运算放大器教学课件.ppt
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运放基础知识课件课件
设 :R 1R2 Rn;KR n
U o K ( 1 R R s f)U R 1 1 ( U R 2 2 U R n n ) 1 n ( 1 R R s f) ( U 1 U 2 U n )
结论：(1).同相加法器的输出电压与输入电压U1 Un之和成正比。
(2).缺点：调节某一支路的Rn会影响比例放大倍数 。
(3).优点：输入阻抗高。
现在学习的是第12页，共31页
二、 减法电路
P
•减法器为同、反相放大器的组合，利用叠加原理求解：
1.只考虑U1作用时：
Uo1
Rf R1
U1
2.只考虑U2作用时：同相端输入
图07.0U 2 o 减2法 电U 路o 1U o 现在2 学习 的是第(1U 1 3页， 共o312页R R 1 f()1R 2R RR 3 1fR )3 RU 2R 2 3 RR 3R U 1 fU 21
1.电路
（一）、反相比例运算电路
If
Rf
3.构成要求
R1 Ui
I1
∞ Uo
Rp=R1//Rf （R +=R -）
2.分析
Rp
(1)、∵I+=0 ∴U+＝0V
(2)、U-=U+=0V(虚地)
(3)、I1=Ui /R1 (4)、∵I-=0，∴If =I1= Ui /R1
(5)、
UoURf If R R1f Ui
U i2 R2
)
Rf
( Rf R1
U i1
Rf R2
U i2 )
图07.01 反相求和运算电路
当R1R2 Rf时，输出等于相 两之 输和 入 U 。 o反 (Ui1Ui2)
现在学习的是第10页，共31页
最新大二电工学运算放大器课件ppt课件
13
运放工作在线性区的条件是必须引入负反馈：
这是由于，当 |uo |<Uopp时，运放工作在线性区，输 入电压和输出电压有线性关系：
uo = Aod（u+– u–)
由于Aod→∞，在无负反馈（开环）情况下，只要 u+-u- 有一点点输入，uo就会达到正饱和+UOPP 或负饱 和-UOPP 。由于干扰的影响，很难使运放在开环时工作 在线性区。引入负反馈，可减少净输入电压 u+-u- , 使 uo<± Uopp ,运放才可以工作在线性区。
29
分析方法2：利用叠加原理
减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相
比例运算电路的叠加。
uo
RF R1
ui1
uo
(1
RF R1
)u
(1RF) R1
R3 R2 R3
ui2
RF
+ ui1
–
+ ui2 –
R1 R2
u+
– +
R3
+
uo+ –
uo uo uo
(1R RF 1)R2R 3R3ui2R RF 1ui1 30
RF
R1 +
ui1
+ ui2
R2
––
– +
+
R3
①一般：
② 如果取 R1 = R2 ，R3 = RF
+ uo
则： uo R RF 1 (ui2ui1)
–
输出与两个输入信号
的差值成正比。
uo(1R R F 1)R 2R 3R 3ui2R R F 1ui1
动画
③ 如 R1 = R2 = R3 = RF 则u： oui2ui1
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。
运算放大器祥解ppt课件
１.2.1 集成运算放大器的组成
+
输入
-
差分放大电路 输入级
中间放大级
互补输出级
输出
偏置电路
特点 ①输入级采用差分放大电路，共模抑制比 和 输入电阻很高。 ②中间级多为差分电路和高增益放大器 ，起电压放大作用。 ③输出级采用互补对称放大电路和射极输出器，ro很小，带负载能力很强。 ④直接耦合的多级放大电路，电压放大倍数很高。
o
i2
i1 减法电路
.
1．积分运算电路
i2
C
R -∞
即是电容C 的充电电流
△
ui
i1
+
+
uo
பைடு நூலகம்
R
当输入信号ui是阶跃信号 UI，且电容C 初始电压为零， 则当t≥0时
.
2．微分运算电路
i2 i1 ui C
R
R
△
-∞
+
+
uo
ui U
O
-uo
O
t (a) t (b)
uoRi2Ri1RCdduti
.
4 集成运放的使用
压控放大器以及其它特殊功能放大器等。
.
１.1.3 运算放大器
•集成为一个芯片的，由晶体管组成的直接耦合型，开环多级放大 电路。 •开环增益很大，不能直接作为放大器，需要外部反馈网络配合。 •最常见：差分输入、单端输出的标准运放。 •另一种：差分输入、差分输出的全差分运放
.
.
.
1.2 集成运算放大器的电路组成
放大电路A
正向传输
xo
xd xi xf
反馈网络F 反向传输
.
