（3）互阻放大倍数为:
Aui=UO/II
（4）互导放大倍数为:
Aiu=IO/UI
17
二、输入电阻Ri
18
从放大电路输入端看进去的等效内阻。
US ~
Ii
Ui
Au
电
子
IS
RS
系 统
Ri=Ui / Ii
有
Vi
Ri Rs
-0.050598 -0.034729 -0.0094299 0.010254 0.012878
4
每隔两万分之一 秒取一个值(采样)
4
1.1 信号
A. 正弦信号
v(t)V m si n 0t ()
2
T
0
0 2f
电信号的时域 与频域表示
5
T
=
=
f
Vm
时域
O
Vm
t
频域
Vm
O
5
1.1 信号
Ri
Vs
有
Ii
Rs Rs Ri
Is
电流源
要想减小电压衰减，则希望…？ Ri Rs 理想 Ri
要想减小电流分流，则希望…？ Ri Rs
理想 Ri 0
18
三、输出电阻 Ro
19
从放大电路输出端看进去的等效内阻。
输入端正弦电压 U i ，分别测量空载和输出端接负载
RL
的U输o出电RUo压oRURLLo
频域
Vs
2Vs
Vs
2Vs
2Vs
O
周期信号
离散频率函数 6
集成运算放大器的基础知识图解课件
选择合适的集成运算放大器
01
02
03
04
根据应用需求选择合适的类型 和规格。
考虑集成运算放大器的性能参 数，如带宽增益积、精度、噪
声等。
考虑集成运算放大器的功耗和 散热性能。
考虑集成运算放大器的封装形 式和引脚排列，以便于电路设
计和连接。
05 集成运算放大器的常见应 用电路
反相比例运算电路
总结词
02 集成运算放大器的基本结 构与工作原理
差分输入级
差分输入级是集成运算放大器 的核心部分，负责将差分输入 信号转换为单端输出信号。
它通常由两个对称的晶体管组 成，能够有效地抑制温漂和减 小噪声干扰。
差分输入级的作用是提高放大 器的输入电阻和共模抑制比， 从而提高信号的信噪比。
电压放大级
电压放大级是集成运算放大器中 用于放大输入信号的级，通常由
微分电路
总结词
微分电路是一种将输入信号进行微分运算的 电路，通常用于测量变化快速的物理量。
详细描述
在微分电路中，输入信号通过电阻R1和电 容C加到集成运算放大器的反相输入端，输 出信号通过反馈电阻RF反馈到反相输入端 。由于电容C的充电和放电过程，输出信号 与输入信号的时间导数成正比，从而实现微 分运算。微分电路常用于测量流量、振动等 变化快速的物理量。
06 集成运算放大器的使用注 意事项与故障排除
使用注意事项
避免电源电压过高或过低
集成运算放大器的正常工作电压范围 有限，过高或过低的电压可能导致器 件损坏。
输入信号幅度控制
输入信号幅度过大可能导致集成运算 放大器过载，影响性能甚至损坏器件 。
避免直流偏置
直流偏置可能导致集成运算放大器性 能下降，甚至无法正常工作。
集成运算放大器及应用—集成运算放大器(电子技术课件)
（a）新国标符号
（b）以往用过的符号
图3.1.2 集成运放的符号
4.集成运放实物 （1）封装形式、引脚排列
金属壳封装
双列直插式 塑料封装
图3.1.3 集成运放封装与引脚图
图3.1.4 LM324引脚图
（2）运算放大器外形图
图3.1.5 集成运放实物图
三、理想集成运放的主要参数 1.理想集成运放
4.共模抑制比 KCMR 反映了集成运放对共模信号的抑制能力。
5.输入失调电压、电流 U IO 0 I IO 0 它是指集成运放输出电压为零时，两个输入端所加补偿电压的大小、两个输
入端的静态电流之差均为零。 6.上限截止频率 f H
反映集成运放的频率特性。
集成运放的线性应用（一）
3.2.1 集成运放的线性应用（一）
差模信号是指 ui1 = – ui2，即两个输入信号大小相同，极性相反。 共模信号是指 ui1 = ui2 ，即两个输入信号大小相同，极性相同。
2.输入电阻 rid
它是指集成运放在开环状态下，输入差模信号时两输入端之间的动态电阻， 反映差模输入时，集成运放向信号源索取电流的大小。
3.输出电阻 ro 0
二、集成运放的组成及符号 1.集成运放的组成框图
uid +
输入级
中间电压 放大级
输出级 uo
偏置电路
图3.1.1 集成运放的组成框图
2.各组成部分的特点
采用差分放大电路。要求输入电阻 高，输入端耐压高，抑制温度漂移 能力强，静态电流小。
采用共发射极放大 电路。要求有足够 的放大能力。
采用互补对称输出电 路。要求输出电压范 围宽，输出电阻小， 非线性失真小。
一、线性区的集成运放
集成运算放大器及其应用.ppt
VC↘ IB↘ IC↘
T
RF是反馈电阻
通过RF实现了直流负反馈。
