集成运放电路的设计
第四章集成运放内部电路设计文档ppt
(1)采用有源负载的放大器具有很高的电压增益。 (2) 有源负载放大器的增益与电源电压无关。 (3) 可以大大节约芯片面积。
4. 2. 3 电流源的主要应用----有源负载 有源负载共射放大电路
Au1
rce1//rce2//RL RBrbe1
有源负载射级跟随器
4．3 差分放大电路
4.1 集成运放电路电路概述
集成电路(IC：Integrated Circuit)是在同一块微 小的硅片上经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等 工艺，将电阻、二极管、晶体管、场效应管及小电 容和它们之间的连线组成的完整电路制作在一起， 最后再进行封装，形成的一个实现特定功能的完整 电路。
集成电路分类： 通用型运放： 专用型运放：高阻型、高速型、高精度型、
4.3.1 零点漂移现象
所谓的零点漂移，就是当 输入信号为零时，输出信号是 一个随时间变化，漂移不定的 非零信号
4.3.2一般差分放大电路的特性分析
结构特点: 结构高度对称, 有两个输入端,两个输出端,
1、抑制零漂原理
IC1
T (C)
IC1
I E1
IC2
IE2
IC2
2IE
U Rg
U BE1
I B1
4、共模抑制比
K CMR
Ad Ac
KCMR
dB 20lg
Ad Ac
差模电压增益越大，共模电压增益越小， 则共模抑制能力越强，抑制零漂的能力愈强， 放大电路的性能越优良。
5、典型差分放大电路及四种工作方式
（a）双端输入、 双端输出
（b）单端输入、 双端输出
（c）双端输入、 单端输出
（d）单端输入、 单端输出
U BE 2
实验五 集成运算放大器的基本运算电路(2)
实验五 集成运算放大器的基本运算电路一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2、正确理解运算电路中各组件参数之间的关系和“虚短”、“虚断”、“虚地”的概念。
二、设计要求1、设计反相比例运算电路，要求|A uf |=10，R i ≥10K Ω，确定外接电阻组件的值。
2、设计同相比例运算电路，要求|A uf |=11，确定外接电阻组件值。
3、设计加法运算电路，满足U 0=-（10U i1+5U i2）的运算关系。
4、设计差动放大电路（减法器），要求差模增益为10，R i >40K Ω。
5、应用Multisim8进行仿真，然后在实验设备上实现。
三、实验原理1、理想运算放大器特性集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的元器件组成负反馈电路时，可以实现比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。
理想运放，是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益 A ud =∞ 输入阻抗 r i =∞ 输出阻抗 r o =0 带宽f BW =∞失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性： (1)输出电压U O 与输入电压之间满足关系式U O ＝A ud （U +－U －）由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。
即U +≈U －，称为“虚短”。
(2)由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
2、基本运算电路 (1)反相比例运算电路电路如图2.5.1所示。
对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1//R F 。
图2.5.1反相比例运算电路图2.5.2反相加法运算电路(2) 反相加法电路i 1F O U R R U -=电路如图2.5.2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)U R RU R R (U i22F i11F O +-=R 3＝R 1//R 2//R F (3)同相比例运算电路图2.5.3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为i 1FO )U R R (1U +=R 2＝R 1//R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图2.5.3(b)所示的电压跟随器。
集成运放应用电路设计360例
集成运放应用电路设计360例1. 引言集成运放是一种广泛应用于电子电路设计中的集成电路元件，它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，常用于放大、滤波、比较、积分等各种电路应用。
本文将介绍360个集成运放应用电路设计例子，涵盖了各种常见的电路应用，帮助读者更好地理解和运用集成运放。
2. 非反相放大器2.1 原理非反相放大器是一种常见的集成运放应用电路，其基本原理是将输入信号与一个参考电压相比较，然后放大输出。
非反相放大器的输入信号与输出信号之间的相位关系相同，但是幅度不同。
2.2 设计例子以下是一些非反相放大器的设计例子：1.使用集成运放LM741设计一个非反相放大器，放大倍数为10。
2.使用集成运放LM358设计一个非反相放大器，放大倍数为100。
3.使用集成运放TL071设计一个非反相放大器，放大倍数可调。
3. 反相放大器3.1 原理反相放大器是另一种常见的集成运放应用电路，其基本原理是将输入信号与一个参考电压相比较，然后放大输出。
反相放大器的输入信号与输出信号之间的相位关系相反，但是幅度相同。
3.2 设计例子以下是一些反相放大器的设计例子：1.使用集成运放LM741设计一个反相放大器，放大倍数为10。
2.使用集成运放LM358设计一个反相放大器，放大倍数为100。
3.使用集成运放TL071设计一个反相放大器，放大倍数可调。
