第八章 集成运算放大电路的线性应用
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集成运算的线性应用实验报告.doc
集成运算的线性应用实验报告篇一：集成运算放大器的线性应用--实验篇集成运算放大器的线性应用一、实验名称：集成运算放大器的线性应用二、实验任务及目的1.基本实验任务用运放设计运算电路。
2.扩展实验任务用运放构成振荡频率为500Hz的RC正弦波振荡器。
3.实验目的掌握运放线性应用电路的设计和测试方法三、实验原理及电路1.实验原理运算放大器的线性应用，即将运放接入深度负反馈时，在一定范围内输入输出满足线性关系。
2.实验电路图2.15.1 U0=5Ui1+Ui2（Rf=100k）电路（注意平衡电阻的取值！）图2.15.2 U0=5Ui2-Ui1（Rf=100k）电路（注意输入端电阻的匹配！）图2.15.3 uo??（Cf=0.01?F）电路?图2.15.4 可调恒压源电路（注意电位器的额定功率！）图2.15.5 恒流源电路（注意负载电阻的取值！）图2.15.6 RC正弦波振荡器四、实验仪器及器件1.实验仪器稳压电源1台，使用正常；数字万用表1台，使用正常；示波器1台，使用正常；函数信号发生器1台，使用正常。
2.实验器件DC信号源1个，使用正常；uA741运放2个，使用正常；1kΩ电阻1个，10kΩ电阻2个，15kΩ电阻1个，17kΩ电阻1个，20kΩ电阻2个，33kΩ电阻1个，51kΩ电阻1个，100kΩ电阻4个，0.01μF电容1个，10kΩ电位器1个，使用正常。
五、实验方案与步骤1.按照图2.15.1接好电路，将输入端接地（ui1=0，ui2=0），万用表监测输出电压，接通±15V电源后，调整调零电位器，尽量使Uo接近零，若不为零，则需记录该失调电压的数值。
将DC信号源接通电源，万用表监测DC信号源输出，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。
2.按照图2.15.2接好电路，记录该失调电压，将DC信号源接通电源，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。
3.按照图 2.15.3接好电路，调节函数信号发生器输出1kHz/4V的方波信号。
第8章 集成运算放大器
8.1 集成运算放大器
在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件 制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为 集成电路（英文简称IC）。集成电路的体积很小，但性 能却很好。自1959年世界上第一块集成电路问世至今， 只不过才经历了五十来年时间，但它已深入到工农业、 日常生活及科技领域的相当多产品中。例如在导弹、卫 星、战车、舰船、飞机等军事装备中；在数控机床、仪 器仪表等工业设备中；在通信技术和计算机中；在音响、 电视、录象、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中都采 用了集成电路。
③非线性应用下的运放虽然同相输入端和反相输入端信号电压 不等，但由于其输入电阻很大，所以输入端的信号电流仍可视 为零值。因此，非线性应用下的运放仍然具有“虚断”的特点。
④非线性区的运放，输出电阻仍可以认为是零值。此时运放的 输出量与输入量之间为非线性关系，输出端信号电压或为正饱 和值，或为负饱和值。
ui1 R1
，i2
ui2 R2
i3
ui3 R3
，i f
uo RF
因为 i1 i2 i3 i f
将各电流代入 ui1 ui2 ui3 u0
R1 R2 R3
RF
如果
R1 R2 R3
整理上式可得
uo
RF R1
(ui1
ui2
ui3)
若再有 R1 RF 则uo (ui1 ui2 ui3)实现了反相求和运算。
0
u0
t 微分电路可用 于波形变换，
将矩形波变换
u－= u+= “地”
可知
i1
C1
duC dt
C1
dui dt
因为 i1 i f
C1