分类： 按交直流性质反馈分为交流反馈、直流反馈和交直流反馈。 反馈信号只有交流成分时为交流反馈， 反馈信号只有直流成分时为直流反馈， 既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。 实际放大电路中，一般同时存在直流反馈和交流反馈。
《运算放大器基础》课件
介绍运算放大器在实际使用中的注意事项，涵盖输入信号范围、供电电压、电源噪声等方面。
运算放大器的保护措施
讨论如何保护运算放大器，避免故障和损坏，包括过压和过流保护电路的设计。
运算放大器的未来发展趋势
预测运算放大器领域的未来趋势，探讨新技术和应用的可能性，引发学习者对未来的思考。
1
运算放大器基础知识的复习
回顾运算放大器的基本概念、电路和特
运算放大器在实际应用中的作用
2
性，加深学习者对运算放大器基础知识 的理解。
探讨运算放大器在各种电子设备和系统
中的重要作用，从测量仪器到通信系统
ห้องสมุดไป่ตู้等。
3
运算放大器的未来发展趋势
展望运算放大器领域的未来，讨论当前 的研究和发展方向，引发对未来技术的 思考。
《运算放大器基础》PPT课件
# 运算放大器基础 ## 什么是运算放大器？ - 运算放大器概述 - 运算放大器的分类 ## 运算放大器的电路和特性 - 运算放大器的电路结构 - 运算放大器的输入电阻和输出阻抗 - 运算放大器的增益 - 运算放大器的共模抑制比和过载电压 ## 运算放大器的应用 - 运算放大器的基本应用 - 运算放大器的信号选择电路
运算放大器的振荡器电路
介绍运算放大器作为振荡器的电 路原理，讨论其稳定性与频率控 制方法。
运算放大器的比较器电路
探究运算放大器作为比较器的应 用场景，详细解释其基本原理和 工作方式。
运算放大器的设计案例
通过实例展示运算放大器的应用， 讲解设计过程和注意事项，帮助 学习者理解实际应用中的挑战。
运算放大器的使用时注意事项
运算放大器的保护措施
讨论如何保护运算放大器，避免故障和损坏，包括过压和过流保护电路的设计。
运算放大器的未来发展趋势
预测运算放大器领域的未来趋势，探讨新技术和应用的可能性，引发学习者对未来的思考。
1
运算放大器基础知识的复习
回顾运算放大器的基本概念、电路和特
运算放大器在实际应用中的作用
2
性，加深学习者对运算放大器基础知识 的理解。
探讨运算放大器在各种电子设备和系统
中的重要作用，从测量仪器到通信系统
ห้องสมุดไป่ตู้等。
3
运算放大器的未来发展趋势
展望运算放大器领域的未来，讨论当前 的研究和发展方向，引发对未来技术的 思考。
《运算放大器基础》PPT课件
# 运算放大器基础 ## 什么是运算放大器？ - 运算放大器概述 - 运算放大器的分类 ## 运算放大器的电路和特性 - 运算放大器的电路结构 - 运算放大器的输入电阻和输出阻抗 - 运算放大器的增益 - 运算放大器的共模抑制比和过载电压 ## 运算放大器的应用 - 运算放大器的基本应用 - 运算放大器的信号选择电路
运算放大器的振荡器电路
介绍运算放大器作为振荡器的电 路原理，讨论其稳定性与频率控 制方法。
运算放大器的比较器电路
探究运算放大器作为比较器的应 用场景，详细解释其基本原理和 工作方式。
运算放大器的设计案例
通过实例展示运算放大器的应用， 讲解设计过程和注意事项，帮助 学习者理解实际应用中的挑战。
运算放大器的使用时注意事项
第十一章运算放大器-PPT精品
2. 开环差模电压增益 Auo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo
愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。
3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 愈小愈好 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM
运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值， 运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。
称反相输入端“虚
输以出后的如另不一加端说均明为，地输()入。、地特”点—uo
因要求静态时u+、 u– 对
地电阻相同， 所以平衡电阻 R2 = R1 // RF
Auf
反相输入的重要
RF R1
ui
uo RF
ui
R1
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2. 同相比例运算 （1）电路组成
RF
R1 u– –
+
+ ui
R2 u+ +
–
（2）电压放大倍数
因虚断，所以u+ = ui
u
R1 R1 RF
uo
+ 因虚短，所以 u– = ui ， uo 反相输入端不“虚地”
–
uo
(1
RF R1
)ui
因要求静态时u+、u对地 电阻相同，
偏置电路是为各级提供合适的工作 电流。
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反相 输入端
u–
u+
同相 输入端
输入级
+UCC 输出端
uo 中间级 输出级 –UEE
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左图所示为μA741集成运算放大器的芯片实物外形图
愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。