4. 比较器4.1 原理比较器是一种常见的集成运放应用电路，其基本原理是将输入信号与一个参考电压进行比较，然后输出一个高电平或低电平的信号。
比较器常用于电压比较、信号检测等应用。
4.2 设计例子以下是一些比较器的设计例子：1.使用集成运放LM741设计一个电压比较器，当输入电压大于参考电压时输出高电平，否则输出低电平。
2.使用集成运放LM358设计一个电压比较器，当输入电压小于参考电压时输出高电平，否则输出低电平。
3.使用集成运放TL071设计一个电压比较器，当输入电压与参考电压之差大于某个阈值时输出高电平，否则输出低电平。
详解运放七大应用电路设计
详解运放七大应用电路设计运放（Operational Amplifier，简称OPAMP）是一种高增益、直流耦合、差分放大器电路，常用于各种模拟电路和信号处理电路中。
它具备高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、宽带宽等特点，适用于各种应用场景。
以下是运放的七大应用电路设计：1. 反相放大器（Inverting Amplifier）：用于放大输入信号，但输出信号与输入信号具有180度相位差。
在反相放大器中，输入信号通过一个电阻R1作用在运放的反相端，而反相端还通过一个电阻R2与运放的输出端相连。
这种电路可以得到具有指定放大倍数的输出信号。
2. 同相放大器（Non-Inverting Amplifier）：该电路与反相放大器结构类似，但是反相输入引脚和接地相连，而非反相输入引脚通过一个电阻与输出端相连。
同相放大器输出信号与输入信号相位相同。
3. 集成运放比例器（Integrator）：该电路可将输入信号积分，输出信号与输入信号成正比。
集成运放比例器的电路还包括一个电容器，它与运放的反相输入端连接。
当输入信号施加到运放的非反相输入端时，电容器开始充电，导致运放的输出电压变化。
4. 集成运放微分器（Differentiator）：该电路可对输入信号进行微分，输出信号与输入信号的导数成正比。
微分器电路使用一个电容器连接到运放的反相输入端，而电容器的另一端通过一个电阻与运放的输出端相连。
当输入信号通过电容器时，运放的输出电压变化，产生与输入信号的导数成正比的输出信号。
5. 增益调节器（Gain Adjuster）：该电路可以通过改变反馈电阻值Rf来调整放大倍数。
增益调节器电路结合了反相放大器和用变阻器替代常规反馈电阻的电路设计。
通过改变变阻器的阻值，可以调节输出信号的放大倍数。
7. 限幅放大器（Clamp Amplifier）：该电路可以将输入信号限制在一个特定范围内，并且不受输入信号的变化影响。
限幅放大器电路使用二极管来限制输入信号的范围。
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。
. 集成运放应用电路设计 360 例
. 集成运放应用电路设计 360 例《集成运放应用电路设计360例》一、引言在当今电子科技飞速发展的时代，集成运放应用电路设计已经成为了电子工程师们日常工作中不可或缺的一部分。
本文将从不同的角度对集成运放应用电路设计进行360例分析，帮助读者更全面、深入地了解这一重要主题。
二、集成运放的基本原理1. 什么是集成运放集成运放是一种集成电路芯片，内部含有多个传输管、电阻、电容、运算放大器等电子元件，具有高放大倍数、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
2. 集成运放的工作原理集成运放的工作原理是利用差分输入、负反馈和放大器的特性来实现对输入信号的放大、滤波、积分、微分等功能。
三、常见的集成运放应用电路1. 非反相放大电路在非反相放大电路中，输入信号经过集成运放放大后，输出信号与输入信号具有相同的极性。
2. 反相放大电路反相放大电路是集成运放应用电路中常见的一种，通过负反馈来实现对输入信号的放大。
3. 滤波电路集成运放在滤波电路中发挥着重要作用，实现对特定频率信号的滤波和衰减。
4. 比较器电路比较器电路利用集成运放的开环增益特性，将输入信号与基准电压进行比较，输出高低电平信号。
4. 信号调理电路信号调理电路利用集成运放对信号进行调理和处理，如放大、滤波、积分、微分等，常见于传感器和仪器仪表系统中。
五、集成运放应用电路设计的关键要点1. 电路设计的精度要求在集成运放应用电路设计中，精度是一个至关重要的要素，包括输入输出精度、电源电压滞后、温度漂移等。
2. 电路的稳定性稳定性是集成运放应用电路设计中需要考虑的另一个关键因素，包括电路的稳定性、抑制电路震荡、频率补偿等。
3. 电路的抗干扰能力在实际应用中，集成运放应用电路设计需要考虑电路的抗干扰能力，尤其是在噪声干扰严重的环境中。
4. 电路的功耗和热设计在电路设计中，功耗和热设计是需要综合考虑的因素，包括电路的功耗、温升、散热方式等。
六、集成运放应用电路设计的案例分析1. 温度传感器信号调理电路设计在温度传感器信号调理电路设计中，需要考虑到传感器的灵敏度、温度范围、线性化补偿等因素。
实验：集成运算放大器应用(加减运算电路设计)
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讲解：XX
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图6－3 同相比例放大器
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讲解：XX
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3．加法器
电路如图6－4所示。当运算放大器开环 增益足够时，运算放大器的输人端为虚地， 三个输入电压可以彼此独立地通过自身的输 入回路电阻转换为电流，能精确地实现代数 相加运算。根据虚断和虚短的概念，有
Ui1 Ui2 Ui3 UO
UO 10Ui
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讲解：XX
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图6－6 反相比例放大器
