集成运算放大器知识介绍

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集成运算放大器全解

集成运算放大器全解
集成运算放大器的基本概念
集成运放是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路。

1. 集成电路的特点
(1)在集成电路工艺中还难于制造电感元件和大容量电容，因此采用直接耦合。

(2)运算放大器的输入级都采用差分放大电路，其特点是输入电阻
高、抗干扰能力强、零漂小。

(3)在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替电阻。

(4)集成电路中的二极管都采用晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。

2. 集成运算放大器的符号、管脚

3. 集成运放的基本特性
理想化的条件：(1)开环电压放大倍数Ao → ∞(2)差模输入电阻 ri → ∞(3)开环输出电阻ro → 0
4. 集成运放的电压传输特性

5. 理想运放的分析特点
理想运放工作在非线性区的分析依据
集成运算放大器在信号运算方面的应用1.反相输入放大电路
2.同相输入放大电路

电压跟随器:

3. 加法运算电路
4.差分运算电路
例题:电路如图所示，试求出电路输出电压uo的值。

集成运算放大器在信号处理方面的应用
1. 有源滤波器
所谓滤波器，就是一种选频装置，它允许信号的一部分频率分量通过而抑制另一部分频率分量。

2. 电压比较器
在自动控制系统中，如果要对一个模拟信号与另一个模拟信号的大小进行比较。

按比较的结果来决定执行机构的动作，则需要用比较器来完成。

第六章集成运算放大器

偏置电路是为集成运算放大器的输入级、中间级和输出级电路提供静态偏置电流，设置合适的静态工作点。运算放大器的图形符号如图6-2所示，其中反相输入端用“-”号表示，同相输入端用“+”号表示。器件外端输入、输出相应地用N、P和O表示。
图6-2 运算放大器的图形符号
二、集成运算放大器的主要参数 1. 开环差模电压放大倍数 uo 开环差模电压放大倍数A
图6-4 反馈信号在输出端的取样方式（a）电压反馈（b）电流反馈
（4）串联反馈和并联反馈—─反馈的方式如果反馈信号与输入信号以串联的形式作用于净输入端，这种反馈称为串联反馈，如图6-5（a）所示。如果反馈信号与输入信号以并联的形式作用于净输入端，这种反馈称为并联反馈，如图6-5（b）所示。可用输入端短路法判别，即将放大电路输入端短路，如短路后反馈信号仍可加到输入端，则为串联反馈，如短路后反馈信号仍无法到输入端，则为并联反馈。
图6-7 放大电路的传输特性1—闭环特性 2—开环特性
(3)展宽了通频带放大器引入负反馈后，虽然放大倍数降低了，但放大器的稳定性得以提高，由于频率不同而引起的放大倍数的变化也随之减小。在不同的频段放大倍数的下降幅度不同，中频段下降的幅度较大，而在低频段和高频段下降的幅度较小，结果使放大器的幅频特性趋于平缓，即展宽了通频带。
(4)改变了输入输出电阻负反馈对输入电阻的影响取决于反馈信号在输入端的连接方式。并联负反馈是输入电阻减小，串联负反馈是输入电阻增大。负反馈对输出电阻的影响取决于反馈信号在输出端的取样方式。电压负反馈是输入电阻减小，电流负反馈是输入电阻增大。电压负反馈有稳定输出电压的作用，电流负反馈有稳定输出电流的作用。电压串联负反馈使电压放大倍数下降，稳定了输出电压，改善了输出波形，增大了输入电阻，减小了输出电阻，扩展了通频带。电压并联负反馈使电压放大倍数下降，稳定了输出电压，改善了输出波形，减小了输入电阻，减小了输出电阻，扩展了通频带。电流串联负反馈使电压放大倍数下降，稳定了输出电流，改善了输出波形，增大了输入电阻，增大了输出电阻，扩展了通频带。电流并联负反馈使电压放大倍数下降，稳定了输出电流，改善了输出波形，减小了输入电阻，增大了输出电阻，扩展了通频带。