3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 愈小愈好 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM
运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值， 运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。
称反相输入端“虚
输以出后的如另不一加端说均明为，地输()入。、地特”点—uo
因要求静态时u+、 u– 对
地电阻相同， 所以平衡电阻 R2 = R1 // RF
Auf
反相输入的重要
RF R1
ui
uo RF
ui
R1
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2. 同相比例运算 （1）电路组成
RF
R1 u– –
+
+ ui
R2 u+ +
–
（2）电压放大倍数
因虚断，所以u+ = ui
u
R1 R1 RF
uo
+ 因虚短，所以 u– = ui ， uo 反相输入端不“虚地”
–
uo
(1
RF R1
)ui
因要求静态时u+、u对地 电阻相同，
偏置电路是为各级提供合适的工作 电流。
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反相 输入端
u–
u+
同相 输入端
输入级
+UCC 输出端
uo 中间级 输出级 –UEE
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左图所示为μA741集成运算放大器的芯片实物外形图
运算放大器反馈讲解PPT课件
特点
不同类型的运算放大器具有不同的特 点和应用领域，如低噪声、高精度、 高速等。
运算放大器的基本参数
开环增益
带宽增益乘积
输入阻抗
输出阻抗
表示运算放大器在没有反馈 时的放大倍数，是衡量运算 放大器性能的重要参数。
表示运算放大器的带宽和增 益的乘积，是衡量运算放大 器频率特性的重要参数。
表示运算放大器输入端的电 阻抗，是衡量运算放大器输
类型
正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信号使净输入信号增强的 反馈，而负反馈是指反馈信号使净输入信号减弱的反馈。
负反馈对运算放大器性能的影响
提高放大倍数的稳定性
负反馈通过引入一个与输入信号相反 的信号，减小了放大倍数的变化，提 高了放大倍数的稳定性。
减小非线性失真
负反馈可以减小放大器内部的非线性 效应，从而减小输出信号的非线性失 真。
正弦波、方波、三角波等是常见 的振荡器输出波形，根据需求选 择合适的反馈网络和电源电压。
振荡器的稳定性、频率调节范围 和波形质量是关键性能指标，可 以通过优化电路参数和采用有源
元件提高性能。
PART 05
运算放大器反馈的注意事 项与挑战
REPORTING
WENKU DESIGN
避免振荡与不稳定
负反馈
定义与工作原理
定义
运算放大器是一种具有高放大倍 数的集成电路，能够实现信号的 放大、运算、滤波等多种功能。
工作原理
运算放大器由差分输入级、放大 级和输出级三部分组成，通过正 反馈和负反馈的结合，实现信号 的放大和运算。
运算放大器的分类与特点
分类
根据不同的分类标准，运算放大器可 以分为多种类型，如电压反馈型和电 流反馈型、单电源型和双电源型等。
不同类型的运算放大器具有不同的特 点和应用领域，如低噪声、高精度、 高速等。
运算放大器的基本参数
开环增益
带宽增益乘积
输入阻抗
输出阻抗
表示运算放大器在没有反馈 时的放大倍数，是衡量运算 放大器性能的重要参数。
表示运算放大器的带宽和增 益的乘积，是衡量运算放大 器频率特性的重要参数。
表示运算放大器输入端的电 阻抗，是衡量运算放大器输
类型
正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信号使净输入信号增强的 反馈，而负反馈是指反馈信号使净输入信号减弱的反馈。
负反馈对运算放大器性能的影响
提高放大倍数的稳定性
负反馈通过引入一个与输入信号相反 的信号，减小了放大倍数的变化，提 高了放大倍数的稳定性。
减小非线性失真
负反馈可以减小放大器内部的非线性 效应，从而减小输出信号的非线性失 真。
正弦波、方波、三角波等是常见 的振荡器输出波形，根据需求选 择合适的反馈网络和电源电压。
振荡器的稳定性、频率调节范围 和波形质量是关键性能指标，可 以通过优化电路参数和采用有源
元件提高性能。
PART 05
运算放大器反馈的注意事 项与挑战
REPORTING
WENKU DESIGN
避免振荡与不稳定
负反馈
定义与工作原理
定义
运算放大器是一种具有高放大倍 数的集成电路，能够实现信号的 放大、运算、滤波等多种功能。
工作原理
运算放大器由差分输入级、放大 级和输出级三部分组成，通过正 反馈和负反馈的结合，实现信号 的放大和运算。
运算放大器的分类与特点
分类
根据不同的分类标准，运算放大器可 以分为多种类型，如电压反馈型和电 流反馈型、单电源型和双电源型等。
《理想运算放大器》课件
理想运算放大器的输出阻抗极 小，可以输出电流信号。
无相位差
无噪声
理想运算放大器没有相位差，可以精确放大信号。
理想运算放大器在放大信号时不会引入任何噪声。
理想运算放大器模型
输入电压
理想运算放大器可以接 受任何输入电压信号。
输入电流