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讲解：XX
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在该比例放大器的输人端加人下列电压值
测出放大器的输出电压值。
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讲解：XX
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2 同相跟随器 实验电路按图6－7连接，使其满足下列
关系式：
在该放大器的输人端加人下列电压值,
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R1 R2 R3
RF
UOR RF 1Ui1R RF 2Ui2R RF 3Ui3
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讲解：XX
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4 减法器
电路如图6－5所示。当运算放大器开环 增益足够大时，输出电压Uo为：
在电阻值严格匹配的情况下，电路具有 较高的共模抑制能力。
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讲解：XX
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图6－5 减法器电路
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讲解：XX
22
4 设计加减法电路
（1）设计一个加法电路，使其满足下列关系式：。
①输入信号Ui1、Ui2都是频率为1kHz的正弦信号，幅度分 别为U1p-p＝100mV，U2p-p＝200mV，观测输出是否满足 设计要求。
②输入信号Ui1是频率为1kHz，幅度为U1p-p＝100mV的正 弦信号，Ui2是直流电压（＋0.5V），观测输出是否满足设 计要求（注意输入信号中有直流电压使输出信号中含有直流 分量后与输出为纯交流信号的不同）。
集成运放应用电路设计360例
集成运放应用电路设计360例一、引言1.集成运放简介集成运放，即集成运算放大器，是一种具有高增益、宽频带、低噪声、低失真等优良特性的模拟电路。
它广泛应用于各种电子设备中，如放大器、滤波器、振荡器等电路。
2.集成运放应用电路设计的重要性集成运放应用电路设计是电子工程师必备的技能。
通过合理的设计，可以充分发挥集成运放的性能优势，实现各种功能电路。
此外，集成运放应用电路设计还具有很高的实用性和广泛的应用价值。
二、集成运放的分类与应用领域1.电压跟随器电压跟随器是一种基本型的集成运放电路，具有输入电压与输出电压相等的特性。
它广泛应用于信号放大、隔离、基准电压源等领域。
2.电压放大器电压放大器是一种常见的集成运放应用电路，用于放大输入电压信号。
根据不同的应用需求，电压放大器可分为共模放大器、差分放大器等。
3.电流放大器电流放大器是一种针对电流信号进行放大的集成运放电路。
常见于传感器信号处理电路，用于将微小电流信号放大至适合后续处理和显示的范围内。
4.运算放大器运算放大器是一种具有高增益、宽频带、低失真等性能的集成运放电路。
它广泛应用于模拟信号处理、数字信号处理、控制系统等领域。
5.滤波器滤波器是一种基于集成运放的滤波电路，用于去除噪声和干扰信号。
根据滤波器的特性，可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
6.振荡器振荡器是一种基于集成运放的振荡电路，用于产生稳定的正弦波信号。
它广泛应用于通信、测量、控制等领域。
7.传感器信号处理电路传感器信号处理电路是一种将传感器输出的信号进行处理的集成运放应用电路。
常见于各种传感器信号的处理和放大，如温度传感器、压力传感器等。
集成运算放大电路全篇
Y0 Y1 Y2 Y3 B
注：式中Aod为差模开环放大倍数。
二、 集成运放中的电流源电 路
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
+VCC
IR
B IC0
T0
R 2IB
A
IB0
IB1
IC1 T1
UBE0= UBE1， β0=β1=β， IC0=IC1=IC= βIB ， IC1为输出电流， IR为基准电流。
基准电流表达式：
IR
用
uP
集成运放组成方框图：
输入级
uN
中间级
输出级 uO
偏置电路
1) 输入级 又称前置级，常为双输入高性能差分放大电路（高Ri 、大Ad、 大KCMR、静态电流小）。输入级的好坏直接影响着集成运放的大多数性能 参数。
2) 中间级 主放大器，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。放大管经常采用复合管，以恒流源做集电极负载。
R`3
C`1 R`3
2.1k
2.1k
R`5 240k
C`1
R`4 25k
R`5 240k
－ ＋
R7 100k
－∞ A3
(以下电路同上，仅C1、C2 值不同，电路从略）
图5.6 十五段优质均衡器
(2) 当R4的滑动触头移到最左边时，其电路如图8.7（a）所示。
C1
R3
R3
C2 R5
R4 R5
－∞
R6
B点的电流方程为：
IR
IB2
IC
IC2
1 2
IC2
2
2
2 2
2
I
C
2
IC2
(1
《电工电子》教学课件03集成运算放大器构成的运算电路的设计
（一）输入级：一般是由BJT、JFET或MOSFET组成 的高性能差分放大电路，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。
（二）电压放大级： 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。
