第16章 集成运算放大器
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《j集成运算放大器》课件
音频信号处理
集成运算放大器可以用于音频信号的采样，将模拟信号转换为数字信号，便于数字音频处理和存储。
音频信号采样
模拟信号比较
集成运算放大器可以将模拟信号与参考电压进行比较，用于模拟电路中的比较器和触发器等电路。
模拟信号放大
集成运算放大器能够将微弱的模拟信号放大，用于驱动仪表、传感器等设备，提高测量精度和稳定性。
详细描述
总结词
共模抑制比是衡量集成运算放大器抑制共模干扰能力的重要参数。
总结词
共模抑制比表示运算放大器对共模信号的抑制能力，通常用分贝（dB）表示。高共模抑制比的运算放大器在抑制共模干扰方面性能更佳。
详细描述
集成运算放大器的选择与使用
根据应用需求，选择具有适当带宽、增益、精度和功耗的集成运算放大益是集成运算放大器最重要的参数之一，它表示输出电压与输入电压的比值。
总结词
电压增益反映了运算放大器对信号的放大能力，通常用分贝（dB）或倍数表示。一般来说，电压增益越高，放大器的性能越好。
详细描述
总结词
输入电阻和输出电阻是衡量集成运算放大器信号源和负载匹配程度的参数。
模拟信号滤波
集成运算放大器可以用于模拟信号的滤波，滤除噪声和干扰，提高信号的纯净度。
集成运算放大器能够将传感器输出的微弱信号放大，便于后续的信号处理和测量。
传感器信号放大
传感器信号线性化
传感器信号滤波
集成运算放大器可以将传感器输出的非线性信号线性化，提高测量精度和可靠性。
集成运算放大器可以用于传感器信号的滤波，滤除噪声和干扰，提高信号的可靠性和稳定性。
性能参数
考虑电路板空间限制，选择适合的封装和尺寸，以满足系统小型化的要求。
封装与尺寸
在满足性能要求的前提下，选择性价比高的产品。
集成运算放大器可以用于音频信号的采样，将模拟信号转换为数字信号，便于数字音频处理和存储。
音频信号采样
模拟信号比较
集成运算放大器可以将模拟信号与参考电压进行比较，用于模拟电路中的比较器和触发器等电路。
模拟信号放大
集成运算放大器能够将微弱的模拟信号放大，用于驱动仪表、传感器等设备，提高测量精度和稳定性。
详细描述
总结词
共模抑制比是衡量集成运算放大器抑制共模干扰能力的重要参数。
总结词
共模抑制比表示运算放大器对共模信号的抑制能力，通常用分贝（dB）表示。高共模抑制比的运算放大器在抑制共模干扰方面性能更佳。
详细描述
集成运算放大器的选择与使用
根据应用需求，选择具有适当带宽、增益、精度和功耗的集成运算放大益是集成运算放大器最重要的参数之一，它表示输出电压与输入电压的比值。
总结词
电压增益反映了运算放大器对信号的放大能力，通常用分贝（dB）或倍数表示。一般来说，电压增益越高，放大器的性能越好。
详细描述
总结词
输入电阻和输出电阻是衡量集成运算放大器信号源和负载匹配程度的参数。
模拟信号滤波
集成运算放大器可以用于模拟信号的滤波，滤除噪声和干扰，提高信号的纯净度。
集成运算放大器能够将传感器输出的微弱信号放大，便于后续的信号处理和测量。
传感器信号放大
传感器信号线性化
传感器信号滤波
集成运算放大器可以将传感器输出的非线性信号线性化，提高测量精度和可靠性。
集成运算放大器可以用于传感器信号的滤波，滤除噪声和干扰，提高信号的可靠性和稳定性。
性能参数
考虑电路板空间限制，选择适合的封装和尺寸，以满足系统小型化的要求。
封装与尺寸
在满足性能要求的前提下，选择性价比高的产品。
电子技术16章集成运算放大器
运放的输入级通常采用差分放 大电路，其输入阻抗非常高， 可以等效为无穷大。这样，信 号源内阻对信号的影响很小， 有利于减小误差和提高电路的 稳定性。
运放内部电路设计经过优化， 具有较低的噪声和失真，能够 实现高保真度的信号放大。
在一定的输入范围内，运放的 输出信号与输入信号呈线性关 系，使得运放成为线性模拟电 路的基本元件之一。
电流传输特性
差分放大电路的电流传输特性是 指输出电流与输入电流之间的关 系，通常用短路电流增益来表示 。
集成运算放大器的传输特性
开环传输特性
集成运算放大器的开环传输特性是指 在没有负反馈的情况下，输出信号与 输入信号之间的关系。
闭环传输特性
集成运算放大器的闭环传输特性是指 存在负反馈的情况下，输出信号与输 入信号之间的关系。
详细描述
开环电压增益反映了集成运算放大器对微弱信号的放大能力，其值越大，表示放大器的放大能力越强。在实际应 用中，集成运算放大器的开环电压增益通常在100分贝以上。
输入电阻和输出电阻
总结词
输入电阻和输出电阻是衡量集成运算放大器对信号的传输能力和负载驱动能力的指标。
详细描述
输入电阻表示集成运算放大器对信号源的负载能力，其值越大，对信号源的影响越小。输出电阻表示 集成运算放大器带负载的能力，其值越小，带负载能力越强。在实际应用中，输入电阻通常在兆欧级 别，而输出电阻在几百千欧左右。
输出信号失真
总结词
输出信号失真可能是由于输入信号失真、反馈电路参数不匹配或电路元件参数不匹配等 原因引起的。
详细描述
当输出信号失真时，应检查输入信号是否失真，同时调整反馈电路的参数使其与电路元 件匹配，以确保输出信号的保真度。
集成运算放大器发热严重
16章 题库——集成运放
8、_____运算电路可将方波电压转换成三角波电压。 A、微分 B、积分 C、乘法 D、除法
3
9、集成运算放大器能处理_________。 A、直流信号 B、交流信号 C、交流信号和直流信号。
10、 为使电路输入电阻高、输出电阻低，应引入________。 A、电压串联负反馈 C、电流串联负反馈 B、电压并联负反馈 D、电流并联负反馈