RF
Ii U + i U S
RS +
+T I b U be RL
+
If Ic
U o
RF C1 + RS uS + -
+UCC
RC
T
C2 +
用瞬时极性法判 断正负反馈？
ui
RL
uo
RF
Ii U + i U S
X i
A
X o
X X i + × d - Xf
A
F
X o
无负反馈的放大电路， 仅包含基本放大电路A， A可以是单级的或多级的。
：输入信号 X i ：输出信号 X
o
带负反馈的放大电路， 不仅包含基本放大电路A， 还包含反馈电路F， F多数由电阻元件组成。 注意：
：反馈信号 X f ：差值信号或净输入信号 X
+T I b U be RL
+
If Ic
从放大电路的输入端 看：反馈电流与输入电流 并联，所以为并联反馈。
U o
从放大电路的输出端看：
U U U o o be I f RF RF
反馈电流取自输出电压，所以为电压反馈。 电压反 馈具有稳定输出电压的作用。 Uo↘ Uo↗ I f↘ Ib↗ Ic↗ 并联电压负反馈。
d
这里的各信号 可以是电压 也可以是电流 X X X d i f
若X d X i X f
（三者同相位）
则X d X i
反馈信号削弱了净输入信号，所以为负反馈。
T
RF是反馈电阻
通过RF实现了直流负反馈。
RF
Ii U + i U S
RS +
+T I b U be RL
+
If Ic
U o
RF C1 + RS uS + -
+UCC
RC
T
C2 +
用瞬时极性法判 断正负反馈？
ui
RL
uo
RF
Ii U + i U S
X i
A
X o
X X i + × d - Xf
A
F
X o
无负反馈的放大电路， 仅包含基本放大电路A， A可以是单级的或多级的。
：输入信号 X i ：输出信号 X
o
带负反馈的放大电路， 不仅包含基本放大电路A， 还包含反馈电路F， F多数由电阻元件组成。 注意：
：反馈信号 X f ：差值信号或净输入信号 X
+T I b U be RL
+
If Ic
从放大电路的输入端 看：反馈电流与输入电流 并联，所以为并联反馈。
U o
从放大电路的输出端看：
U U U o o be I f RF RF
反馈电流取自输出电压，所以为电压反馈。 电压反 馈具有稳定输出电压的作用。 Uo↘ Uo↗ I f↘ Ib↗ Ic↗ 并联电压负反馈。
d
这里的各信号 可以是电压 也可以是电流 X X X d i f
若X d X i X f
（三者同相位）
则X d X i
反馈信号削弱了净输入信号，所以为负反馈。
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
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2、在信号处理方面的应用
（4） 波形产生电路-方波发生电路
3
4
R1
Vo C
U1
D
R4
Vo
R2
R3
C2
C C1 R2
R3 R3
2、在信号处理方面的应用
（5）比例-积分-微分（PID）调节器
C2
C1 R2
R1 Vi
Vref
U1 Vo
四、运算放大器应用时应注意的问题
1、运算放大器的选择 2、运算放大器的保护措施 3、抑制干扰和噪声 4、其他注意事项
1、在测量方面的应用
利用运算放大器测量电压、电流等: 可以与指针表做成： ●直流电流测量电路 ●支流电压测量电路 ●交流电流测量电路、 ●交流电压测量电路
Vi
C
1、在测量方面的应用
R
直流电流测量电路
C +
U1 K
V
1 00
10
1
R B
2、在信号处理方面的应用
（1）有源滤波器 （2）采样保持电路 （3）电压比较电路 （4）波形产生电路 （5）比例-积分-微分（PID）调节器
现在— 还用于信号处理、信号变换、信号产生等方面， 在各种电子设备中被广泛应用。在测量、控制电路中有十 分重要的地位。
一、基本原理和主要性能指标
2、运算放大器基本组成和原理-组成
运算放大器
输入级：采用恒流源的差动放大电路，工作在小电 流状态，输入阻抗高。
中间级：一般采用恒流源的共发射极放大电路，放 大倍 数在几千倍以上，是运算放大器的主要增益部分。
2、典型运算放大电路 同相输入比例放大电路1
Rf
R2
U1
D Vi
R1
Vo
R1
Vi
2、典型运算放大电路
跟随电路
2
Rf
Vo
R1
Vi
U1
R
Vo
Vi
2、典型运算放大电路 反2 相输入比例放大电路
R1
Vo
Vi
Rf U1
R2
3
Vi Vo
Rf
2、典型运算放大电路
积分电3 路
4
C
R1
Vi Vo