图 (b)为集成运算放大器的电压传输特性曲线。集 成运算放大器的电压传输特性是指开环时，输出电 压与差模输入电压之间的关系。在线性区uo Aod (uP uN。) 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μV。当其大于此值时，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。
（三）输出级：一般是由电压跟随器或互补电压跟随 器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（四）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。
3.1.2 集成运算放大器的符号和电压传输特性
(a)
(b)
图 (a) 为运算放大器的符号。 运算放大器的符号中有 三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相 输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用 符号‘+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信 号变化的极性与输出端相反，用符号“-”表示。输出端 在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。大多数 型号的集成运放均为两组电源供电。
和电容元件位置互换，便得到图所示的微微分，即实现 了微分运算。
vO
iR R
iC R
RC
dvC dt
RC
dvi dt
3.2.4 微分电路的作用 微分电路的应用是很广泛的，在线性系统中，除
《集成运放》课件
集成运放的电路实现
集成运放的内部电路图包括差动放大器、级联放大器和输出放大器等部分。 集成运放的引脚及功能有正输入端、负输入端、输出端、电源引脚和参考电压引脚等。 在电路设计中，通过合理设计反馈电路，可以控制集成运放的放大倍数、频率响应和稳定性。
集成运放应用实例
比较器电路设计：使用集成运放实现信号的比较和判断，常用于开关控制和传感器应用。 运算放大器电路设计：集成运放作为核心部件，实现了模拟电路中的加法、减法、乘法和除法等基本运算。 滤波器电路设计：通过集成运放结合电容和电感等元件，实现对信号频率的选择性放大或抑制。
《集成运放》PPT课件
什么是集成运放
集成运放是一种高度集成的电子器件，集成了运算放大器功能的集成电路。 它在电子系统设计中起着重要的作用。
集成运放广泛应用于模拟电路、信号处理和测量领域，能够实现信号放大、 滤波、比较和运算等多种功能。
根据应用需求的不同，集成运放可以分为不同的类型，如低功耗运放、高速 运放和精密运放。
不同类型集成运放的区别：根据应用需求选择适合的类型，如低功耗、高速 或精密运放。
集成运放的性能等。
集成运放的应用注意事项：在设计中要注意信号电平、电源电压和负载特性 等因素的合理选取和匹配。
总结
集成运放具有优点和局限性。它提供了高度集成的运算放大器功能，简化了电路设计和制造工艺。 未来，集成运放的发展趋势是向更高性能、更低功耗和更小尺寸方向发展。 以上是本PPT课件的大纲，包含集成运放的基本概念、电路实现、应用实例、常见问题与解决方法以及选型及 应用注意事项。欢迎大家观看学习！
集成运放常见问题与解决方法
集成运放的电压偏移问题：通过调整电源电压、使用补偿电路或选择零漂较 小的运放来解决。
课题1集成运算放大器的设计
三、三极管放大电路的设计
1、试设计一个三极管放大电路，带宽 20Hz--20KHz，负载5.1K，放大倍数 20-60倍，输入电阻约1.8K，输出电 阻约2K，电源12V。
设计思路
1）带宽20Hz—20KHz,可采用低频管9014. 2）放大倍数20-60倍，可采用共射放大电路，
共射放大电路的特点是放大倍数较高，输入 阻抗和输出阻抗适中，输入输出反相，可用 于前置级、中间级或末级，是最常用的基本 放大电路。 3）采用分压式共射放大电路，静态工作点稳定， 对三极管要求低。
2、电子电路设计
电子电路设计：依据事先提供的技 术指标和功能，综合运用电子技术 平台所提供的知识，对电路进行硬 件、软件设计，达到用最少的、最 节省的器件，实现电路的功能。
2.1电子电路设计的基本原则
1、尽量提高性价比 2、设计中的“软”与“硬” 3、设计中的“简”与“繁” 4、采用器件的考虑 新器件、“大路货”、现成的模块或组
集成运算放大电路的设计
OP37参数
Op37芯片与OP07芯片 相似，但其各项指标性能均优 于OP07，OP37具有非常低 的输入失调电压（10nV ）。
OP37输入偏置电流为10 nA，失调电流为7nA。开环 增益1.8万倍（85dB），共模 抑制比CMRR为126dB。
OP37参数
主要特点： ◆ 低输入失调电压：10nV(最大) ◆ 低失调电压温漂：0.2nV/℃(最大) ◆ 低失调电压时漂：0.2uV/月(最大) ◆ 低噪声：80nV P-P(最大) ◆ 宽输入电压范围：±12V ◆ 宽电源电压范围：3V～22V ◆ 单位增益带宽：63MHz
NE5532参数
NE5532/SE5532/SA5532/NE553 2A/SE5532A/SA5532A是一种双 运放高性能低噪声运算放大器。
集成运算放大电路实验报告
集成运算放大电路实验报告浙大电工电子学实验报告实验十二集成运算放大器及应用(一)模拟信号运算电路课程名称：指导老师：实验名称：集成运算放大器及应用(一)实验报告一、实验目的1.了解集成运算放大器的基本使用方法和三种输入方式。
2.掌握集成运算放大器构成的比例、加法、减法、积分等运算电路。
二、主要仪器设备1.MDZ-2型模拟电子技术实验箱2.实验板及元器件3.直流稳压电源4.万用表三、实验内容在实验中，各实验电路的输入电压均为直流电压，并要求大小和极性可调。
因此在实验箱中安放了电位器，并与由集成运算放大器构成的电压跟随其联结，如图12-7所示。
当在电位器两端分别加+5V和-5V电源电压时，调节电位器就可在集成运算放大器构成的跟随器的输出端得到稳定而可调的正、负直流电压，此电压即作为各实验电路的输入电压。
