运放的应用实例和设计指南
集成运放应用电路设计360例
集成运放应用电路设计360例（原创版）目录1.集成运放简介及其应用2.集成运放应用电路设计 360 例的内容概述3.集成运放应用电路设计的基本准则和须知4.集成运放应用电路设计的具体实例5.总结与展望正文一、集成运放简介及其应用集成运放，即集成运算放大器，是一种模拟电路，具有高增益、差分输入、输出电压有限等特性。
它在电子电路设计中有着广泛的应用，例如在信号放大、滤波、模拟计算等领域均有运放的身影。
集成运放的应用电路设计，不仅要熟悉其内部结构和原理，还需要掌握一定的电路设计技巧。
二、集成运放应用电路设计 360 例的内容概述《集成运放应用电路设计 360 例》这本书全面系统地阐述了集成运算放大器 360 种应用电路的设计公式、设计步骤及元器件的选择。
内容包括集成运放应用电路设计须知，集成运放调零、相位补偿与保护电路的设计，运算电路、放大电路的设计，信号处理电路的设计，波形产生电路的设计，测量电路的设计，电源电路及其他电路的设计等方面。
三、集成运放应用电路设计的基本准则和须知在进行集成运放应用电路设计时，需要遵循一些基本的设计准则，例如选择合适的运放型号，合理安排电路布局，注意元器件的参数匹配等。
此外，还需要了解一些电路设计须知，例如集成运放的内部框图、分类和图形符号，引脚功能、封装及命名方法，参数等。
四、集成运放应用电路设计的具体实例书中给出了丰富的集成运放应用电路设计实例，如运算电路、放大电路、滤波电路、波形产生电路等。
这些实例都是实际应用中常见的电路，通过学习这些实例，可以掌握集成运放应用电路设计的基本方法和技巧。
五、总结与展望集成运放应用电路设计是一个复杂而又富有挑战性的领域，需要不断学习和实践。
运算放大器详细的应用电路(很详细)
§8.1比例运算电路8。
1.1反相比例电路1。
基本电路电压并联负反馈输入端虚短、虚断特点:反相端为虚地，所以共模输入可视为0,对运放共模抑制比要求低输出电阻小，带负载能力强要求放大倍数较大时,反馈电阻阻值高，稳定性差。
如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M2。
T型反馈网络（T型反馈网络的优点是什么?）虚短、虚断8.1.2同相比例电路1。
基本电路：电压串联负反馈输入端虚短、虚断特点:输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强V-=V+=Vi,所以共模输入等于输入信号，对运放的共模抑制比要求高2.电压跟随器输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§8.2加减运算电路8。
2。
1求和电路1.反相求和电路2.虚短、虚断特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系3.同相求和电路4.虚短、虚断8。
2。
2单运放和差电路8。
2。
3双运放和差电路例1：设计一加减运算电路设计一加减运算电路，使Vo=2Vi1+5Vi2—10Vi3 解：用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K,且R4= 100K则：R1=50K R2=20K R5=10K平衡电阻R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K例2:如图电路，求Avf，Ri解：§8。
3积分电路和微分电路8。
3。
1积分电路电容两端电压与电流的关系：积分实验电路积分电路的用途将方波变为三角波（Vi:方波，频率500Hz，幅度1V)将三角波变为正弦波（Vi：三角波，频率500Hz，幅度1V）(Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V)思考:输入信号与输出信号间的相位关系？（Vi：正弦波，频率200Hz,幅度1V)思考: 输入信号频率对输出信号幅度的影响?积分电路的其它用途：去除高频干扰将方波变为三角波移相在模数转换中将电压量变为时间量§8.3积分电路和微分电路8.3.2微分电路微分实验电路把三角波变为方波（Vi：三角波，频率1KHz,幅度0.2V)输入正弦波（Vi：正弦波，频率1KHz,幅度0.2V）思考：输入信号与输出信号间的相位关系？（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考:输入信号频率对输出信号幅度的影响？§8.4对数和指数运算电路8.4。
运放的应用实例和设计指南
1.1运放的典型设计和应用1.1.1 运放的典型应用运放的基本分析方法：虚断，虚短。
对于不熟悉的运放应用电路，就使用该基本分析方法。
运放是用途广泛的器件，接入适当的反馈网络，可用作精密的交流和直流放大器、 有源滤波器、振荡器及电压比较器。
1）运放在有源滤波中的应用图5.2有源滤波上图是典型的有源滤波电路（赛伦 -凯 电路，是巴特沃兹电路的一种） 让大于截止频率的信号更快速的衰减，而且滤波特性对电容、电阻的要求不高。
该电路的设计要点是：在满足合适的截止频率的条件下，尽可能将R233和R230的阻值选一致，C50和C201的容量大小选取一致（两级 RC 电路的电阻、电容值相等时，叫赛伦凯电路） ，这 样就可以在满足滤波性能的情况下，将器件的种类归一化。
其中电阻R280是防止输入悬空，会导致运放输出异常。
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为 巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；切比雪夫，迅速衰减，但通带中有纹波；贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
2）运放在电压比较器中的应用。
有源滤波的好处是可以二阶有源低通滤波 电路的画法和截止频率+5VA+3.3V图5.3电压比较上图是典型信号转换电路，将输入的交流信号，通过比较器 LM393，将其转化为同频率的方波信号（存在反相，让软件处理一下就可以），该电路在交流信号测频中广泛使用。