du i dt
u0 RF
运放的线性应用 电路知识讲解
if i1 R1
f
II+
-
∞
+ + uo -
又因为U-=U+
+ ui -
R2
+
R3
Δ
则： uo (1
Rf R1
)U
U+=？
因为I+=0，所 以R2，R3串联
R3 U ui R2 R 3
R3 uo (1 )U (1 ) ui R1 R1 R2 R3
Rf
Rf
负载，uo改 变吗？
if R1 i1 II+ R’
Rf
+ ui -
-
+
+
Δ
+ u0 -
又因为U-=U+=R‘I+=0
ui uo 虚 所以， R 地 Rf 1 Rf Rf uo 即电压放大倍数 Auf 则实现运算：uo R ui ui R1 1 ui R R1 （2） 输入电阻 if i1 （3）输出电阻 因为电路引入电压负反馈，输出电阻 Ro=0
ui 1 ui 2 ui 3 则实现运算： uo (1 R ) RP R R R 2 3 1 Rf
RP=R1//R2//R3
加法与减法运算电路（4）
同相加法器的特点：
1. 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数， 以适应不同的需要。
2. 同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相
1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认 为是0，因此带负载能力强。
优点
2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。
缺点 ： 共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比 要求高。
f
II+
-
∞
+ + uo -
又因为U-=U+
+ ui -
R2
+
R3
Δ
则： uo (1
Rf R1
)U
U+=？
因为I+=0，所 以R2，R3串联
R3 U ui R2 R 3
R3 uo (1 )U (1 ) ui R1 R1 R2 R3
Rf
Rf
负载，uo改 变吗？
if R1 i1 II+ R’
Rf
+ ui -
-
+
+
Δ
+ u0 -
又因为U-=U+=R‘I+=0
ui uo 虚 所以， R 地 Rf 1 Rf Rf uo 即电压放大倍数 Auf 则实现运算：uo R ui ui R1 1 ui R R1 （2） 输入电阻 if i1 （3）输出电阻 因为电路引入电压负反馈，输出电阻 Ro=0
ui 1 ui 2 ui 3 则实现运算： uo (1 R ) RP R R R 2 3 1 Rf
RP=R1//R2//R3
加法与减法运算电路（4）
同相加法器的特点：
1. 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数， 以适应不同的需要。
2. 同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相
1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认 为是0，因此带负载能力强。
优点
2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。
缺点 ： 共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比 要求高。
电工电子技术第八章集成运算放大电路
8.1 集成运算放大器的简单介绍
• 运算放大器开环放大倍数大，并且具有深 度反馈，是一种高级的直接耦合放大电路。 它通常是作为独立单元存在电路中的。最 初是应用在模拟电子计算机上，可以独立 地完成加减、积分和微分等数学运算。早 期的运算放大器由电子管组成，自从20世 纪60年代初第一个集成运算放大器问世以 来，运算放大器才应用在模拟计算机的范 畴外，如在偏导运算、信号处理、信号测 量及波形产生等方面都获得了广泛的应用。