图12-7 1.同相输入比例运算图12-1按图12-1接线，输入端加直流电压信号Ui，适当改变Ui，分别测量相应的Uo值，记入表12-1中，并2.加法运算图12-2按图12-2电路接线，适当调节输入直流信号Ui1和Ui2的大小和极性，册书Uo，计入表12-2。
表12-23.减法运算图12-4按图12-4电路完成减法运算，并将结果记入表12-4。
表12-44.积分运算图12-5按图12-5电路连接(注意：电路中的电容C是有极性的电解电容，当Ui为负值时，Uo为正值，电容C的正极应接至输出端；如Ui为正值时，则接法相反)。
将Ui预先调到-0.5V，开关S合上(可用导线短接)时，电容短接，保证电容器五初始电压，Uo=0。
当开关S断开时开始计时，每隔10秒钟读一次Uo，记入表12-5，直到Uo不继续明显增大为止。
表12-5(Ui=-0.5V)四、实验总结1.画出各实验电路图并整理相应的实验数据及结果。
实验电路图已在上文中画出，下面处理实验数据。
(1).同相输入比例运算作Ui-Uo图如下：(2).加法运算作Ui1-Ui2-Uo图如下：(3).减法运算作Ui1-Ui2-Uo图如下：(4).积分运算作T-Uo图如下：2.总结集成运放构成的各种运算电路的功能。
集成运算放大电路简介
六、输入偏置电流 IIB
定义：输出电压等于零时，两个输入端偏置电流的
平均值。
七、差模输入电阻 rid
定义：
一般集成运放为几兆欧。
八、共模抑制比 KCMR
定义：
多数集成运放在 80 dB 以上，高质量的可达 160 dB。
九、最大共模输入电压 UIcmax
输入级能正常放大差模信号情况下允许输入的最 大共模信号。
接入30pF的校正电容起 相位补偿的作用，防止电路 产生自激振荡。
30pF
IC13 +VCC
R7
T15
R8
T16
T17
-VEE
图 4.3.1-3 中间级示意图
4. 输出级
T14、 T18 、T19准互补 对称电路；
D1、 D2 、R9、R10为 过流保护电路；
T15 、R7、R8为输出级 设置合适的静态工作点。
图设计考虑了热效应的影响，减小了失调电压、失调电流及 它们的温漂，增大了共模抑制比和输入电阻。
• 第四代产品：采用了斩波稳零和动态稳零技术，使各性能
指标参数更加理想化，一般情况下不需要调零就能正常工作 ，大大提高了精度。
4.5 集成运放的种类及选择
4.5.2 集成运放的种类 一、按工作原理分类
1.电压放大型：F007、F324、C14573 2.电流放大型：LM3900、F1900 3.跨导型：LM3080、F3080 4.互阻型：AD8009、AD8011
IC13
D1
R7
R8 T15
uI
D2
T18
+VCC
T14
R9 uO
R10
T19
-VEE 图4.3.1-4 F007输出级
集成运算放大电路图
图4.1.1 集成运放电路方框图
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图4.1.2 集成运放的符号和电压传输特性
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4.2 集成运放中的电流源电路
• 图4.2.1 镜像电流源 • 图4.2.2 比例电流源 • 图4.2.3 微电流源 • 图4.2.4 加射极输出器的电流源 • 图4.2.5 威尔逊电流源 • 图4.2.6 基于比例电流源的多路电流源 • 图4.2.7 多集电极管构成的多路电流源 • 图4.2.8 MOS管多路电流源 • 图4.2.9 F007中的电流源电路 • 图4.2.10 有源负载共射放大电路 • 图4.2.11 有源负载差分放大电路
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图4.2.1 镜像电流源
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图4.2.2 比例电流源
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图4.2.3 微电流源
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图4.2.4 加射极输出器的电流源
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图4.2.5 威尔逊电流源
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P178 图4.2.6 基于比例电流源的多路电流源
基准电压 = IR R + 0.7V + IR Reo
IR Reo = Ic1 Re1 = Ic2 Re2 = Ic3 Re3 返回
• 图4.4.1 集成运放低频等效电路 • 图4.4.2 简化的集成运放低频等效电路
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图4.4.1 集成运放低频等效电路
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图4.4.2 简化的集成运放低频等效电路
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4.5 集成运放的种类及选择
• 图4.5.1 两通道选通控制运放OPA676的原理示意图
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图4.5.1 两通道选通控制运放OPA676 的原理示意图
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4.6 集成运放的使用
• 图4.6.1 输入保护措施 • 图4.6.2 输出保护电路 • 图4.6.3 电源端保护 • 图4.6.4 提高输出电压的电路 • 图4.6.5 增大输出电流的措施
集成运放的基本运算电路实验报告
