集成运算放大器线性应用的基本电路以及输出电压与输入电压的关系
第11章 集成运算放大器及其应用
上式表明，差动放大电路的差模电压放大倍数和 单管放大电路的电压放大倍数相同。多用一个放大管 后，虽然电压放大倍数没有增加，但是换来了对零漂 的抑制。这正是差动放大电路的优点。
差动放大电路对共模输入信号的放大倍数叫做共 模电压放大倍数，用Auc表示，可以推出，当输入共 模信号时，Auc为
Au c u o u C1 u C 2 0 0 ui c ui1 ui1
由于集成运放的电压放大倍数Ao d和输入电阻Ri d 都非常大（理想情况下，两者约等于∞），于是可以 推得 u u
i i 0
注意：“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线 性区时的两个重要特点。这两个特点常常作为今后分 析运放应用电路的出发点，因此必须牢固掌握。
（2）集成运放工作在非线性区的特性 如果运放的工作信号超出了线性放大范围，则输 出电压与输入电压不再满足式（11-1），即uo不再随 差模输入电压（u+ - u -）线性增长，uo将达到饱和。 此时集成运放的输出电压uo只有两种取值：或等于运 放的正向最大输出电压+UOM，或等于其负向最大输 出电压-UOM，具体为 当u + ＞u - 时，uo = +UOM 当u + ＜u - 时，uo = -UOM 另外，因为集成运放的输入电阻Ri d很大，故在 非线性区仍满足输入电流等于零，即式（11-3）对非 线性工作区仍然成立。
有时，为了简化起见，常常不把恒流源式差动放 大电路中恒流管T3的具体电路画出，而采用一个简化 的恒流源符号来表示，如图11-7所示。
二、输出级——功率放大电路 集成运放的输出级是向负载提供一定的功率，属 于功率放大，一般采用互补对称的功率放大电路。 1. 功率放大电路的特点 （1）因为信号的幅度放大在前置电路中已经完成， 所以功率放大电路对电压放大倍数并无要求。由于射 极输出器的输出电流较大，能使负载获得较大输出功 率，并且它的输出电阻小，带负载能力强，因此通常 采用射极输出器作为基本的功率放大电路。不过单个 的射极输出器对信号正负半周的跟随能力不同，在实 用的功率放大电路中大多采用双管的互补对称电路形 式。
实验二 信号放大电路实验（测控电路实验指导书）
实验二 信号放大电路实验一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的基本放大电路的功能；2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验原理 集成运算放大器是一种具有电压放大倍数高的直接耦合多级放大电路。
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，可以组成反相比例放大器，同相比例放大器，电压跟随器，同相交流放大器，自举组合电路，双运放高共模抑制比放大电路，三运放高共模抑制比放大电路等。
理想运算放大器的特性：在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件（如表2-1所示）的运算放大器称为理想运放。
表2-1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O U 与输入电压之间满足关系式：)U U (U ud O -+-A = ，而O U 为有限值，因此，0U U ≈--+，即-+≈U U ，称为“虚短”。
（2）由于∞=i r ，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
以上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。
1、基本放大电路： 1）反向比例放大器电路如图2-1所示。
对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：i 1FO U R R U -=，为了减少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F 12R //R R =图2-1 反向比例放大器 图2-2 同相比例放大器 2）同相比例放大器电路如图2-2所示。
对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：i 1FO )U R R 1(U += ，其中F 12R //R R =。
当∞→1R 时，i O U U =，即得到如图2-3所示的电压跟随器。
3）电压跟随器电路如图2-3所示。
对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：i O U U =，图中F 1R R =，用以减少漂移和起保护作用。