• 4．在集成电路中，比较合适的电阻阻值范 围大约为100 ~300 Ω。制作高阻值的电阻 成本高、占用面积大并且阻值偏差也较大 （10~20%）。因此，在集成运算放大器中 往往用晶体管恒流源代替高电阻，必须用 直流高阻值时，也常采用外接的方式。
8.1.2 集成运算放大器的简单说明
• 集成运算放大器的的电路常可分为输入级、 中间级、输出级和偏置电路四个基本组成 部分，如图8-1所示。
• 2．信号的输入 • 当有信号输入时，差动放大电路（见图8-5）的工作情况可以分为以下几种情
况。
• （1）共模输入。 • 若两管的基极加上一对大小相等、极性相同的共模信号（即vi1 = vi2），这种
输入方式称为共模输入。这将引起两管的基极电流沿着相同的方向发生变化， 集电极电流也沿相同方向变化，所以集电极电压变化的方向与大小也相同， 因此，输出电压vo = ΔvC1-ΔvC2 = 0，可见差动放大电路能够抑制共模信号。 而上述差动放大电路抑制零点漂移则是该电路抑制共模信号的一个特例。因 为输出的零点漂移电压折合到输入端，就相当于一对共模信号。
u
u
u0 Au 0
0
u+≈u-
（8-2）
• 当反向输入端有信号，而同向端接地时，u+=0，由上式 可见，u-≈u+=0。此时反向输入端的电位近似等于地电位， 因此，它是一个不接地的“地”电位端，通常称为虚地端。
集成运算放大器的线性应用
积分电路中的R和C 互换就可得到基本微分
电路。 本电路反相输入端同样有“虚地”，根
据理想运放“虚断”的概念可得：
iC
iR
C
d (ui u ) dt
u
uo R
整理可得：
uo
RC
dui dt
若输入为方波信号，且 RC T / 2
则输出为尖顶脉冲波。
此外，我们可以看到微分运算电路对
信号的突变非常灵敏，对信号的缓慢变化反
件 RP RN 代入得：
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui 2
Rf R3
ui3
3. 加减运算电路
对而u对i1、uui、i23来u说来i4，说R，f 引入R引的f 入是的电是压电并压联串负联反负馈，
反馈。 根据“虚短”和“虚断”的概念可得：
ui1 u ui2 u u uo
R1
R2
Rf
ui3 u ui4 u u
反相比例运算电路引入的是深度电压并联负反馈，输输出入电电阻阻为为：：RRi oui0ii
ui iR1
R1
2. 同相比例运算电路
图中引入深度电压串联负反馈，输入电压经
平衡电阻R'，加至运放同相端。
根据理想运放“虚短”和“虚断”的概
念，得u： u ui iR1 iRf
又
整iR1理得0 ：R1u
，
iRf
R3
R4
R5
整理得：
uo
Rf RN
( RP R3
ui3
RP R4
ui 4
RN R1
ui1
RN R2
ui2 )
将电路参数平衡条件 RP RN 代入得：
在理想情况下, 该电路具有很好的抑制共 模信号的能力。但是它有输入电阻低和增益调
电路。 本电路反相输入端同样有“虚地”，根
据理想运放“虚断”的概念可得：
iC
iR
C
d (ui u ) dt
u
uo R
整理可得：
uo
RC
dui dt
若输入为方波信号，且 RC T / 2
则输出为尖顶脉冲波。
此外，我们可以看到微分运算电路对
信号的突变非常灵敏，对信号的缓慢变化反
件 RP RN 代入得：
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui 2
Rf R3
ui3
3. 加减运算电路
对而u对i1、uui、i23来u说来i4，说R，f 引入R引的f 入是的电是压电并压联串负联反负馈，
反馈。 根据“虚短”和“虚断”的概念可得：
ui1 u ui2 u u uo
R1
R2
Rf
ui3 u ui4 u u
反相比例运算电路引入的是深度电压并联负反馈，输输出入电电阻阻为为：：RRi oui0ii
ui iR1
R1
2. 同相比例运算电路
图中引入深度电压串联负反馈，输入电压经
平衡电阻R'，加至运放同相端。
根据理想运放“虚短”和“虚断”的概
念，得u： u ui iR1 iRf
又