集成放大器

6. 嘱所有人不得接触病人及病床，呼叫 “准备除颤”，电极板紧贴皮肤上一并页加下压一页同返回
第一节心脏除颤仪
再次观察除颤效果，是否恢复窦性心律，以及神志、生命体征、皮肤情况，若恢复窦性心律，给予持续心电监护。
8. 协助病人取适宜体位，清洁皮肤，安慰病人，整理床单位。
9. 关闭电源，开关置OFF位置，清洁电极板和仪器，充电备用。洗手、记录。
上一页返回
9.2 放大电路中的负反馈
9. 2. 1反馈的基本概念
1.反馈的概念前面各章讨论放大电路的输人信号与输出信号间的关系时.只
涉及输人信号对输出信号的控制作用.这称做放大电路的正向传输作用。然而.放大电路的输出信号也可能对输人信号产生反作用。简单地说.这种反作用就叫做反馈。引入反馈的放大电路称为反馈放大电路.它由基本放大电路、反馈网络、输出取样、输人求和四部分组成一个闭合环路.称为反馈环路只有一个反馈环路组成的放大电路.称为单环反馈放大电路.如图9-4所示。其中.x1是输人信号;x0是输出信号;xF是反馈信号;xID是净输人信号。这些电量可以是电压. 也可以是电流。
R波无关，放电由人工控制，可发生在心
动周期的任何时期，按下放电开关即可放
电。心脏除颤仪开机后自动默认为非同步
状态，室颤、室扑急救时切记采用非同步
模式。
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第一节心脏除颤仪
心搏骤停（sudden cardiac arrest， SCA）是临床急救医学中最紧急、最严重的心脏急症，就心搏骤停时的ECG表现形式而言，72％~80％以上为心室颤动。电除颤是抢救因室颤而致心搏骤停病人最有效的方法。而电除颤的时机是治疗心室颤动的关键，每延迟除颤时间1min，复苏的成功率将下降7％~10％。在心搏骤停发生1min、5min、7min、9min、 12min分钟内行电除颤，病人存活率分别为90％、50％、30％、10％和上一2页％下~一5页％。返回

集成运算放大器相关知识

集成运算放大器相关知识集成运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种电子设备，可以放大输入信号并输出放大后的信号。

它在电子电路中广泛应用，是现代电子技术的重要组成部分。

本文将介绍集成运算放大器的基本原理、特性和应用。

一、基本原理集成运算放大器是由多个晶体管和其他电子元件组成的集成电路芯片。

它的核心部分是差分放大器，由输入级、中间级和输出级组成。

差分放大器能够将输入信号放大并进行相位反转，使得放大后的信号与输入信号之间具有特定的幅度和相位关系。

集成运算放大器具有两个输入端和一个输出端。

其中，一个输入端称为非反相输入端（+），另一个输入端称为反相输入端（-）。

通过调节输入端的电压，可以控制输出端的电压。

当输入端的电压差为零时，输出端的电压为零；当输入端的电压差增大时，输出端的电压也相应增大。

二、特性1. 增益：集成运算放大器具有很高的增益。

通常情况下，它的增益可达几万甚至几十万倍。

这使得它能够将微弱的输入信号放大到足够大的幅度，以便进行后续处理或驱动其他设备。

2. 输入阻抗：集成运算放大器的输入阻抗很大，通常为几兆欧姆。

这意味着它可以接受来自外部电路的信号而对其产生很小的影响，从而保持信号的稳定性。

3. 输出阻抗：集成运算放大器的输出阻抗很小，通常为几十欧姆。

这意味着它能够提供足够大的输出电流，以驱动其他负载电路。

4. 带宽：集成运算放大器的带宽是指它能够放大的频率范围。

一般来说，带宽越大，放大器能够处理的高频信号越多。

常见的集成运算放大器的带宽在几百千赫至几百兆赫之间。

5. 偏置电压：集成运算放大器的输入端存在一个偏置电压。

当输入信号为零时，输出信号也不为零，而是存在一个偏置电压。

这是由于集成运算放大器内部元件的不匹配造成的。

三、应用1. 模拟电路：集成运算放大器常用于模拟电路中，如滤波器、放大器、振荡器等。

它可以对信号进行放大、滤波、调制等处理，使得信号能够适应不同的应用场景。

集成运算放大器的基础知识-图解

1、接线正确 2、元件成型规则、排列整齐 3、焊点无毛糙，无漏焊、虚焊 4、调试成功，LED1、LED2能正常报警 5、会使用万用表、示波器进行测量 6、按规定进行操作，安全文明生产
以上有不当之处，请大家给与批评指正，谢谢大家！
24
当 Rf 0
或 R1 ,
u0 ui （6-6）
称为电压跟随器，电路如图6-9所示。
R2 + uI -
-
+
+
+
uo
-
图6-9 电压跟随器
6.2.1集成运算放大器的线性应用
2.其他几种运算
集成运放其它几种运算应用如表6-2所示，用“虚短”“虚断”概念，同样可分析出结论.
6.2.1集成运算放大器的线性应用
数为无穷大。
图6-5 理想集成放大器的图形符号
6.1.2理想集成运放
2理想集成运放工作特性
U O(sat ) uo
O
uI
非线性区
U O(sat ) 非线性区
线性区
实际集成运放
uo U O(sat )
O
uI
U O(sat )
理想集成运放
图6-6 集成运放的电压传输特性
6.1.2理想集成运放
压为UFM
=2.3V，取工作电流为IF 2
=12mA,则
R24=
VCC UF 2 (13 2.3)V 0.624K
Ω
IF 2
12mA
取R24=680Ω。 R21、R22由下式估算： R21 10V UT1 2.5V
R21 R22
取R21=10.0KΩ,则R22=30.0 KΩ。
2. 电路安装
6.2集成运算放大器的应用