电工技术 第二章 集成运算放大器及其应用
IC
β
U O = U C1 − U C2 = 0
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二. 差动放大电路工作原理 1. 差模信号
+VCC
ui1=-ui2 =ui/2 若ui1 ↑,ui2 ↓ → ib1 ↑,ib2 ↓ →ie1 ↑,ie2 ↓
+
R Rc c
T1 u i1 + ui1
u ++uo ouo1 -uo1 - E IRe
33 MHz
第一节 直接耦合
直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。 直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。 +UCC R1 R2 + ui – T1 RC1 RC2 + T2 RE2 uo –
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Rb1=Rb2= Rb
几个基本概念
差动放大电路一般有两个输入端： 1. 差动放大电路一般有两个输入端： 双端输入——从两输入端同时加信号。 从两输入端同时加信号。 双端输入 从两输入端同时加信号 单端输入——仅从一个输入端对地加信号。 仅从一个输入端对地加信号。 单端输入 仅从一个输入端对地加信号 2. 差动放大电路可 以有两个输出端。 以有两个输出端。 双端输出——从C1 从 双端输出 输出。 和C2输出。 单端输出——从C1或 从 单端输出 C2 对地输出。 对地输出。
I Re − 0.7V − ( −VEE ) = Re
T1 + ui1 -
+ uo
-
uo2 -
+
T2 + ui2 -
EE 1 I C1 =I C2 = I C ≅ I Re 2 U CE1 = U CE2 = U C − U E = VCC − I C R C − ( − 0.7)
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。
电工电子学_集成运算放大器
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9.3 集成运放在信号运算方面的应用
由于开环电压放大倍数Auo很高，集成运放开环工作时线性区很 窄。因此，为了保证运放处于线性工作区，通常都要引入深度负反馈。 集成运放引入适当的负反馈，可以使输出和输入之间满足某种特定的 函数关系，实现特定的模拟运算。当反馈电路为线性电路时，可以实 现比例、加法、减法、积分、微分等运算。
图9.2.1 反馈放大电路框图
电路中的反馈是指将电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部 通过一定的电路（反馈电路）送回到输入回路，与输入信号一同控制 电路的输出。可用图9.2.1所示的方框图来表示。
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2. 反馈的分类
（1）正反馈和负反馈 根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。 （2）直流反馈和交流反馈 根据反馈信号的交直流性质，可以将反馈分为直流反馈和交流反馈。 （3）电压反馈和电流反馈 根据输出端反馈采样信息的不同，可以将反馈分为电压反馈和电流反 馈。 （4）串联反馈和并联反馈 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端联结方式的不同，可以将 反馈分为串联反馈和并联反馈。
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3. 输入和输出方式
差放电路有双端输入和单端输入两种输入方式。同样也有双端 输出和单端输出两种输出方式。因此，差动放大电路共有四种输入输 出方式。 （1）双端输入双端输出 （2）双端输入单端输出 （3）单端输入双端输出 （4）单端输入单端输出
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4. 共模抑制比
差动放大电路对差模信号和共模信号都有放大作用，但对差动 放大电路来说，差模信号是有用信号，共模信号则是需要抑制的。因 此要求差放电路的差模放大倍数尽可能大，而共模放大倍数尽可能小。 为了衡量差放电路放大差模信号和抑制共模干扰的能力，引入共模抑 制比作为技术指标，用KCMR表示。其定义为差模电压放大倍数与共 模电压放大倍数之比，即 A （9.1.11） K ud
运放的线性应用 电路知识讲解
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。