R1 Ui UR R2
+
+
R3 Uo DZ
图 16-1-11 12、某运算放大电路如图 16-1-12 所示，已知输入电压 Ui=2V，则输出电压
Uo=_______，Uo1=_______。
9KΩ 3KΩ Ui R 5KΩ 10KΩ + Uo1 3.3KΩ + Uo +
+
图 16-1-12 13、若要集成运放工作在线性区，则必须在电路中引入 _____反馈；若要集成运放工 作在非线性区，则必须在电路中引入_____反馈或者_______。 14、集成运放工作在线性区的特点是________等于零和________等于零；工作在非 线性区的特点：一是输出电压只具有__________________状态和净输入电流等于 ________。 15、理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”两个重要结论，理想运算放大器适用 “虚短” 结论的前提是其必需工作于 区（填“线性”或“非线性）。
16、 集成运放一般分为两个工作区，它们分别是_________。 A、正反馈与负反馈 17、现有电路： A、反相比例运算电路 D、微分运算电路 B、同相比例运算电路 C、积分运算电路 E、加法运算电路 F、减法运算电路 B、线性与非线性 C、虚断和虚短
（1）欲将正弦波电压移相+90°，应选用_______。 （2）欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用_______。 （3）欲实现 Au=-100 的放大电路，应选用______。
第16章习题_集成运放-理想集成运放例题【范本模板】
16－001、同相比例运算放大电路通常比反相运算放大电路输入阻抗 . 16—0０２、设图中Ａ为理想运放,请求出各电路的输出电压值。
（12分）U ０１ = 6 V Ｕ０2 = ６ V Ｕ03 = 4 Ｖ U 04 = １0 Ｖ U ０5 = 2 Ｖ U 06 = ２ Ｖ1６－00３、在图示电路中，设A １、A 2、A 3均为理想运算放大器,其最大输出电压幅值为±12V 。
1． 试说明A 1、A 2、Ａ3各组成什么电路?2． A １、A ２、A ３分别工作在线形区还是非线形区？3． 若输入为1V 的直流电压，则各输出端u O １、ｕO2、ｕO3的电压为多大?（10分)(1) (2) 10 k Ω2V(3) 20 k Ω2(5)2 o5(6)2 20 k Ω1．Ａ1组成反相比例电路，A 2组成过零比较器，A 3组成电压跟随器； 2．A 1和A 3工作在线性区,Ａ2工作在非线性区; 3．u Ｏ1 = —10V,u Ｏ２ = -１2Ｖ，u O3 = -6Ｖ。
ﻬ１6-3０1、试求图P7.8所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。
图P7。
8解:在图示各电路中,集成运放的同相输入端和反相输入端所接总电阻均相等。
各电路的运算关系式分析如下:(ａ)f f fO I1I2I3I1I2131212(1)225//R R R u u u u u u u R R R R =-⋅-⋅++⋅=--+ (ｂ）3f f f 2O I1I2I3I1I2131123123(1)(1)1010R R R R R u u u u u u u R R R R R R R =-⋅++⋅++⋅=-++++(ｃ))( 8)(I1I2I1I21fO u u u u R R u -=-= （ｄ)3f f f 4fO I1I2I3I41212431243I1I21314(1)(1)////202040R R R R R R u u u u u R R R R R R R R R R u u u u =-⋅-⋅++⋅++⋅++=--++16—３０２、在同相输人加法电路如图题８.1.1所示,求输出电压o v ；当R 1=R 2＝R 3=R f 时,o v =?解 输出电压为P f O v R R v ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=31ﻩﻩ式中 21121212P S S R R v v v R R R R =+++ﻩ即)(112112213S S f O v R v R R R R R v +⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 若f R R R R ===321,则21S S O v v v +=１6—3０４、 电路如图题8.1。
集成运算放大器讲课版
多功能与智能化
集成运算放大器正朝着多功能 和智能化方向发展，以满足复 杂系统的需求。
集成多种功能如滤波、比较、 转换等，实现单片集成多功能 电路。
智能化功能如自适应增益控制、 自校准等，提高集成运算放大 器的使用便利性和性能稳定性。
感谢您的观看
THANKS
温度测试
在不同温度下测试放大器的性能，以确保其 在工作温度范围内性能稳定。
环境测试
对放大器进行抗干扰、防静电等环境测试， 以确保其在实际应用中的可靠性。
06
集成运算放大器的发展趋势 与展望
低功耗与高效率
随着节能减排需求的日益增长，低功耗集成运算放大器已成 为研究热点。通过优化电路结构和采用低功耗工艺，降低集 成运算放大器的功耗，提高其能效。
稳定性问题
合理选择反馈电阻和电容，调整电路参数可 以提高稳定性。
噪声问题
优化电路设计、选择低噪声的集成运算放大 器和加强电源滤波可以减小噪声。
输出饱和
适当减小输入信号或调整放大倍数可以避免 输出饱和。
05
集成运算放大器的设计与制 作