U1 Vo
R2
所对应的信号频率。注意与GBP区别开来。 （10）差模输入电阻和输出电阻
差模输入电阻是指两输入端之间动态电阻；输出电阻指运算放大器 在环状态下输出端对地电阻。
一、基本原理和主要性能指标
3. 主要性能指标-例子
一、基本原理和主要性能指标
3. 主要性能指标-例子
二.运算放大器分析方法
1、分析运算放大器的基本法则：虚短、虚断、虚地。 2、典型运算放大电路 ▪ 同相输入比例放大电路 ▪ 跟随电路 ▪ 反相输入比例放大电路 ▪ 积分电路 ▪ 微分电路 ▪ 加法电路 ▪ 减法电路
一、基本原理和主要性能指标
3. 主要性能指标
（6）共模印制比KCMR(CMR) 差模放大倍数与共模放大倍数之比。
（7）最大共模输入电压VicM 运算放大器在线性工作工作范围内所能承受的最大共模输入电压。
（8）最大差模输入电压VidM 运算放大器两输入端之间所能承受的最大电压。
（9）-3dB带宽fH和单位增益带宽fc fH是指当Ao下降到3dB所对应的信号频率；fc是指Ao下降到0dB
Rf
R1
2、典型运算放大电路 微分电路
C Vi
Rf U1
C
R2
R2 V i2
Vo
V i1
2、典型运算放大电路 加法电路
Rf
R2 V i2
R1
Vo
V i1
U1 Vo
R3
V i1 V i2
R2
R2
2、典型运算放大电路
减法电路
Rf
Vo
R1 V i1
U1
R2
Vo
V i2
Vi
R3
三、运算放大器的基本应用 1、在测量方面的应用 2、在信号处理方面的应用
2、在信号处理方面的应用
(1)有源滤波器 ◆ 一阶有源低通滤波器：过滤高频信号 ◆ 一阶有源高通滤波器：过滤低频信号 ◆ 二阶有源带通滤波器：过滤低频高频和信号 ◆ 二阶有源带阻滤波器：过滤中频信号
2、在信号处理方面的应用 (1)有源滤波器滤波-幅频特性图
R2
2、在信号处理方面的应用 (1)有源滤波器-一阶有源低通滤波器
集成运算放大器原理和应用
基本原理和一般应用
课程大纲
一.基本原理和主要性能指标
二.运算放大器分析方法 三、运算放大器的应用 四、运算放大器应用时应注意的问题 五.实例分析
一、基本原理和主要性能指标 1、概念 2、运算放大器基本组成和原理 3、主要性能指标
一、基本原理和主要性能指标
1 概念
因为早期运放主要用于放大和模拟运算（加法、减法、 乘法、除法、积分、微分等），所以取名运算放大器。
Rf
U1
Vo
R1
Vo
C
Vi
Cห้องสมุดไป่ตู้
2、在信号处理方面的应用 (1)有源滤波器-一阶有源高通滤波器
Rf
C
B
Vi
U1
Vo Vi
R1
V i2
R3
2、在信号处理方面的应用
R3
(1)有源滤波器-二阶有源带通滤波器
U1 Vo
Rf
R1
C2
Vi
U1 Vo
C1
R2
V i2
R1
Vi
R3
C
2、在信号处理方面的应用
(1)有源滤波器-二阶有源带阻滤波器
输出级：有较大的电压输出幅度，较高的输出 功率、较小的输出电阻，一般设有过载保护。
偏置电路：为各级提供合适的静态工作点， 作为有源负载提高电压增益。
一、基本原理和主要性能指标
2、运算放大器基本原理和组成-原理
一、基本原理和主要性能指标
3. 主要性能指标
（1）输入失调（偏移）电压Vio 一般在1~10Mv,指为了保证输出为零，在输入端加的补偿电
Vo
Rf
C
C
Vi
R /2
R
R
U1 Vo
2C
Titl e
2、在信号处理方面的应用
（2）采样保持电1路
2
D
缺少控制开关 V i
R
C
U1
Vi
Vo
2、在信号处理方面的应用
（3）电压比较电路
▼用于比较电路的运放叫比较器； ▼性能要求：鉴别准确，反应灵敏，动作迅速，抗干扰能 力 强，有一定的保护措施，防止过压（输入）或过流。
对SR、Vin、Vio等要求严格； ▼常用的是迟滞（滞回）比较器。
2、在信号处理方面的应用
（3）电压比较2 电路-滞回电压比较电路
3
1 Vo
R1 Vi
U1 Vo
R2 R3
C2
2、在信号处理方面的应用
（4） 波形产生电路
● 锯齿波发生电路 ● 三角波发生电路 ● 正弦波发生电路 ● 方波发生电路 ● 压空振荡发生电路
1、运算放大器的选择
压，温度影响较大。 （2）输入失调（偏移）电流Iio
输入信号为零时，两输入端静态电流之差，温度影响较大。 （3）输入偏置电流IIB
输入信号为零时，两输入端静态电流的平均值，温度有一定影 响。 （4）差模增益（放大倍数）Avd
指运算放大器在开环状态时的差模放大倍数。 （5）转换速率SR
运算放大器在单位增益和额定输出电压下，输出电压的最大变 化率dv/dt。