理想运算放大器的输入 电流非常小，几乎可以 忽略不计。
输出电压
理想运算放大器可以输 出经过放大的电压信号。
输出电流
理想运算放大器可以输 出电流信号。
理想运算放大器的应用
1 加法器
2 减法器
使用理想运算放大器可以将多个输入信号相加。
使用理想运算放大器可以将一个输入信号减去另 一个输入信号。
3 非反相比例放大器
4 反相比例放大器
使用理想运算放大器可以放大非反相的输入信号。
使用理想运算放大器可以放大反相的输入信号。
5 低通滤波器
使用理想运算放大器可以滤除高频信号。
6 高通滤波器
使用理想运算放大器可以滤除低频信号。
理想运算放大器与现实运算放大器的差异
1
实际运算放大器的输入阻抗不是无
2
限大的
现实运算放大器的输入阻抗会有一定的限制。
3
实际运算放大器的相位差不是零
4
现实运算放大器的相位差是存在的。
5
实际运算放大器的增益不是完美的
理想运算放大器在电子电路中有广 泛的应用。
现实运算放大器与理想运算 放大器有很大的差别，但它 们仍然非常有用
虽然现实运算放大器与理想运算放 大器存在差异，但它们仍然在实际 应用中发挥着重要作用。
现实运算放大器的增益会受到一些限制。
实际运算放大器的输出阻抗不是无 限小的
《运算放大器介绍》课件
运算放大器的特点与应用
高增益
可以放大微弱信号，提高信号质量，常用于放 大和滤波电路。
稳定性
通过负反馈控制，运算放大器具有较好的稳定 性和抗干扰能力。
线性范围
在一定的输入范围内，输出与输入之间的关系 是线性的，有利于进行精确的信号处理。
应用领域
运算放大器广泛应用于仪器仪表、通信、自动 控制、音频处理等领域。
通过级联连接来实现信号放大。
3
负反馈
通过将一部分输出信号反馈到输入端， 可以改善放大器的稳定性和性能。
共模抑制比
衡量运算放大器对共模信号的响应程度， 高共模抑制比意味着更好想运算放大器
具有无穷大的放大倍数、无限大的输入阻抗 和无穷小的输出阻抗。
2 实际运算放大器
基于原理电路和器件实现，存在各种非理想 因素。
运算放大器的设计流程
需求分析
明确设计的目标和要求，包括 放大倍数、带宽、输入输出范 围等。
电路设计
选择适当的运算放大器电路拓 扑和元器件，进行电路原理设 计和仿真。
电路验证
通过实际测试和调试，验证设 计的电路是否满足要求。
《运算放大器介绍》PPT 课件
运算放大器是一种电子设备，用于增强电信号的幅度，广泛应用于电子电路 设计和信号处理领域。
什么是运算放大器？
运算放大器是一种具有高放大倍数、差分输入和单端输出的电路器件，可以 执行各种数学运算和信号放大功能。
运算放大器的基本原理
1
放大器电路
2
由输入级、差分放大器和输出级组成，
运算放大器的工作条件
运算放大器的工作需要满足一定条件，包括供电电压、工作温度、输入电压范围和负载阻抗等。
运算放大器的参数与指标
运算放大器ppt课件
1.运算放大器的简介
• 运算放大器是可以对电信号进行运算，一 般具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗 的放大器。
• 运算放大器最早被设计出来的目的是用来 进行加，减，微分，积分的模擬数学运算， 因此被称为“运算放大器” 。同时它也成 为实现模拟计算机（analog computer）的 基本建构单元。
VOLTAGE RANGE LOW INPUT BIAS AND OFFSET CURRENT HIGH INPUT IMPEDANCE J–FET INPUT STAGE INTERNAL FREQUENCY COMPENSATION
• 第一代产品基本沿用了分立元件放大电路的设计思想，采 用集成数字电路的制造工艺，利用了少量横向PNP管，构 成以电流源做偏置电路的三级直接耦合放大电路。
• 第二代产品普遍采用了有源负载，简化了电路的设计，并 使开环增益有了显著提高，各方面性能指标比较均衡，属 于通用型运放。
• 第三代产品的输入级采用了超β管，β值高达1000~5000倍， 而且版图设计上考虑了热效应的影响，从而减小了失调电 压、失调电流以及他们的温漂，增大了共模抑制比和输入 电阻。
2.运算放大器的参数和分类
• 主要有低频增益、单位增益频率、相位边 限移电压、还有噪声等
• 按工作原理可分为电压放大型、电流放大 型、跨导型和互阻型。
• 按性能指标可分为高阻型、高速型、高精 度型和低耗型
3.集成运放的发展概况
• 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。
ST(意法半导体)的运放产品
• LF147 WIDE BANDWIDTH QUAD J-FET
OPERATIONAL AMPLIFIERS
LOW POWER CONSUMPTION WIDE COMMON-MODE (UP TO VCC+) AND DIFFERENTIAL
• 运算放大器是可以对电信号进行运算，一 般具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗 的放大器。
• 运算放大器最早被设计出来的目的是用来 进行加，减，微分，积分的模擬数学运算， 因此被称为“运算放大器” 。同时它也成 为实现模拟计算机（analog computer）的 基本建构单元。
VOLTAGE RANGE LOW INPUT BIAS AND OFFSET CURRENT HIGH INPUT IMPEDANCE J–FET INPUT STAGE INTERNAL FREQUENCY COMPENSATION