设计流程
确定应用需求
选择合适的工艺和芯片结构
根据电路需求，确定放大器的性能参数， 如带宽、增益、输入/输出阻抗等。
度等参数的集成运算放大器。
电源电压
考虑电源电压的范围，确保集 成运算放大器能够正常工作。
封装形式
根据应用需求选择合适的封装 形式，如DIP、SOP、SOIC等 。
成本
在满足性能要求的前提下，选 择性价比高的集成运算放大器
。
使用注意事项
电源滤波
在电源接入集成运算放大器前，应加 装滤波电容，以减小电源噪声对电路 的影响。
件，并确保元件的精度和可靠性。
电工学 第六版 秦曾煌 课后习题答案 16
第16.2.22题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
第16.2.25题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
第16.3节 运算放大器在信号处理方面的应用 . . . . . . . . . . . . . . . 13
uo由0上升到10V 所需时间为
t
=
uo 10
=
10 10
s
=
1s
16.2.18
按下列运算关系式画出运算电路，并计算各电阻值： (4)uo = 0.5ui；(5)uo = 2ui2 − ui1。已知RF = 10kΩ。 [解]
(4) 电路如图10所示
uo
=
−
R1 R1
uo1
=
−
R1 R1
(−
RF R1
图 9: 习题16.2.17图
由A1可得
uo1 =
1
+
RF R1
R2
R3 +
R3
ui2
−
RF R1
ui1
=
RF R1
(ui2 − ui1) =
20 10
(1
−
1.1)V
= −0.2V
由A2可得
uo
=
−
1 R4CF
uo1dt
=
−
uo1 R4CF
t
=
20
×
0.2 103 × 1
×
10−6
t
V
=
10t V
16.2.20
在教材图16.2.9所示的积分运算电路中，如果R1 = 50kΩ，CF = 1µF ，ui如 图12(a)所示，试画出输出电压uo的波形。 [解]
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
电工学：第16章 集成运算放大器
第三代产品的输入级采用了超管， 值高达1000～5000倍，而且版图设计 考虑了热效应的影响，从而减小了失调电压、失调电流及它们的温漂，增大了 共模抑制比和输入电阻。典型产品有AD508、MC1556、国产的F1556、F030等
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。典型产品有 HA2900、SN62088、国产的5G7650等。
第一代产品基本沿用了分立元件放大电路的设计思想,采用了集成数字电 路的制造工艺，利用少量横向PNP管,构成以电流源做偏置电路的三级直接耦合 放大电路。但是，它各方面性能都远远优于分立元件电路，满足了一般应用的 要求。典型产品有A709、国产的F003、5G23等。
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 了明显的提高，各方面性能指标比较均衡，因此属于通用型运放，应用非常 广泛。典型的产品有A741、LM324、国产的F007、F324、5G24等。
由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件， 用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化, 为此，后 面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。
27
2. 电压传输特性 uo= f (u+- u-)
+Uo(sat) uo
理想特性
线性区
u–
u+– u– u+
O
实际特性
饱和区
–+
uo
+
–Uo(sat) 线性区： uo = Auo(u+– u–)
uO
对地电位
偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。
输入级：前置级，多采用带恒流源的差分放大电路。 要求ri大，Ad大， Ac小，输入端耐压高。
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。典型产品有 HA2900、SN62088、国产的5G7650等。
第一代产品基本沿用了分立元件放大电路的设计思想,采用了集成数字电 路的制造工艺，利用少量横向PNP管,构成以电流源做偏置电路的三级直接耦合 放大电路。但是，它各方面性能都远远优于分立元件电路，满足了一般应用的 要求。典型产品有A709、国产的F003、5G23等。
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 了明显的提高，各方面性能指标比较均衡，因此属于通用型运放，应用非常 广泛。典型的产品有A741、LM324、国产的F007、F324、5G24等。
由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件， 用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化, 为此，后 面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。
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2. 电压传输特性 uo= f (u+- u-)