集成运算放大器

A/D转换方法
– 计数法速度慢 – 双积分式A/D转换器精度高、干扰小速度慢 – 逐次逼近式A/D转换器原理同计数式相似，只是从最高位开始，通过试探值来计数。
例1：ADC0804 （8位,100us,转换精度 ±1LSB,内带可控三态门）。

例2：ADC570 (输入电压：0~10V 或 -5V~+5V）

例3. 8位以上A/D转换器和系统连接。 ADC1210：12位，100us，启动端SC，结束转换CC。

例4. ADC0809: 逐次逼近式8通道8位ADC。

同时有模拟电路和数字电路的系统中地线的连接
模拟电路 ADC DAC 数字电路
模拟电路 AGND
数字电路 DGND
模拟地
公共接地点
if RF
R1 R2
R3 RP
－＋
u0
ui 1 ui 2 ui 3 uo R1 R2 R3 Rf 可得： uo R f ( ui 1 ui 2 ui 3 ) R1 R2 R3 若R1=R2=R3=R，则 u R f ( u u u ) o i1 i2 i3 R
集成运算放大器
1．集成运算放大器概述
集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，一般由四部分组成：
输入级：一般是差动放大器，利用其对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和电路性能，输入级有反相输入端“-”、同相输入端“+”两个输入端；中间级：的主要作用是
3、差动比例运算电路
R1=R2，R’=RF Uo=-RF/R1(Ui1-Ui2)
差动比例运算电路又称减法运算电路

集成运算放大器的基本知识

1. 开环差模电压增益 Aod
Aod 是指运放在无外加反馈的情况下的直流差模增益，一般用对数
表示，单位为分贝。它的定义为：
Aod
20lg
U O U U
开环差模增益是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望其为
无穷大。事实上一般为100dB左右，高质量的运放可达140dB以
上。
2. 输入失调电压 U IO
它的定义是，为了是输出的电压为零，再输入端所需要加的补偿电压，其数值表征了输入级差分对管 U BE 失配的程度，在一定
程度上也反映了温飘的大小。
3. 输入失调电压温飘 U IO
它工作范围内的温度系数，是衡量运放
问票的重要指标。一般运放为梅毒10-20 V。这个指标往往比
集成运放的输出级基本上都采用各种形式的互补对称电路，并通常有适当的过载保护电路。
定义为开环差模电压增益与开环共模电压增益之比，一般也用对数表示，即：
KCMR
20 lg
Aod Aoc
这个指数用于衡量运放抑制温飘能力，多数运放的共模抑制比在80dB以上，高质量的可达160dB。
9. 最大共模输入电压U Icm
表示继承运放输入端所能承受的最大共模电压。如果查过辞职，运放的共模抑制性能将显著恶化。
10. 最大差模输入电压U Idm
这是集成运放反向输入端与同相输入端之间能承受的最大电压。若超过这个限度，输入级差分对管中的一个管子的发射结可能被反向击穿。
11. -3dB带宽 f H
表示 Aod 下降3dB时的频率。一般运放其值较低，只有几赫
至几千赫。
12. 单位增益带宽BWG
指Aod 降至0dB时的频率，即此时开环差模电压放大系数等于1。

电工电子技术基础第9章集成运算放大器

在图9.6（b）所示的电路中，设输入电压ui的瞬时极性为⊕，输出电压uo的瞬时极性亦为⊕。uo经电阻RF和R1分压后得反馈电压uf，uf的瞬时极性为⊕。由净输入电压ud = ui －uf，可知ud < ui，净输入电压减小，故电路引入的是负反馈。
在图9.6（c）所示的电路中，假设输入电压ui的瞬时极性为⊕，因输入信号是加在集成运放的反相输入端，输出电压uo的瞬时极性为，此时反相输入端的电位高于输出端的电位，反馈电流if方向如图所示，则净输入电流 id ii if ，即净输入电流减小，该电路引入的是负反馈。
性；再根据输出信号的极性判别出反馈信号的极性，若反馈信号使净输入信号增加，为正反
馈；若反馈信号使净输入信号减小，则为负反馈。
+
Rp
ui ud
RF
uf R1
Rp
ui
uo
ud
+ + __
RF
uf R1
+ ++
+ +
_
+
+
R1
if RF
uo
ui
ii id
uo
Rp
_
+
+_ +
_+ +
_
（a）正反馈
（b）负反馈
2 电压反馈和电流反馈的判别若反馈量与输出电压成正比，称为电压反馈；若反馈量与输出电流成正比，
则称为电流反馈。判别方法可采用负载短路法。假设将放大器输出端的负载短路，使输出电压为0，若反馈信号也为0，则为电压反馈，否则就是电流反馈。
图9.7（a）所示的电路中，如果把负载短路，则uo等于0，这时反馈信号uf 也为0，所以是电压反馈。因此该放大电路中引入的反馈为电压串联负反馈。图 9.7（b）所示的电路中，若把负载短路，反馈信号if仍然存在，所以是电流反馈。