集成运放的基本运算电路实验报告实验报告：集成运放的基本运算电路实验目的：1. 了解集成运放的基本原理和性质；2. 学习基本运算电路的设计和实现方法；3. 实验验证运算放大器的基本运算电路，包括反相放大器、非反相放大器、求和放大器和差分放大器。
实验器材：1. 集成运放（可以使用LM741等常见型号）；2. 电阻（包括不同阻值的固定电阻和可变电阻）；3. 电源（正负双电源，供应电压根据集成运放的需求确定）；4. 示波器；5. 信号源。
实验步骤：1. 反相放大器的设计和实现：a. 准备电阻并连接电路，将集成运放的输入接口连接到信号源，输出接口连接示波器；b. 调整可变电阻的阻值，观察输出信号的变化，记录并分析结果。
2. 非反相放大器的设计和实现：a. 准备电阻并连接电路，将集成运放的输入接口连接到信号源，输出接口连接示波器；b. 调整可变电阻的阻值，观察输出信号的变化，记录并分析结果。
3. 求和放大器的设计和实现：a. 准备电阻并连接电路，将集成运放的输入接口连接到不同信号源，输出接口连接示波器；b. 调整可变电阻的阻值，观察输出信号的变化，记录并分析结果。
4. 差分放大器的设计和实现：a. 准备电阻并连接电路，将集成运放的输入接口分别连接到两个信号源，输出接口连接示波器；b. 调整可变电阻的阻值，观察输出信号的变化，记录并分析结果。
实验结果：1. 反相放大器实验结果：记录输入和输出信号的幅度和相位差，并绘制输入-输出特性曲线。
2. 非反相放大器实验结果：记录输入和输出信号的幅度和相位差，并绘制输入-输出特性曲线。
3. 求和放大器实验结果：记录输入和输出信号的幅度和相位差，并绘制输入-输出特性曲线。
4. 差分放大器实验结果：记录输入和输出信号的幅度和相位差，并绘制输入-输出特性曲线。
实验分析：1. 通过对实验结果的观察和分析，可以验证集成运放的基本运算电路的原理和性质。
2. 在实验中可以调整电阻的数值来改变放大倍数或增益，验证运算放大器的增益特性。
集成运放的电路分析
六、电路性能指标测试
运算放大器静态调试完成后就可对各功能电路的性能指标进行测试。 1． 方程组电路测试。 在vi1和vi2端分别加直流信号，vi1 = -0.2V, vi2 = -0.4V，分别测出vy、vx的值。 2． 信号转换电路测试。 连接vi1和vi2信号转换电路后，令vi1=1.5V, 测出信号转换电路的输出，计算其增益。 3. 信号转换电路与方程组电路测试。 将信号转换电路的输出作为方程组电路vi2的输入，令vi1=1.5SinωtV (f=1kHz)，用示波 器测量vy、vx的波形。计算与给定指标 -vy = vx = 10SinωtV（f=1KHz）的误差。 4． 精密全波整流电路测试。 将精密全波整流电路的输入分别和方程组电路输出vy、vx相接，用示波器测量整流输 出的波形。计算与给定指标vom=10V的误差。用示波器X-Y方式，测量精密全波整流电路的 电压传输特性。
法运算电路的设计可以用图 3.1 所示的一个集成运放来实 vi2
A
vo
现。由图可得
R2
R3
图 3.1 基本差动放大器
vo
=
⎜⎛1 + ⎝
RF R1
⎟⎞ ⎠
R3 R3 + R2
vi2
−
RF R1
vi1
（3-4）
当R2=R1，R3=RF时，则
vo
=
RF R1
(vi2
− vi1 )
也可用图 3.2 所示的两个集成运放来实现。
(3 -11)
图 3.7 分别是单电源运放构成交流反相和同相放大器的偏置方式。图中C1、C2、C3为 交流耦合隔直电容，其大小可根据交流放大器的下限频率fL来确定，一般取
模拟CMOS集成电路设计(拉扎维)第九章运算放大器
合理安排元件的位置，使它们在版图上相对集中， 以减小连线误差和寄生效应。
方向匹配
确保同一类型的元件具有相同的旋转方向，以减 小失配误差。
防止噪声干扰
01
02
03
隔离噪声源
将噪声源与敏感电路隔离， 以减小噪声干扰。
滤波器设计
在版图中加入适当的滤波 器，以减小信号中的噪声 成分。
接地措施
合理接地，减小地线阻抗 和电位差，以减小噪声干 扰。
在数字电路中的应用
模拟数字转换器（ADC）
运算放大器在ADC中用于放大模拟信号并将其转换为数字信 号。
数字模拟转换器（DAC）
运算放大器在DAC中用于将数字信号转换为模拟信号，实现 数字控制和调节。
在信号处理中的应用
信号调理
运算放大器用于信号的放大、缩小、隔离和缓冲，以适应后续的 信号处理或测量设备。
模拟cmos集成电路设计(拉扎维)第九章
运算放大器
$number {01}
目 录
• 运算放大器概述 • 运算放大器的基本结构和工作原
理 • 运算放大器的应用 • 运算放大器的设计流程 • 运算放大器的版图设计技巧 • 运算放大器的实际应用案例分析
01
运算放大器概述
定义与功能
定义
运算放大器是一种具有高放大倍数、 高输入电阻和低输出电阻的直接耦合 放大电路，通常由两个晶体管组成。
运算放大器的主要参数
增益
01 运算放大器的放大倍数，通常
用开环增益表示。
带宽
02 运算放大器能够处理的信号频
率范围，通常用单位Hz表示。
输入电阻
03 运算放大器的输入端电阻，通
常用MΩ表示。
输出电阻
四运放LM324的实用电路设计及电路原理
集成运放集成电路是把晶体管、必要的元件以及相互之间的连接同时制造在一个半导体芯片上（如硅片），形成具有一定电路功能的器件。
与分立元件组成的放大电路相比，具有体积小、质量轻、功耗低、工作可靠、安装方便而又价格便宜等特点。
集成电路就其集成密度而言，有小规模、中规模、大规模和超大规模之分；就其所用器材来分，有双极型(NPN、PNP管)、单极型（MOS管）和两者兼容的三种类型1.1集成运算放大器简称集成运放，是具有高放大倍数的集成电路。
它的内部是直接耦合的多级放大器，整个电路可分为输入级、中间级、输出级三部分。
输入级采用差分放大电路以消除零点漂移和抑制干扰；中间级一般采用共发射极电路，以获得足够高的电压增益；输出级一般采用互补对称功放电路，以输出足够大的电压和电流，其输出电阻小，负载能力强。