整iR1理得0 ：R1u
，
iRf
R3
R4
R5
整理得：
uo
Rf RN
( RP R3
ui3
RP R4
ui 4
RN R1
ui1
RN R2
ui2 )
将电路参数平衡条件 RP RN 代入得：
在理想情况下, 该电路具有很好的抑制共 模信号的能力。但是它有输入电阻低和增益调
集成运算放大器的线性应用实验
集成运算放大器的线性应用实验佘新平编写一、 实验目的1．了解集成运放的使用方法；2．熟悉集成运放的双电源和单电源供电方法；3．掌握集成运放构成各种运算电路的原理和测试方法。
二、 实验仪器及器件 1．双踪示波器； 2．直流稳压电源； 3．函数信号发生器；4．数字电路实验箱或实验电路板；5．数字万用表；6．集成电路芯片uA741 2块、瓷片电容0.01uF2个、电阻10k 10个、20k 5个、30k 2个、50k 2个、100k 2个、5.1k 1个、3.3k 1个、680k 1个，10k 电位器3个。
三、 预习要求1．熟悉集成电路芯片uA741的引脚图及功能； 2．掌握集成运放的工作特点；3．掌握构各种运算电路的形式及工作原理。
四、实验原理（1）集成运放简介集成电路运算放大器（简称集成运放或运放）是一个集成的高增益直接耦合放大器，通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。
集成运放uA741的电路符号及引脚图如图1所示。
图1 uA741电路符号及引脚图任何一个集成运放都有两个输入端，一个输出端以及正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端等。
（a ）电源端：通常由正、负双电源供电，典型电源电压为±15V 、 ±12V 等。
如：uA741的7脚和4脚。
（b ）输出端：只有一个输出端。
在输出端和地（正、负电源公共端）之间获得输出电压。
如：uA741的6脚。
最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制，一般比电源电压低1～2V ；输出电压的正负也受电源极性的限制；在允许输出电流条件下，负载变化时输出电压几乎不变。
这表明集成运放的输出电阻很小，带负载能力较强。
调零V - V + -V cc调零 +V cc NC V O（c ）输入端：分别为同相输入端和反相输入端。
如：uA741的3脚和2脚。
输入端有两个参数需要注意：最大差模输入电压V id max 和最大共模输入电压V ic max。
第八章 集成运算放大电路的线性应用讲解
重点: 比例、求和、加减、积分、微分、 指数、对数等 运算电路，利用“虚短”和“虚断”的概念分析这 些运算电路输出电压和输入电压的运算关系。
难点： 运算电路运算关系的分析和识别；对数、指数
运算电路和有源滤波电路的分析计算。
3
8.1 概述
8.1.1 应用分类
根据在不同电路中集成运放所处的工作状态， 可以把集成运放的应用分为两大类：线性应用 和非线性应用
第8章 集成运算放大电路的线性应用
8.1 概述 8.2 基本运算电路 8.3 对数和指数运算电路 8.4 乘法和除法运算电路 8.5 实际集成运放对运算电路的影响 8.6 有源滤波电路
1
作业
8-2 8-3 8-4 8-5 8-10 8-16 8-17 8-21
2
重点和难点
输出电流与输入电压 之间关系为：
IL
Ui R1
(1
RF R
)
20
例：电压－电流变换电路
改用串联负反馈，可 以提高输入阻抗。
负载电流:
IL
Ui R
在这两种变换电路中，负载电流与负载电阻无 关，所以是一个恒流源。
21
例8-2 电流－电流变换电路（I-I）
Is I f
IL
I s (1
3) 在分析各种实用电路时，通常都将集成运 放的性能指标理想化。
7
8.1.2 集成运放应用电路的分析方法
1．线性应用电路的分析方法 设集成运放同相输人端和反相输入端的电位分 别为 U+、U-，电流分别为I+、I-。当理想集成运放
工作在线性区时，应满足： “虚短”和 “虚断”
8
“虚短”和“虚断”
难点： 运算电路运算关系的分析和识别；对数、指数