+Uo(sat) uo
理想特性
线性区
u–
u+– u– u+
O
实际特性
饱和区
–+
uo
+
–Uo(sat) 线性区： uo = Auo(u+– u–)
uO
对地电位
偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。
输入级：前置级，多采用带恒流源的差分放大电路。 要求ri大，Ad大， Ac小，输入端耐压高。
电工学(第七版)_秦曾煌_全套课件_16.集成运算放大器-1
大器, 并掌握其基本分析方法；
3. 理解用集成运算放大器组成的比例、加减、微分和
积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作
原理； 4. 理解电压比较器的工作原理和应用。
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16.1 集成运算放大器的简单介绍
集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多 级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的 一种模拟集成电路。 集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之 间的联接同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不 可分的整体。 集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可 靠性高、价格低。 按集成度 小、中、大和超大规模 集成电路分类 按导电类型 双、单极性和两种兼容 按功能 数字和模拟
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16.1.2 电路的简单说明
输入级 中间级 偏置 电路 输出级
运算放大器方框图
输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干 扰信号，都采用带恒流源的差分放大器 。 中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源 的共发射极放大电路构成。 输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载 能力强，一般由互补功率放大电路或射极输出器构成。 偏置电路: 一般由各种恒流源等电路组成
因要求静态时u+、u对地 电阻相同， 所以平衡电阻R2 = R1//RF
u u u0 R1 RF RF uo (1 )ui R1 uo RF Auf 1 ui R1
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结论：
(1) Auf 为正值，即 uo与 ui 极性相同。因为 ui 加
16.1.3 主要参数
1. 最大输出电压 UOM 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。 2. 开环差模电压增益 Auo 运算放大器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 愈小愈好 4. 输入失调电流 IIO 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM 运算放大器所能承受的共模输入电压最大值。超出此 值,运算放大器的共模抑制性能下降,甚至造成器件损坏。
第16章集成运算放大器精品PPT课件
（下）
第16章 集成运算放大器
第16章 集成运算放大器
16.1 集成运算放大器的简单介绍 16.2 运算放大器在信号运算方面的运用 16.3 运算放大器在信号处理方面的运用 16.5 使用运算放大器应注意的几个问题
本章要求：
1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想
u0
(1
RF R1
)ui
结论：
① Auf 为正值，即 uo与 ui 极性相同。∵ ui 加 在同相输入端。
② Auf只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。
③ Auf ≥ 1 ，不能小于 1 。 ④ u- = u+ ≠ 0 ，反相输入端不存在“虚地”现象。
当 R1= 或 RF = 0 时， uo = ui ， Auf = 1，
② i+= i– 0 ，仍存在“虚断”现象
16.2 运算放大器 在信号运算方面的运用
16.2.1 比 例 电 路 16.2.2 加 法 运 算 电 路 16.2.3 减 法 运 算 电 路 16.2.4 积 分 运 算 电 路 16.2.5 微 分 运 算 电 路
16.2.1 比例运算
1. 反相比例运算
（1）电路组成 if RF
+ ui
i1
R1
i–
– +
+
– R2 i+
+ u–o
（2）电压放大倍数
∵ 虚断，i+= i– = 0 ，
∴ i1 if
i1
ui
u R1
if
u u0 RF
∵ 虚短 ∴ u– = u+ = 0， 称反相输入端“虚
第16章 集成运算放大器
第16章 集成运算放大器
16.1 集成运算放大器的简单介绍 16.2 运算放大器在信号运算方面的运用 16.3 运算放大器在信号处理方面的运用 16.5 使用运算放大器应注意的几个问题