• 第一代产品基本沿用了分立元件放大电路的设计思想，采 用集成数字电路的制造工艺，利用了少量横向PNP管，构 成以电流源做偏置电路的三级直接耦合放大电路。
• 第二代产品普遍采用了有源负载，简化了电路的设计，并 使开环增益有了显著提高，各方面性能指标比较均衡，属 于通用型运放。
• 第三代产品的输入级采用了超β管，β值高达1000~5000倍， 而且版图设计上考虑了热效应的影响，从而减小了失调电 压、失调电流以及他们的温漂，增大了共模抑制比和输入 电阻。
2.运算放大器的参数和分类
• 主要有低频增益、单位增益频率、相位边 限移电压、还有噪声等
• 按工作原理可分为电压放大型、电流放大 型、跨导型和互阻型。
• 按性能指标可分为高阻型、高速型、高精 度型和低耗型
3.集成运放的发展概况
• 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。
ST(意法半导体)的运放产品
• LF147 WIDE BANDWIDTH QUAD J-FET
OPERATIONAL AMPLIFIERS
LOW POWER CONSUMPTION WIDE COMMON-MODE (UP TO VCC+) AND DIFFERENTIAL
运放基础知识ppt课件
(4)、∵I-=0，∴If =I1
(
5)、AUf
Uo Ui
1 Rf R1
Uo
(1
Rf R1
)Ui
结论：闭环增益AUf只取决于Rf和R1 ；
而与运放本身可编无辑课关件。PPT
8
同相比例运算电路（特例）
电路：
Rf =0
R1 =
R2 Ui
∞ Uo
当 Rf =0 ; R1 = 时：上式中的电压增益为：
AUf
6
（一）、反相比例运算电路
1.电路
If
Rf
3.构成要求
R1 Ui
I1
∞ Uo
Rp=R1//Rf （R +=R -）
2.分析
Rp
(1)、∵I+=0 ∴U+＝0V
(5)、 UoURf If R R1f Ui
(2)、U-=U+=0V(虚地) (3)、I1=Ui /R1
AUf
Uo Ui
Rf R1
Ui
(4)、∵I-=0，∴If =I1= Ui /R1
图 07.09 对数运算电路
U o U d
iR id
id
I s exp
Ud UT
Uo
U
T ln
id Is
U T ln
Ui RI s
可编辑课件PPT
17
六、 指数运算•图电中路二极管可用三
极管发射接代替。
指数运算电路如图07.10所示。
U o if R f id R f
R f I s exp
1.利用运放虚地的概念：
i(t)= ui (t)/R i(t)= if (t)
2.电容两端的电压：
uc(t)
电工电子技术第_1章_运算放大器(PPT75页)
rid ro 0 KCM R R
由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件， 后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。
11.1.3 理想运算放大器及其分析依据
表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的
曲线称为传输特性。
uo
UO(sat)
正饱和区
–Uim O
线性区
Uim uu
–UO(sat) 负饱和区
用于模拟运算、信号处理、信号测量、波形转 换、自动控制等领域。
本章主要讨论分析运算放大器的依据及其在信 号运算、波形产生方面的应用，并介绍放大电路中 的负反馈。
11.1 运算放大器简单介绍
11.1.1 集成运放的组成
输入端
输入级
中间级
输出级 输出端
偏置 电路
输入级 — 差动放大器
输出级 — 射极输出器或互补对称功率放大器 偏置电路 — 由镜像恒流源等电路组成
运算放大器的符号
信号传 输方向
反相
输入端
u–
Auo
–
+
u+
+
同相
输入端
实理际想运放开环 电压放大倍数
uo 输出端
11.1.2 主要参数
1. 最大输出电压 UOPP
2. 开环差模电压增益 Auo
Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。
3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 5. 输入偏置电流 IIB
A
X o
电路的方框图
X X X
i o f
— — —
输入信号 输出信号 反馈信号
X d — 净输入信号
– X f
F
反馈电路
净输入信号 X dX iX f 若三者同相，
由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件， 后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。
11.1.3 理想运算放大器及其分析依据
表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的
曲线称为传输特性。
uo
UO(sat)
正饱和区
–Uim O
线性区
Uim uu
–UO(sat) 负饱和区
用于模拟运算、信号处理、信号测量、波形转 换、自动控制等领域。
本章主要讨论分析运算放大器的依据及其在信 号运算、波形产生方面的应用，并介绍放大电路中 的负反馈。
11.1 运算放大器简单介绍
11.1.1 集成运放的组成
输入端
输入级
中间级
输出级 输出端
偏置 电路
输入级 — 差动放大器
输出级 — 射极输出器或互补对称功率放大器 偏置电路 — 由镜像恒流源等电路组成