第6章 集成运算放大器的应用课后习题及答案
第6章集成运算放大器的应用一填空题1、反相比例电路中，集成运放的反相输入端为点，而同相比例电路中集成运放两个输入端对地的电压基本上等于电压。
2、对数和指数电路是利用二极管的电流和电压之间存在。
3、将正弦波转换为矩形波，应采用；将矩形波转换为三角波，应采用；将矩形波转换为尖脉冲，应采用。
4、滞回比较器具有特性，因此，它具有强的特点。
5、电压比较器的集成运放常常工作在；常用的比较器有比较器、比较器和比较器。
答案：1、接地、电源 2、指数关系 3、过零比较器、积分电路、微分电路 4、滞回，抗干扰性5、非线性区，单限、滞回、窗口二选择题1、为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用______滤波电路（）A.低通B.高通C.带通D．带阻2、若从输入信号中抑制低于3kHZ的信号，应选用_____滤波电路（）A.低通B.高通C.带通D．带阻3、若从输入信号中取出低于3kHZ的信号，应选用_____滤波电路（）A.低通B.高通C.带通D．带阻4、若从有噪声的信号中提取2kH Z～3kH Z的信号进行处理，应选用_____滤波电路（）A.低通B.高通C.带通D．带阻5、在下列电路中，____电路能将正弦波电压移相+900。
（）A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路6、在下列电路中，____电路能将正弦波电压转换成二倍频电压。
（）A.加法运算电路B.乘方运算电路C.微分运算电路7、在下列电路中，能在正弦波电压上叠加一个直流量的电路为（）A.加法运算电路B.积分运算电路C.微分运算电路8、在下列电路中，能够实现电压放大倍数为-90的电路为（）A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路答案：1、D 2、B 3、A 4、C 5、C 6、B 7、A 8、A三判断题1、差分比例电路可以实现减法运算。
（）2、比例、积分、微分等信号运算电路中，集成运放工作在线性区；而有源滤波器、电压比较器等信号处理电路中，集成运放工作在非线性区。
集成运算放大器电路原理
若单端输出时的负载接在一个输出端和地之间，计算Aud 时，总负载为R′L=RC‖RL。
b. 差模输入电阻 c. 差模输出电阻
Rid
Uid Iid
2Uid1 Iid
2rbe
双端输出时为 单端输出时为
Rod2RC Ro d(单） RC
K
第六章 集成运算放大器电路原理
2、共模抑制特性 共模信号： Ui1=Ui2=Uic
V4
IC 1Ir4IB 1(15)
IC 2IC 3IC 41(1 1( 15)5 )4IrIr
一般β1(1+β5)>>4 容易满足，IC2、IC3、IC4更接近 Ir，并 且受β的温度影响也小。
K
第六章 集成运算放大器电路原理
多集电极晶体管镜像电流源
UCC V2
V1
UCC V3
Rr
Ir
IC1 IC2
K
第六章 集成运算放大器电路原理
6.1 集成运算放大器的电路特点
集成运放：多级放大电路。
输
中
输
电路设计上的主要特点： Ui 入
间
出
级
级
级 Uo
(1) 高增益直接耦合。
(2) 用有源器件代替无源元件。
电流源电路
(3) 利用对称结构改善电路性能。 集成运放电路框图
理想运放：电压增益高、 输入电阻大、 输出电阻小、 工 作点漂移小、失调电压和失调电流为零等特点。
K
第六章 集成运算放大器电路原理
第六章 集成运算放大器电路原理
集成运算放大器是采用微电子技术，将晶体管、电阻、 电容及连线制作在硅片上的电路。
本章介绍集成运放的单元电路和典型集成运放芯片， 重点是差动放大器、恒流源和互补跟随输出级电路。掌握 不同输入输出类型的差动放大器的动特性分析：差（共） 模电压增益、输入输出电阻以及共模抑制比的求法；理解 恒流源的原理，熟悉几种典型恒流源的电路原理图。
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积分运算
电压并联负反馈
R1为平衡电阻
微
分
运
算
电压并联负反馈
R1为平衡电阻
有
源
低
通
滤
波
器
电压并联负反馈
有
源
高
通
滤
波
器
电压并联负反馈
4.2.2
表4.1集成运算放大器线性应用的基本电路以及输出电压与输入电压的关系
名称
电路
电压传输关系
说明
反
相
比
例
运
算
电压并联负反馈
R2为平衡电阻
同
相
比
例
运
算
电压串联负反馈
R2为平衡电阻
电
压
跟
随
器
电压串联负反馈
反
相
加
法
运
算
电压并联负反馈
R2为平衡电阻
减
法Hale Waihona Puke 运算当 ， 时
Rf对ui1电压并联负反馈，对ui2电压串联负反馈