本章要求：
1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想
u0
(1
RF R1
)ui
结论：
① Auf 为正值，即 uo与 ui 极性相同。∵ ui 加 在同相输入端。
② Auf只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。
③ Auf ≥ 1 ，不能小于 1 。 ④ u- = u+ ≠ 0 ，反相输入端不存在“虚地”现象。
当 R1= 或 RF = 0 时， uo = ui ， Auf = 1，
② i+= i– 0 ，仍存在“虚断”现象
16.2 运算放大器 在信号运算方面的运用
16.2.1 比 例 电 路 16.2.2 加 法 运 算 电 路 16.2.3 减 法 运 算 电 路 16.2.4 积 分 运 算 电 路 16.2.5 微 分 运 算 电 路
16.2.1 比例运算
1. 反相比例运算
（1）电路组成 if RF
+ ui
i1
R1
i–
– +
+
– R2 i+
+ u–o
（2）电压放大倍数
∵ 虚断，i+= i– = 0 ，
∴ i1 if
i1
ui
u R1
if
u u0 RF
∵ 虚短 ∴ u– = u+ = 0， 称反相输入端“虚
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u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
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
即 u+= u– ,称“虚短”
电压传输特性
(2) 输入电流约等于 0
16.2.1 比例运算
1.反相比例运算 (1) 电路组成
if RF
i1 R1 i–
+ ui
– +
+
+
uo
–
R2 i+
–
(2) 电压放大倍数
因虚断，i+= i– = 0 ，
所以 i1 if
i1
ui
u R1
if
u uo RF
因虚短, 所以u–=u+= 0，
称反相输入端“虚
地”— 反相输入的重要
特点
因要求静态时u+、 u– 对地电阻同， 所以平衡电阻 R2 = R1 // RF
反相器
结论：反相比例放大电路
(1) Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加在反相输入端。
(2) Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本
身参数无关。
(3) | Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。
1. 最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。
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。
16.1.4 理想运算放大器及其分析依据
在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理
想的运算放大器。理想化的主要条件：
1. 开环电压放大倍数 2. 开环输入电阻 3. 开环输出电阻 4. 共模抑制比
Auo
rid ro 0
KCMRR
由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，
用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化, 为此,
1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义； 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想
运算放大器并掌握其基本分析方法； 3. 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和
积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器 的工作原理； 4. 理解电压比较器的工作原理和应用。
16.1 集成运算放大器的简单介绍
集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之 间的联接同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不 可分的整体。
集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可 靠性高、价格低。
按集成度 小、中、大和超大规模 集成电路分类 按导电类型 双、单极性和两种兼容
按功能 数字和模拟
16.1.1 集成运算放大器的特点
1. 元器件参数的一致性和对称性好； 2. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流 源代替，电位器需外接； 3. 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电 容、电感 和变压器均需外接； 4. 二极管多用三极管的发射结代替。
(4) 因u–= u+= 0 ， 所以反相输入端“虚地”。 (5) 电压并联负反馈，输入、输出电阻低。
例: 电路如下图所示，已知 R1= 10 k ，RF = 50 k 。
求: 1. Auf 、R2 ；