运算放大器的符号
信号传 输方向
反相
输入端
u–
Auo
–
+
u+
+
同相
输入端
实理际想运放开环 电压放大倍数
uo 输出端
11.1.2 主要参数
1. 最大输出电压 UOPP
2. 开环差模电压增益 Auo
Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。
3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 5. 输入偏置电流 IIB
A
X o
电路的方框图
X X X
i o f
— — —
输入信号 输出信号 反馈信号
X d — 净输入信号
– X f
F
反馈电路
净输入信号 X dX iX f 若三者同相，
《运算放大器》课件
《运算放大器》PPT 课件目录CONTENTS•运算放大器概述•运算放大器的工作原理•运算放大器的应用•运算放大器的选择与使用•运算放大器的性能指标•运算放大器的设计实例01运算放大器概述0102运算放大器的定义它能够实现加、减、乘、除等基本算术运算，因此得名“运算放大器”。
运算放大器（简称运放）是一种具有高放大倍数的电路单元，其输出信号与输入信号之间存在一定的数学关系。
运算放大器的开环放大倍数极高，一般在10^4~10^6之间。
高放大倍数运算放大器的输入阻抗很大，使得它对信号源的影响很小。
输入阻抗高运算放大器的输出阻抗很小，使得它对负载的影响也很小。
输出阻抗低运算放大器对共模信号的抑制能力很强，能够有效地抑制温漂和干扰信号。
共模抑制比高运算放大器的基本特点可以分为通用型、高精度型、高速型、低功耗型等。
按性能指标分类按电路结构分类按工作原理分类可以分为分立元件型和集成电路型。
可以分为线性运放和开关电容型运放。
030201运算放大器的分类02运算放大器的工作原理1 2 3差分输入是指运算放大器使用两个输入信号的差值作为输入，以实现更高的精度和抑制噪声。
差分输入电路可以消除共模信号，只对差模信号进行放大，从而提高信号的信噪比。
差分输入电路的对称性和平衡性对放大器的性能有重要影响，因此需要精心设计和选择合适的元件。
差分输入放大倍数01放大倍数是运算放大器的重要参数，表示输出电压与输入电压的比值。
02运算放大器的放大倍数很高，通常在100dB以上，即放大10万倍以上。
03放大倍数可以通过外接电阻和电容进行调节，以满足不同的应用需求。
输出电压与输入电压的关系01输出电压与输入电压的关系是运算放大器的基本工作特性之一。
02当输入电压变化时，输出电压会相应地变化，以保持放大倍数恒定。
03输出电压与输入电压的关系是非线性的，但在一定的线性范围内，可以近似认为放大倍数是恒定的。
非线性范围是指输入电压超过一定范围时，输出电压与输入电压不再成正比关系，放大倍数发生变化。
运算放大器基本原理PPT课件
① A
uo为有限值，则ud=0 ,即u+=u-，两个 输入端之间相当于短路(虚短路)
② Ri ③ Ro 0
i+=0 , i－=0。 即从输入端看进去，元件 相当于开路(虚断路)。
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5.2 比例电路的分析
1. 倒向比例器
运放开环工作极不稳定，一般外部接若干元件
(R、C等)，使其工作在闭环状态。
重点
（1）理想运算放大器的外部特性； （2）含理想运算放大器的电阻电路分析； （3）一些典型的电路；
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5.1 运算放大器的电路模型
1. 简介
运算放大器
是一种有着十分广泛用途的电子器件。最早 开始应用于1940年，1960年后，随着集成电路技 术的发展，运算放大器逐步集成化，大大降低了 成本，获得了越来越广泛的应用。
ui
Rf R1
ui
表明
uo / ui只取决于反馈电阻Rf与R1比值，而与放大器 本身的参数无关。负号表明uo和ui总是符号相反(倒向 比例器)。
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注意 以上近似结果可将运放看作理想情况而得到。
由理想运放的特性：
①根据“虚短”：
u+ = u- =0， i1= ui/R1 i2= -uo /Rf
GL) ui
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uo
un2
G1 Gf
Gf
( AGo
Gf
)
Gf (AGo Gf ) (G1 Gi Gf )
( Gf
Go
GL )
ui
因A一般很大，上式分母中Gf(AGo-Gf)一项的值
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当运放闭环增益为1时，在额定负载下输入阶跃 大信号，输出电压达到规定精度的所需要的时间。
概述－运算放大器的主要参数
全功率带宽fp 运算放大器闭环增益为1时，在额定负
载下输入正弦信号后，在规定失真下，输出 电压达到最大幅度Vop时的最高频率。 －3dB带宽
指运放的开环电压增益Avd的半功率点的 频率，即运放的开环增益下降到低频电压增 益的时所对应的频率。这是运放小信号工作 时的频率特性。
概述－运算放大器的主要参数
共模输入阻抗Zic
运算放大器在共模输入时运放输入端对地呈
现的阻抗。在低频工作时可用Ric表示，定 义为：
Ric
2dVic
d
(
I
B
I
B
)
Vid 0