运算电路和有源滤波电路的分析计算。
3
8.1 概述
8.1.1 应用分类
根据在不同电路中集成运放所处的工作状态， 可以把集成运放的应用分为两大类：线性应用 和非线性应用
第8章 集成运算放大电路的线性应用
8.1 概述 8.2 基本运算电路 8.3 对数和指数运算电路 8.4 乘法和除法运算电路 8.5 实际集成运放对运算电路的影响 8.6 有源滤波电路
1
作业
8-2 8-3 8-4 8-5 8-10 8-16 8-17 8-21
2
重点和难点
输出电流与输入电压 之间关系为：
IL
Ui R1
(1
RF R
)
20
例：电压－电流变换电路
改用串联负反馈，可 以提高输入阻抗。
负载电流:
IL
Ui R
在这两种变换电路中，负载电流与负载电阻无 关，所以是一个恒流源。
21
例8-2 电流－电流变换电路（I-I）
Is I f
IL
I s (1
3) 在分析各种实用电路时，通常都将集成运 放的性能指标理想化。
7
8.1.2 集成运放应用电路的分析方法
1．线性应用电路的分析方法 设集成运放同相输人端和反相输入端的电位分 别为 U+、U-，电流分别为I+、I-。当理想集成运放
工作在线性区时，应满足： “虚短”和 “虚断”
8
“虚短”和“虚断”
集成运算放放大器的线性应用实验ppt课件
Uo=Ui
R1 10K
Rf 100K +12V
Ui
R2 9.1K
2 7 741 3
6
Uo
5
41
Rw 100K -12V
图四
17
1. 按图四接好电路,在反相端加入交流信号 Ui=1KHz,用双踪示波器观察Ui和Uo的相位关系。
2. 用交流毫伏表测量输入、输出电压的数 值,可得电路的电压放大倍数,并与理论计算值比 较。将结果填人表二中。
集成运算放大器的线性应用实验
一 实验目的
二 实验设备 三 实验原理 四 实验内容 五 讨论题 六 实验报告
1 放大器调零 2 反相比例放大器 3 同相比例放大器 4 加法器 5 减法器 6 积分器
2
一 实验目的
1、掌握用集成运算放大器构成各种基本 运算电路的方法；
2、掌握用集成运算放大器构成的各种基 本运算电路的调试和测试方法；
名称
表2 R1 Rf Ui(mv) Uo(mv) Av(实验值) Av(理论值)
同相比例放大器 10K 100K
跟随器
∞ 100K
18
输入信号波形
输出波形
同 相 输 入 输 出 波 形 对 比
19
（4） 加法器
在反相比例放大器基础 上,如果反相输入端增加若干 输入电路，则构成反相加法放 大器，电路如图五所示。其运 算关系为：
Ui=U+ - U- 为有限值, “虚断’
u+ i+ +
uo
A
u-
-
i-
“虚断”：运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于0， 好象断路一样，但却不是真正的断路。
10
四 实验内容及步骤
R1 10K
Rf 100K +12V
Ui
R2 9.1K
2 7 741 3
6
Uo
5
41
Rw 100K -12V
图四
17
1. 按图四接好电路,在反相端加入交流信号 Ui=1KHz,用双踪示波器观察Ui和Uo的相位关系。
2. 用交流毫伏表测量输入、输出电压的数 值,可得电路的电压放大倍数,并与理论计算值比 较。将结果填人表二中。
集成运算放大器的线性应用实验
一 实验目的
二 实验设备 三 实验原理 四 实验内容 五 讨论题 六 实验报告
1 放大器调零 2 反相比例放大器 3 同相比例放大器 4 加法器 5 减法器 6 积分器
2
一 实验目的
1、掌握用集成运算放大器构成各种基本 运算电路的方法；
2、掌握用集成运算放大器构成的各种基 本运算电路的调试和测试方法；
名称
表2 R1 Rf Ui(mv) Uo(mv) Av(实验值) Av(理论值)
同相比例放大器 10K 100K
跟随器
∞ 100K
18
输入信号波形
输出波形
同 相 输 入 输 出 波 形 对 比
19
（4） 加法器
在反相比例放大器基础 上,如果反相输入端增加若干 输入电路，则构成反相加法放 大器，电路如图五所示。其运 算关系为：