四运放LM324的实用电路设计及电路原理本文就高性能集成四运放LM324的参数,进行实用电路设计,论述电路原理LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示.它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立.每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端.两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同.LM324的引脚排列见图2由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中. 下面介绍其应用实例.LM324作反相交流放大器电路见附图.此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等.电路无需调试.放大器采用单电源供电, 由R1、R2组成1/2V+偏置,C1是消振电容.放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定:Av=-Rf/Ri.负号表示输出信号与输入信号相位相反.按图中所给数值, Av=-10.此电路输入电阻为Ri.一般情况下先取Ri与信号源内阻相等,然后根据要求的放大倍数在选定Rf.Co和Ci为耦合电容.LM324作同相交流放大器见附图.同相交流放大器的特点是输入阻抗高.其中的R1、R2组成1/2V+分压电路,通过R3对运放进行偏置.电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定:Av=1+Rf/R4,电路输入电阻为R3.R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆.LM324作交流信号三分配放大器此电路可将输入交流信号分成三路输出,三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途.而对信号源的影响极小.因运放Ai输入电阻高,运放A1-A4均把输出端直接接到负输入端,信号输入至正输入端,相当于同相放大状态时Rf=0的情况,故各放大器电压放大倍数均为1,与分立元件组成的射极跟随器作用相同.R1、R2组成1/2V+偏置,静态时A1输出端电压为1/2V+,故运放A2-A4输出端亦为1/2V+,通过输入输出电容的隔直作用,取出交流信号,形成三路分配输出. LM324作有源带通滤波器许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器,以选出各个不同频段的信号,在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小.这种有源带通滤波器的中心频率 ,在中心频率fo 处的电压增益Ao=B3/2B1,品质因数 ,3dB带宽B=1/(п*R3*C)也可根据设计确定的Q、fo、Ao值,去求出带通滤波器的各元件参数值.R1=Q/(2пfoAoC),R2=Q/((2Q2-Ao)*2пfoC),R3=2Q/(2пfoC).上式中,当fo=1KHz时,C取0.01Uf.此电路亦可用于一般的选频放大.此电路亦可使用单电源,只需将运放正输入端偏置在1/2V+并将电阻R2下端接到运放正输入端既可.LM324应用作测温电路见附图.感温探头采用一只硅三极管3DG6,把它接成二极管形式.硅晶体管发射结电压的温度系数约为-2.5mV/℃,即温度每上升1度,发射结电压变会下降2.5mV.运放A1连接成同相直流放大形式,温度越高,晶体管BG1压降越小,运放A1同相输入端的电压就越低,输出端的电压也越低.这是一个线性放大过程.在A1输出端接上测量或处理电路,便可对温度进行指示或进行其它自动控制.LM324应用作比较器当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如LM324运放开环放大倍数为100dB,既10万倍).此时运放便形成一个电压比较器,其输出如不是高电平(V+),就是低电平(V-或接地).当正输入端电压高于负输入端电压时,运放输出低电平.附图中使用两个运放组成一个电压上下限比较器,电阻R1、R1ˊ组成分压电路,为运放A1设定比较电平U1;电阻R2、R2ˊ组成分压电路,为运放A2设定比较电平U2.输入电压U1同时加到A1的正输入端和A2的负输入端之间,当Ui >U1时,运放A1输出高电平;当Ui < SPAN>时,运放A2输出高电平.运放A1、A2只要有一个输出高电平,晶体管BG1就会导通,发光二极管LED就会点亮.若选择U1>U2,则当输入电压Ui越出[U2,U1]区间范围时,LED点亮,这便是一个电压双限指示器.若选择U2 > U1,则当输入电压在[U2,U1]区间范围时,LED点亮,这是一个“窗口”电压指示器.此电路与各类传感器配合使用,稍加变通,便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等.LM324应用作单稳态触发器见附图1.此电路可用在一些自动控制系统中.电阻R1、R2组成分压电路,为运放A1负输入端提供偏置电压U1,作为比较电压基准.静态时,电容C1充电完毕,运放A1正输入端电压U2等于电源电压V+,故A1输出高电平.当输入电压Ui变为低电平时,二极管D1导通,电容C1通过D1迅速放电,使U2突然降至地电平,此时因为U1>U2,故运放A1输出低电平.当输入电压变高时,二极管D1截止,电源电压R3给电容C1充电,当C1上充电电压大于U1时,既U2>U1,A1输出又变为高电平,从而结束了一次单稳触发.显然,提高U1或增大R2、C1的数值,都会使单稳延时时间增长,反之则缩短.如果将二极管D1去掉,则此电路具有加电延时功能.刚加电时,U1>U2,运放A1输出低电平,随着电容C1不断充电,U2不断升高,当U2>U1时,A1输出才变为高电平.参考图2.。
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一 设计目的