一般情况下，对于MOS运算放大器而言，
Ric与Rid近似相等(而对于双极型而言，Rid 要比Ric小得多)。
概述－运算放大器的主要参数
最大共模输入电压Vic
使运算放大器的共模抑制比比规定共 模电压下的共模抑制比下降6dB时加 在输入端的共模输入电压。
最大差模输入电压Vid
运算放大器两输入端所能承受的最大 电压。
概述－运算放大器的主要参数
输入噪声电压viN（或电流iiN）
除信号电压（电流）之外，电路器件所产生 的任何交流的干扰电压（电流）的输出都称 为电路噪声，该噪声折算到输入端称为输入 噪声，在MOS运放中主要是1/f噪声与热噪 声。运算放大器的输入噪声决定了运放所能 合理处理的最小信号电平，必须考虑噪声与 输出摆幅间的折衷。
概述－运算放大器的主要参数
4 频率特性 输出电压转换速率Sr
也称为压摆率，指运算放大器在闭环增益为1时， 在额定条件下，当输入为大信号阶跃脉冲时，输出电 压的最大变化率。反映了运放对于任意输入波形的大 信号瞬态特性。一般运放的转换速率为0.5~2V/us， 高速运放可达10~100V/us。 建立时间ts
概述－分析运算放大器的一般步骤
Avd
dVo dVid
Vic 0
一般用dB表示，即定义为：20logAvd。
概述－运算放大器的主要参数
共模抑制比CMRR
运算放大器差模电压增益Avd与共模电压增益Avc之比：
CMRR 20 log Avd Avc
CMRR是标称运算放大器的一个不对称参数，且
有：
dVOS Avc 1
dVic
概述－运算放大器的主要参数
单位增益带宽fu 运放的开环增益下降到0dB（1倍）时所
对应的频率，即为运放小信号工作时的频率特 性。 大信号带宽
反映运算放大器的输入为大信号时的频率 特性，运放的频率特性中，小信号频率特性和 大信号频率特性之间不存在对应关系，有些要 求小信号带宽，但大信号特性很差，需根据运 放在系统中的作用和要求来定。
T1~T2范围内失调电压的最大值、最小值。
概述－运算放大器的主要参数
输入失调电流的温度系数dIOS/dT
运算放大器在规定工作温度范围内环境温度 每改变一度所引起的输入失调电流的变化量。
差模输入阻抗Zid
运算放大器在线性区工作时，两差模输入电 压变化vid与其对应的差分电流变化iid之比， 即Zid=vid/iid。在低频工作时，Zid可用电 阻Rid来表示，而在高频工作时，则可用Rid 与Cid并联表示。
Avd CMRR
另外，CMRR也是频率的函数，频率上升则 CMRR下降，一般情况下CMRR均指低频而言，高精 度的CMRR可达100~120dB。
概述－运算放大器的主要参数
3 输出特性： 最大输出电流IOm
运算放大器在最大输出峰－峰电压VoPP下 所能提供的最大输出电流。 输出短路电流IoS
运算放大器在同相端输入规定的直流电压 而使输出达到最大值时，输出端对地的短路电 流。大小主要与输出级的保护电路有关。
概述－运算放大器的主要参数
输入失调电流IOS
当运算放大器的输出直流电压为零时，两个输入端
所需的偏置电流的差值：IOS＝IB＋－IB－。一般
IOS为IB的5~20%。
输入偏置电流IB
当运算放大器在补偿了失调电压，使其输出电压 Vo=0时，运放两输入端所需电流的平均值。即 IB为同相端输入电流与反相端输入电流的绝对值 之和的一半。
概述－运算放大器的主要参数
电源抑制
反映运放对电源噪声的抑制能力，一般 全差分结构具有很好的电源抑制。它的 计算一般定义为：
1
ห้องสมุดไป่ตู้
PSRR( )
Ad ( )
Vo / VDD
Vio VDD
Vo
0
概述－运算放大器的主要参数
2 转移特性参数
开环直流（低频）电压增益Avd
运算放大器工作在线性区时，输出电压变化 与差分输入电压变化的比值：
运算放大器
概述－运算放大器的主要参数
1 输入特性参数
输入失调电压VOS 当运算放大器输出直流电压Vo＝0时，在运算放
大器的输入端之间所加的直流补偿电压。VOS是 标志运算放大器对称性的一个重要参数，它的大
小对于MOS输入级在±1~几十mV左右。对于
高精度、低漂移型运算放大器而言，VOS在 0.5mV以下，甚至为uV数量级。
概述－运算放大器的主要参数
开环输出阻抗Zo 在开环状态下，运算放大器工作于线性
区时，运放的输出电压与对应的电流变化之 比。在低频时，可用电阻Ro来表示。
开环差分增益Aiv 运放的开环差分增益决定了应用运放作为
反馈系统的精度。如前所述，根据应用其所需 增益可能有四个数量级的变化。
概述－运算放大器的主要参数
概述－运算放大器的主要参数
输入失调电压温度系数dVOS/dT
运算放大器在规定工作温度范围内，环境温度每 改变一度所引起的输入失调电压的变化量。由于
失调电压并不是温度的线性函数，所以一般用下
式进行计算：
VOS (VOS )max (VOS )min
T
T2 T1
上式中（VOS）max、（VOS）min分别为在
输出压摆 指运算放大器的输出电压的最大范围，大多
数带有运放的系统需很大的压摆以适应宽范围的 信号幅度。由于输出压摆与其它性能指标之间存 在着相互权衡的关系，在现代运放设计中达到大 摆幅是相当有挑战性的。 线性与谐波失真
开环运放具有相当大的非线性，在许多反馈 电路中，决定开环增益的因素是线性的要求而非 增益误差。
概述－运算放大器的主要参数
全功率带宽fp 运算放大器闭环增益为1时，在额定负
载下输入正弦信号后，在规定失真下，输出 电压达到最大幅度Vop时的最高频率。 －3dB带宽
指运放的开环电压增益Avd的半功率点的 频率，即运放的开环增益下降到低频电压增 益的时所对应的频率。这是运放小信号工作 时的频率特性。