2. 若 R1不变, 要求Auf为 – 10, 则RF 、 R2 应为多少？
RF
解：1. Auf = – RF R1
后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。
16.1.4 理想运算放大器及其分析依据
2. 电压传输特性 uo= f (ui) +Uo(sat) uo
理想特性
线性区
u–
u+– u– u+
–+
uo
+
O
实际特性
饱和区
理想运算放大器图形符号
–Uo(sat)
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
第16章 集成运算放大器
16.1 集成运算放大器的简单介绍 16.2 运算放大器在信号运算方面的应用 16.3 运算放大器在信号处理方面的应用 16.4 运算放大器在波形产生方面的应用 16.5 运算放大器在信号测量方面的应用 16.6 使用运算放大器应注意的几个问题
第16章 集成运算放大器
本章要求
(2) i+= i– 0,仍存在“虚断”现象
16.2 运算放大器在信号运算方面的运用
集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器 件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、 加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和 除法等运算。
运算放大器工作在线性区时，通常要引入深度 负反馈。所以，它的输出电压和输入电压的关系基 本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数，而与 运算放大器本身的参数关系不大。改变输入电路和 反馈电路的结构形式，就可以实现不同的运算。
偏置电路: 由镜像恒流源等电路组成
信号传 输方向
实际运放开环
反相
+UCC 电压放大倍数
输入端
u–
u+
同相 输入端
Auo
– +
+
–UEE
uo 输出端
(a)
+UCC输出
87 6 5 F007
12 3 4 U- U+ -UCC
(b)
集成运算放大器的管脚和符号 (a) 符号; (b)引脚
16.1.3 主要参数
各类型号集成芯片
16.1.2 电路的简单说明
输入级 中间级
输出级
偏置 电路
运算放大器方框图
输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干 扰信号，都采用差分放大器 。
中间级：要求电压放大倍数高。常采用共发射极 放大电路构成。
输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载 能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。
即 i+= i– 0 ,称“虚断”
Auo越大，运放的 线性范围越小，必
须加负反馈才能使
其工作于线性区。
4. 理想运放工作在饱和区的特点
电压传输特性
uo +Uo(sat)
饱和区
O
u+– u–
–Uo(sat)
(1) 输出只有两种可能, +Uo(sat) 或–Uo(sat) 当 u+> u– 时， uo = + Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat) 不存在 “虚短”现象
+ ui
R1
–
+
+
+ uO
–
R2
–
= –50 10 = –5 R2 = R1 RF
=10 50 (10+50)
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
即 u+= u– ,称“虚短”
电压传输特性
(2) 输入电流约等于 0
16.2.1 比例运算
1.反相比例运算 (1) 电路组成
if RF
i1 R1 i–
+ ui
– +
+
+
uo
–
R2 i+
–
(2) 电压放大倍数
因虚断，i+= i– = 0 ，
所以 i1 if
i1
ui
u R1
if
u uo RF
因虚短, 所以u–=u+= 0，
称反相输入端“虚
地”— 反相输入的重要
特点
因要求静态时u+、 u– 对地电阻同， 所以平衡电阻 R2 = R1 // RF
反相器
结论：反相比例放大电路
(1) Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加在反相输入端。
(2) Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本
身参数无关。
(3) | Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。
1. 最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。
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。
16.1.4 理想运算放大器及其分析依据
在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理
想的运算放大器。理想化的主要条件：
1. 开环电压放大倍数 2. 开环输入电阻 3. 开环输出电阻 4. 共模抑制比
Auo
rid ro 0
KCMRR
由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，