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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
K CMRR
由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，
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。
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。
2020/7/14
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9.1 集成运算放大器概述
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。
输入信号输出信号反馈信号
X d — 净输入信号
净输入信号：X d X i X f
若三者同相，则Xd = Xi - Xf , 即Xd < Xi , 此时,反
馈信号削弱了净输入信号, 电路为负反馈。
若 Xd > Xi ，即反馈信号起了增强净输入信号的作用则为正反馈。
2020/7/14
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uo= (VC1－VC1 )－(VC2 + VC１ ) =－2 VC1 即对差模信号有放大能力。
2020/7/14
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(3) 比较输入 ui1 、ui2 大小和极性是任意的。例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV
可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV ui2 = 8 mV － 2 mV
uoRS
– es+–
+ ui
–
通过R+EUCC
将输出电压
反+馈C2到输入
+
RE
RL uo
–
2020/7/14
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1. 反馈的定义
X i
A
X o
比较环节基本放大电路
X i + X di
A
–
X f
F
反馈电路 (b) 带反馈
X o
(a)不带反馈
XXX oif
— — —
2020/7/14
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9.1.3 集成运放的工作原理
反相输入端
T3
1
ui+
T1
T2
2
同相输入端
2020/7/14
IS 输入级
中间级
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+UCC
T4 输出端
T5
3
+uo
输出级 -UEE
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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
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。
2020/7/14
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电压传输特性 uo= f (ui) +Uo(sat) uo
理想特性
线性区
u+– u–
O
饱和区
u–
–+
uo
u+
+
理想运算放大器图形符号
–Uo(sat)
对零点漂移的抑制水平。
2020/7/14
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2. 信号输入 RB
+
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+UCC +
差模信号ui1 是有用信–号
RE
ui2
+–EE
–
(2) 差模信号 ui1 = – ui2 大小相等、极性相反
uid = ui1 – ui2 两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，
2020/7/14
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9. 1. 2 差动放大电路
1、电路组成
RB +
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+UCC +
ui1
RE
ui2
–
+–EE
–
RE的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。 EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。电位器 RP : 起调零作用。
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，一般由互补对称电路或射极输出器构成。
偏置电路: 由镜像恒流源等电路组成
共模信号的能力越强。
2020/7/14
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若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数
输出电压
Ac = 0 uo = Ad （ui1 － ui2 ） = Ad uid
若电路不完全对称，则 Ac 0，实际输出电压 uo = Ac uic + Ad uid
即共模信号对输出有影响。
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
2020/7/14
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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
9.1.1 集成运放的组成
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。
2020/7/14
各类型号集成芯片
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即 u+= u– ,称“虚短”
电压传输特性
(2) 输入电流约等于 0
uo +Uo(sat)
即 i+= i– 0 ,称“虚断”
线性区
O
u+– u–
Auo越大，运放的线性范围越小，必
–Uo(sat)
须加负反馈才能使其工作于线性区。
2020/7/14
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理想运放工作在饱和区的特点
第9章集成运算放大器
9.1 集成运算放大器概述 9.2 放大电路中的负反馈 9.3 运算放大器在信号运算方面的应用 9.4 运算放大器在信号处理方面的应用 9.5 运算放大器在信号产生方面的应用
2020/7/14
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第9章集成运算放大器
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
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
2020/7/14
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9.1.3 集成运放的特性
1. 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。
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（2）交流反馈与直流反馈
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引入直引入交
反馈只对交流信号起作用流，负称反为交流流负反反馈。反馈只对直流起作用，称馈为的直目流反馈馈的。目
有的反馈对交直流均起作用。的：
的：
稳定静改善放
在反馈网络中串接隔直电态容工，作可以大隔电断路直流，此时反馈只对交流起作点用。。的性能
对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。
2020/7/14
电工电子学BHale Waihona Puke 上一页下一页返回退出
4. 输入和输出方式
RB +
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+UCC +
ui1
RE
ui2
–
+–EE
–
双端输入双端输出
双端输入单端输出单端输入双端输出单端输入单端输出
2020/7/14
如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。
(4)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。