Ui=U+ - U- 为有限值, “虚断’
u+ i+ +
uo
A
u-
-
i-
“虚断”：运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于0， 好象断路一样，但却不是真正的断路。
10
四 实验内容及步骤
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Uo
U (
i1
R1
Ui2 R2
U i3 R3
)RF
27
8.2.3 加减运算电路
（2）同相端输入
I I 0
Ui1 U Ui2 U Ui3 U U
R1
R1
R1
R
U
R
p
(Ui1 R1
Ui2 R2
Ui3 ) R3
R p R1 // R2 // R3 // R'
28
8.2.3 加减运算电路
Uo
1
RF R
U
i
特例： R= 时，Uo= Ui ,称之为电压跟随器。
17
电压跟随器
Uo Ui
由运放构成的电压跟随器跟随特性好，性 能优良。
18
小结
对于单一信号作用的运算电路，在分析运算关系时：
（1）首先列出关键节点的电流方程，通常是集成运 放的同相输入端(+)和反相输入端(-)的电流方程。
)U i 2
RF 2 R3
(1
RF1 R1
)U
i1
(1
RF 2 R3
)U
i
2
( RF 2 R3
RF 2 R3
RF1 R1
)U
i1
35
Uo
(1
RF 2 R3
)U i 2
(
RF 2 R3
RF 2 R3
RF1 R1
)U
i1
若R1=RF2，R3=RF1，则有：
Uo
(1
RF 2（) U R3
i
2
Ui1）
37
例8-4 高输入阻抗和高共模抑制比的仪表放 大电路
A1 、 A2 组 成 第 一级差动电路；
A3 构 成 第 二 级
1
差动电路。
38
根据“虚短”、“虚断” 1
有：
U R1 U i1 U i2
Uo1 Uo2 U R1 2U R2
2R2 R1
R1
U R1
2R2 R1
R1
(Ui1
Ui2)
29
8.2.3 加减运算电路
2. 加减法运算电路
（1） 差动输入
当只有反相输入端有信号时，U o1
RF
U (
i1
R1
Ui2 R2
)
如果 R1 // R2 // RF R3 // R4 // R'
则U o2
RF
(U i3 R3
Ui4 R4
)
利用叠加原理， Uo Uo1 Uo2
Uo
RF
(Ui3 R3
U U 0
1) 节点电流法求解：
If
I i1
Ii2
I i3
U i1 R1
Ui2 R2
Ui3 R3
Uo
I f
RF
U (
i1
R1
Ui2 R2
U i3 R3
)RF
R R1//R2//R3//RF
26
8.2.3 加减运算电路
2) 利用叠加原理求解
Ui1单独作用时，
U o1
RF R1
U i1
依次类推，得：
虚断路：I+=I-≈0 ，指集成运放两个输入端的
电流趋于零，但不是真正断路。
9
2. 非线性应用电路的分析方法 在非线性应用中，集成运放不是处于开环就
是处于带正反馈的工作状态。
1) 输出电压只有两种可能的情况： 正的最大值或负的最大值。
当u+＞ u -时， uo=+UOM； 当u+＜ u -时， uo=-UOM 。
难点： 运算电路运算关系的分析和识别；对数、指数
运算电路和有源滤波电路的分析计算。
3
8.1 概述
8.1.1 应用分类
根据在不同电路中集成运放所处的工作状态， 可以把集成运放的应用分为两大类：线性应用 和非线性应用
4
8.1.1 应用分类
1.线性应用
当集成运放带深度负反馈，或者是兼有正 负反馈而以负反馈为主时，集成运放工作在线 性状态。
44
8.2.4 反相输入运算电路的组成规律
2. 反函数型的反相输入运算电路
在输入回路里采用电阻元件1，使
iI
uI R1
反馈回路里采用函数元件2，使iF=f2(uO),
则 uI R1
f2 (uO )
或者uO
f
1 2
(
uI R1
)
uO与uI之间的运算关系是反馈回路中函数元件2的iF
和uO的反函数关系。
性应用 。
6
8.1.2 集成运放应用电路的分析方法
对不同类型的集成运放应用电路，应该采 取不同的分析方法：