1.集成运算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、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。
2.本课程设计通过Mulitisim编写程序几种运算放大电路仿真程序，通过输入不同类型与幅度的波形信号，测量输出波形信号对电路进行验证，并利用Protel软件对实现对积累运算放大电路的设计，并最终实现PCB版图形式。
经调试这里选取C=1uf R =100k可调Rf=100k
运放积分电路图
输入输出波形
3.5运放加减法电路
图5
图5为运放加法电路原理图。运放加法电路是反相比例电路的变形，带有两个或更多的输入信号。各个输入电压Vi通过各自的输入电阻Ri连接到各自的输入电阻Ri连接到运放的-输入引脚。运放加法电路满足克希荷夫第二定律，即在任意瞬时，电路中任意节点流入流出的电流和为零。在V-这一点， 。而且理想运放没有输入电流、没有偏置电流。在这种连接情况下，-输入端通常称为求和节点(Vs)。这个点的另一个表述为：在求和节点上，所有的电流和为零。
3运放电路基本原理及其Mulitisim仿真
3.1．同相比例运放电路
同向比例运放电路组成如图1所示，将输入电阻R1接地，并且将输入信号加载道+输入端。
图1
电压在通过由反馈电阻Rf和输入电阻R1组成的分压电路的时候产生压降，中间位置的电压V-为：
(8)
根据理想运放的性质1，运放的输入电压△V为零，因此Vin=V-。重新排列公式
输入输出信号需预留接口；
3)设计完成原理图SCH后，利用Protel软件设计完成印制板图PCB，要求：至少为双层PCB板；
四设计内容
1集成运算放大器放大电路概述
集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路。
二设计工具：计算机，Mulitisim，Protel软件
三设计任务及步骤要求
1)通过Mulitisim编写程序运算放大电路仿真程序，通过输入不同类型与 幅度的波形信号，测量输出波形信号对电路进行验证。输入电压波形可以任意选取，并且可对输入波形的运算进行实时显示，并进行比较；
2)对设计完成的运算放大电路功能验证无误后，通过Protel软件对首先对电路进行原理图SCH设计，要求：所有运算放大电路在一张原理图上；
(9)
通用运放的闭环增益为G=1+Rf/R1，并且不会改变输入信号的符号。从中可以看出电路的输入阻抗Zi很大。
(10)
式中，Zin为实际运放的输入阻抗(大约为20m ，且由于电路的开环增益A很大，输出阻抗Z0趋紧于零，因此，同向比例运放电路能够以有限的增益有效地对输入电路进行缓冲。
同相比例运放电路仿真电路图
3.4运放积分电路
图4
图4为运放积分电路示意图。在运放积分电路中，用电容器替换反馈电阻。理想电容器能够存储电荷(Q)，并且没有漏电流。输入电流通过求和节点对反馈电容器Cf进行充电。电容器上的电压等于Vout，电容器存储电荷Q=CV，即Q=CfVout，并且电流I=dQ/dt，可以得到
(11)
将运放看做理想运放，i1=Vin/R1，且i1=If，则
对于输入回路1
(15)
对于输入回路2
(16)
对于反馈回路
(17)
根据以上式子可得输出
(18)
如果R1=R2=R，那么电路模拟了一个真实的加法电路。
(19)
在Rf/R=1/2的特殊情况下，输出电压为输入电压的平均值。
加法运放电路
减法运放电路
4.SCH原理图
5.PCB印制板图
五.心得体会
在这次实践课程我复习和掌握了六种基本集成运算放大电路的特性,并且熟练了Mulitisim的使用.在电路设计的过程中,通过参考书和网上教学视频我学会了绘制简单的PCB电路板,这也是设计过程中最大的收获.我想实践课的过程就是自学,不断尝试和探索的过程,而以后的学习和生活更需要靠自学能力来提高自己.而这需要的是静心和敢于探索的精神.因此在以后的学习过程中,需要踏实下来努力学习并熟练掌握电路设计软件的使用,通过多实践不段提高自己的电路设计水平.争取获得一技之长.
(7)
式中，Rf/R1的比值称为闭环增益G，负号表示输出反向。闭环增益可以通过选择两个电阻Rf和R1来设定。
反比例运算仿真电路图
输入电压输出电压
所以输出放大倍数-337/28 = -12=
输入输出电压波形
3.3运放微分电路
经调试选取C1=1uf Rf=2k可调 R2=1k
运算微分电路图
输入输出电压波形图
输入电压输出电压
所以输出放大倍数：310/28= 11 =
电压输入输出波形图如下
3.2．反比例运放电路
图2中所示的电路是最常见的运放电路，它显示出了如何在牺牲增益的条件下获得稳定，线性的放大器。标号为Rf的反馈电阻用于将输出信号反馈作用于输入端，反馈电阻连接到负输入端表示电路为负反馈连接。输入电压V1通过输入电阻R1产生了一个输入电路i1。电压差△V加载在+、—输入端之间，放大器的正输入端接地。
(12)
用积分的形势表达：
(13)
输出电压为输入电压的积分乘以一个比例系数(1/R1Cf)。R的电位是欧姆，C的单位是法拉，RC的单位是秒。例如，一个1uF的电容器和一个1M 的电阻组成的积分电路的时间常数为1秒。
假设输入电压恒定，那么输入电压项可以从积分号中提出来，公式变为：
(14)
其中常数由初算传输特性：
输入回路：
(2)
反馈回路：
(3)
求和节点
(4)
增益公式：
(5)
由以上4个式子可以得到输出：
(6)
式中，闭环阻抗Z=1/Rf+1/ARf+1/Rf。
反馈电阻和输入电阻通常都较大 级，并且A很大(大于100000)，因此Z=1/Rf。更进一步，△V通常很小(几微伏)且放大器的输入阻抗Zin很大(大约 ),那么输入输入电流(Iin=△V/Zin)非常小，可以认为为零。则传输曲线变为：
2集成运放芯片的选取和介绍
由于LM324具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，而本次电子设计实验对精度要求不是非常高,LM324完全满足要求,因此我们这里选用LM 324作为运放元件
LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图。