用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化, 为此,
1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义； 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想
运算放大器并掌握其基本分析方法； 3. 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和
积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器 的工作原理； 4. 理解电压比较器的工作原理和应用。
16.1 集成运算放大器的简单介绍
集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之 间的联接同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不 可分的整体。
集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可 靠性高、价格低。
按集成度 小、中、大和超大规模 集成电路分类 按导电类型 双、单极性和两种兼容
按功能 数字和模拟
16.1.1 集成运算放大器的特点
1. 元器件参数的一致性和对称性好； 2. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流 源代替，电位器需外接； 3. 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电 容、电感 和变压器均需外接； 4. 二极管多用三极管的发射结代替。
(4) 因u–= u+= 0 ， 所以反相输入端“虚地”。 (5) 电压并联负反馈，输入、输出电阻低。
例: 电路如下图所示，已知 R1= 10 k ，RF = 50 k 。
求: 1. Auf 、R2 ；
2. 若 R1不变, 要求Auf为 – 10, 则RF 、 R2 应为多少？
RF
解：1. Auf = – RF R1
后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。
16.1.4 理想运算放大器及其分析依据
2. 电压传输特性 uo= f (ui) +Uo(sat) uo
理想特性
线性区
u–
u+– u– u+
–+
uo
+
O
实际特性
饱和区
理想运算放大器图形符号
–Uo(sat)
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
第16章 集成运算放大器
16.1 集成运算放大器的简单介绍 16.2 运算放大器在信号运算方面的应用 16.3 运算放大器在信号处理方面的应用 16.4 运算放大器在波形产生方面的应用 16.5 运算放大器在信号测量方面的应用 16.6 使用运算放大器应注意的几个问题
第16章 集成运算放大器
本章要求
(2) i+= i– 0,仍存在“虚断”现象
16.2 运算放大器在信号运算方面的运用
集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器 件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、 加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和 除法等运算。
运算放大器工作在线性区时，通常要引入深度 负反馈。所以，它的输出电压和输入电压的关系基 本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数，而与 运算放大器本身的参数关系不大。改变输入电路和 反馈电路的结构形式，就可以实现不同的运算。
偏置电路: 由镜像恒流源等电路组成
信号传 输方向
实际运放开环
反相
+UCC 电压放大倍数
输入端
u–
u+
同相 输入端
Auo
– +
+
–UEE
uo 输出端
(a)
+UCC输出
87 6 5 F007
12 3 4 U- U+ -UCC
(b)
集成运算放大器的管脚和符号 (a) 符号; (b)引脚
16.1.3 主要参数
各类型号集成芯片
16.1.2 电路的简单说明
输入级 中间级
输出级
偏置 电路
运算放大器方框图
输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干 扰信号，都采用差分放大器 。
中间级：要求电压放大倍数高。常采用共发射极 放大电路构成。
输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载 能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。
即 i+= i– 0 ,称“虚断”
Auo越大，运放的 线性范围越小，必
须加负反馈才能使
其工作于线性区。
4. 理想运放工作在饱和区的特点
电压传输特性
uo +Uo(sat)
饱和区
O
u+– u–
–Uo(sat)
(1) 输出只有两种可能, +Uo(sat) 或–Uo(sat) 当 u+> u– 时， uo = + Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat) 不存在 “虚短”现象
+ ui
R1
–
+
+
+ uO
–
R2
–
= –50 10 = –5 R2 = R1 RF
=10 50 (10+50)