1) 分析每个运放所带的反馈性质及其工作状态, 写出输出与输入的函数关系。
2) 分析整个应用电路的功能及其输出与输入的 函数关系。
3) 在分析各种实用电路时，通常都将集成运 放的性能指标理想化。
Uo
Uo2
RF
2
(U i1 R1
Ui2 R2
Ui3 ) R4
33
8.2.3 加减运算电路
2） 两级集成运放同相端输入实现加减运算
采取同相端输入的方法，可提高输入阻抗。
34
U o1
(1
RF1 R1
)U i1
Uo
(1
RF 2 R3
)U
i
2
RF 2 R3
U o1 (叠加原理）
(1
RF 2 R3
Uo
(1
RF R
)U
U U
Uo
(1
RF R
)
R
p
(U i1 R1
Ui2 R2
Ui3 R3
)
Rn R // RF
RF
Rp Rn
U (
i1
R1
Ui2 R2
Ui3 ) R3
如果Rp Rn，
Uo
RF
U (
i1
R1
Ui2 R2
Ui3 ) R3
并且，若R//RF=R1//R2//R3，可省略R’。
输入电阻∞
36
小结
多个集成运放构成的复杂电路的分析时：
1）认清每一个运放的运算功能，以便确定它的输 出和输入之间的关系；
2）对具有深度负反馈的运放，要善于应用“虚短” （有时还有“虚地”）和“虚断”等概念来确定电 路中某些点的电位和电流之间的关系；
3）根据上述关系确定整个电路的输出和输入之间
的关系。
目前这种仪用放大器已有多种型号的单片集 成电路。
41
差动运放用于微弱信号测量实例
42
8.2.4 反相输入运算电路的组成规律
存在“虚地”
iI f1(uI ) iF f 2 (uO )
f 2 (uO ) f1(uI )
采用不同类型的元件1 和2，可使运算电路的
uO与uI之间具有不同的
运算关系。
a）反相端输入 b）同相端输入 c）差动输入
12
由于集成运放输入级一般采用差动电路，要求输入电路 两半的参数对称，因此一般要求：Rn=Rp Rn 为集成运放反相输入端到地之间向外看的等效电阻， Rp为集成运放同相输入端到地之间向外看的等效电阻。
Rn R1 || RF , Rp R2 || R3
A3两边参数对称（Rn=Rp），有：
Uo
R4 R3
(U o1
U o2)
R4 R3
(
2R2 R1
R1
)(U
i1
Ui2 )
39
高输入阻抗和高共模抑制比的仪表放大电路
该放大器电路第一级是具有深度电压串联负
反馈的电路，输入电阻高。若A1和A2选用特性相 同的运放，则它们的共模输出电压和漂移电压均
相等。通过A3组成的差分电路，共模电压可以互 相抵消，故该电路有较强的共模抑制能力、较小
（2）然后根据“虚短”和“虚断”的原则进行计算 ，即可得到输出电压和输入电压的运算关系。
19
例8-1：电压－电流变换电路（U-I）
图中引入电流并联负反馈。
输出电流与输入电压 之间关系为：
IL
Ui R1
(1
RF R
)
20
例：电压－电流变换电路
改用串联负反馈，可 以提高输入阻抗。
负载电流:
IL
Ui R
Ui
如果比例系数为-50，当 R 100k时，则RF 5M
Uo
RF R
Ui
不再成立。
23
由电阻R2、R3和R4构成T形网络。
试分析输出电压与输入电压之间的关系。
U 0
I2
Ui R1
U M I 2 R2
I3
I 2 R2 R3
I4
I2
I 2 R2 R3
Uo
I 2 R2
I 4 R4
R2 R4 R1
的输出漂移电压和较高的差模电压增益。
进一步提高电路的性能，几个外接电阻R1、
R2、R3、R4必须严格匹配。
40
高输入阻抗和高共模抑制比的仪表放大电路
电路广泛应用于测量仪表，特别是在测量几 微伏的微弱信号时。如果使用单端输入的运放， 往往无法抑制高频噪声干扰。如果使用差动运放， 通过两根输入线相绞合可以抑制噪声干扰。
UO
RF R
Ui
R' R // Rf
输入电阻： Ri R 电压并联负反馈
输出电阻： Ro 0
15
2．同相比例运算电路
U U Ui
I I 0
U 0 Uo U
R
RF
注意：存在“虚短”、 “虚断”但不存在 “虚地”，有共模输 入电压。
整理得：