概述－运算放大器的主要参数
共模输入阻抗Zic
运算放大器在共模输入时运放输入端对地呈
现的阻抗。在低频工作时可用Ric表示，定 义为：
Ric
2dVic
d
(
I
B
I
B
)
Vid 0
一般情况下，对于MOS运算放大器而言，
Ric与Rid近似相等(而对于双极型而言，Rid 要比Ric小得多)。
概述－运算放大器的主要参数
最大共模输入电压Vic
使运算放大器的共模抑制比比规定共 模电压下的共模抑制比下降6dB时加 在输入端的共模输入电压。
最大差模输入电压Vid
运算放大器两输入端所能承受的最大 电压。
概述－运算放大器的主要参数
输入噪声电压viN（或电流iiN）
除信号电压（电流）之外，电路器件所产生 的任何交流的干扰电压（电流）的输出都称 为电路噪声，该噪声折算到输入端称为输入 噪声，在MOS运放中主要是1/f噪声与热噪 声。运算放大器的输入噪声决定了运放所能 合理处理的最小信号电平，必须考虑噪声与 输出摆幅间的折衷。
概述－运算放大器的主要参数
4 频率特性 输出电压转换速率Sr
也称为压摆率，指运算放大器在闭环增益为1时， 在额定条件下，当输入为大信号阶跃脉冲时，输出电 压的最大变化率。反映了运放对于任意输入波形的大 信号瞬态特性。一般运放的转换速率为0.5~2V/us， 高速运放可达10~100V/us。 建立时间ts
概述－分析运算放大器的一般步骤
Avd
dVo dVid
Vic 0
一般用dB表示，即定义为：20logAvd。
概述－运算放大器的主要参数
共模抑制比CMRR
运算放大器差模电压增益Avd与共模电压增益Avc之比：
CMRR 20 log Avd Avc
CMRR是标称运算放大器的一个不对称参数，且
有：
dVOS Avc 1
dVic
概述－运算放大器的主要参数
单位增益带宽fu 运放的开环增益下降到0dB（1倍）时所
对应的频率，即为运放小信号工作时的频率特 性。 大信号带宽
反映运算放大器的输入为大信号时的频率 特性，运放的频率特性中，小信号频率特性和 大信号频率特性之间不存在对应关系，有些要 求小信号带宽，但大信号特性很差，需根据运 放在系统中的作用和要求来定。
T1~T2范围内失调电压的最大值、最小值。
概述－运算放大器的主要参数
输入失调电流的温度系数dIOS/dT
运算放大器在规定工作温度范围内环境温度 每改变一度所引起的输入失调电流的变化量。
差模输入阻抗Zid
运算放大器在线性区工作时，两差模输入电 压变化vid与其对应的差分电流变化iid之比， 即Zid=vid/iid。在低频工作时，Zid可用电 阻Rid来表示，而在高频工作时，则可用Rid 与Cid并联表示。
Avd CMRR
另外，CMRR也是频率的函数，频率上升则 CMRR下降，一般情况下CMRR均指低频而言，高精 度的CMRR可达100~120dB。
概述－运算放大器的主要参数
3 输出特性： 最大输出电流IOm
运算放大器在最大输出峰－峰电压VoPP下 所能提供的最大输出电流。 输出短路电流IoS
运算放大器在同相端输入规定的直流电压 而使输出达到最大值时，输出端对地的短路电 流。大小主要与输出级的保护电路有关。
概述－运算放大器的主要参数
输入失调电流IOS
当运算放大器的输出直流电压为零时，两个输入端
所需的偏置电流的差值：IOS＝IB＋－IB－。一般
IOS为IB的5~20%。
输入偏置电流IB
当运算放大器在补偿了失调电压，使其输出电压 Vo=0时，运放两输入端所需电流的平均值。即 IB为同相端输入电流与反相端输入电流的绝对值 之和的一半。
概述－运算放大器的主要参数
电源抑制
反映运放对电源噪声的抑制能力，一般 全差分结构具有很好的电源抑制。它的 计算一般定义为：
1
ห้องสมุดไป่ตู้
PSRR( )
Ad ( )
Vo / VDD
Vio VDD
Vo
0
概述－运算放大器的主要参数
2 转移特性参数
开环直流（低频）电压增益Avd
运算放大器工作在线性区时，输出电压变化 与差分输入电压变化的比值：
运算放大器
概述－运算放大器的主要参数
1 输入特性参数
输入失调电压VOS 当运算放大器输出直流电压Vo＝0时，在运算放
大器的输入端之间所加的直流补偿电压。VOS是 标志运算放大器对称性的一个重要参数，它的大
小对于MOS输入级在±1~几十mV左右。对于
高精度、低漂移型运算放大器而言，VOS在 0.5mV以下，甚至为uV数量级。
概述－运算放大器的主要参数
开环输出阻抗Zo 在开环状态下，运算放大器工作于线性
区时，运放的输出电压与对应的电流变化之 比。在低频时，可用电阻Ro来表示。
开环差分增益Aiv 运放的开环差分增益决定了应用运放作为
反馈系统的精度。如前所述，根据应用其所需 增益可能有四个数量级的变化。
概述－运算放大器的主要参数
概述－运算放大器的主要参数
输入失调电压温度系数dVOS/dT
运算放大器在规定工作温度范围内，环境温度每 改变一度所引起的输入失调电压的变化量。由于
失调电压并不是温度的线性函数，所以一般用下
式进行计算：
VOS (VOS )max (VOS )min
T
T2 T1
上式中（VOS）max、（VOS）min分别为在
输出压摆 指运算放大器的输出电压的最大范围，大多
数带有运放的系统需很大的压摆以适应宽范围的 信号幅度。由于输出压摆与其它性能指标之间存 在着相互权衡的关系，在现代运放设计中达到大 摆幅是相当有挑战性的。 线性与谐波失真
开环运放具有相当大的非线性，在许多反馈 电路中，决定开环增益的因素是线性的要求而非 增益误差。