该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。
将输出进行（1+R292/R273 ）倍的放大，放大倍数越高，方波的上升边缘越陡峭。
该电路中还有一个关键器件的阻值要注意，那就是 R275，R275决定了方波的上升速度。
3）恒流源电路的设计如图所示，恒流原理分析过程如下:U5B （上图中下边的运放）为电压跟随器，故 V1 V4；由运算放大器的虚短原理，对于运放 U4A （上图中上边的运放）有： V3 V5；而 V5 Vref-V4?R20R 20R 21 V 4 ；有以上等式组合运算得：V2 V1 Vref当参考电压 Vref 固定为1.8V 时，电阻R30为3.6 k ,电流恒定输出0.5mA 。
运放的运用
实验二 运算放大器的运用要求：设计用运算放大器构成反相放大器、同相放大器和电压跟随器（低通、高通和带通），测试三种电路的输入电阻、输出电阻、放大倍数和通频带。
一、电路的设计1.反相放大器（1）低通滤波图1（a ）是实用的反相低通滤波器电路，它使用通用运算放大器LM324接成单电源供电模式，简单易行。
图中C1为足够大的电容器，所谓足够大是指C1和R1的时间常数要远小于R2和C2的时间常数 ，图中为10uF 。
该电路通带内的电压放大倍数为R2/R2，若R1=R2则放大倍数为1。
该电路截止频率有R2,C2的时间常数决定，满足公式RC f c π21=。
可计算得截止频率 1.59KHZ 2122==C R f c π 电压放大倍数为1012==R R A v图1（a ）反相低通滤波电路低通滤波器电路的输入输出波形如图1（b ）所示，由图可知：该电路的放大倍数约为10倍，与理论算出的10=v A 相差不大，且为反相电路。
图1（b ）输入输出波形低通滤波器电路的幅频和相频特性曲线如图1（c ）所示，由图可知：该电路的截止频率c f 约为1.5kHZ ，与理论值 1.59kHZ =c f 相符合。
图1（c ） 反相低通幅频和相频特性曲线（2）高通滤波图2（a ）是实用的反相高通滤波器电路，它使用通用运算放大器（运放）接成单电源供电模式，简单易行。
该电路通带内的电压放大倍数为R1/R2，若R1=R2则放大倍数为1。
该电路截止频率有R2,C1的时间常数决定，满足公式RCf c π21=。
可计算得截止频率159.15HZ 2122==C R f c π 电压放大倍数为1012==R R A v图2（a ）反相高通滤波电路高通滤波器电路的输入输出波形如图1（b ）所示，由图可知：该电路的放大倍数约为10倍，与理论算出的10=v A 相差不大，且为反相电路。
图2（b ）输入输出波形高通滤波器电路的幅频和相频特性曲线如图2（c ）所示，由图可知：该电路的截止频率c f 约为150HZ ，与理论值159.15HZ =c f 相符合。
运放实际应用电路
运放实际应用电路运放（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种常用的电子器件，广泛应用于各种电路中。
它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，可以在电路中实现放大、滤波、运算等功能。
本文将介绍运放在实际应用电路中的一些常见应用。
一、反向放大电路反向放大电路是运放的一种基本应用。
它利用运放的高增益特性，将输入信号放大到输出端。
反向放大电路由运放、输入电阻、反馈电阻组成。
输入信号通过输入电阻R1进入运放的反向输入端，同时通过反馈电阻R2反馈到运放的输出端，形成闭环。
根据负反馈原理，运放的输出将调整，使得输入电压与输出电压之间的差异最小化。
通过调整R1和R2的比值，可以实现不同的放大倍数。
二、比较器电路比较器电路是运放的另一种常见应用。
它将两个输入信号进行比较，并输出一个高电平或低电平的信号，用来表示两个输入信号的大小关系。
比较器电路由运放、两个输入电阻和一个输出电阻组成。
其中一个输入信号通过输入电阻R1进入运放的反向输入端，另一个输入信号通过输入电阻R2进入运放的非反向输入端。
当反向输入端的电压大于非反向输入端的电压时，运放输出高电平；反之，输出低电平。
三、积分电路积分电路利用运放的积分特性，将输入信号的积分结果输出。
它由运放、电容和电阻组成。
输入信号通过电阻R1进入运放的反向输入端，同时通过电容C与运放的输出端相连。
当输入信号为脉冲信号时，运放输出的电压将随时间不断积累，形成积分结果。
积分电路在模拟计算、信号处理等领域有广泛应用。
四、滤波电路滤波电路利用运放的高输入阻抗和低输出阻抗特性，实现对信号的滤波功能。
常见的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
低通滤波器通过选择合适的电容和电阻，将高频信号滤除，只保留低频信号。
高通滤波器则相反，将低频信号滤除，只保留高频信号。
带通滤波器可以选择某个频段的信号进行传递，滤除其他频率的信号。
五、运算放大器运算放大器是一种特殊的运放电路，具有非常高的增益和输入阻抗，可以实现各种数学运算。
. 集成运放应用电路设计 360 例
. 集成运放应用电路设计 360 例《集成运放应用电路设计360例》一、引言在当今电子科技飞速发展的时代，集成运放应用电路设计已经成为了电子工程师们日常工作中不可或缺的一部分。
本文将从不同的角度对集成运放应用电路设计进行360例分析，帮助读者更全面、深入地了解这一重要主题。
二、集成运放的基本原理1. 什么是集成运放集成运放是一种集成电路芯片，内部含有多个传输管、电阻、电容、运算放大器等电子元件，具有高放大倍数、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
2. 集成运放的工作原理集成运放的工作原理是利用差分输入、负反馈和放大器的特性来实现对输入信号的放大、滤波、积分、微分等功能。
三、常见的集成运放应用电路1. 非反相放大电路在非反相放大电路中，输入信号经过集成运放放大后，输出信号与输入信号具有相同的极性。
2. 反相放大电路反相放大电路是集成运放应用电路中常见的一种，通过负反馈来实现对输入信号的放大。
3. 滤波电路集成运放在滤波电路中发挥着重要作用，实现对特定频率信号的滤波和衰减。
4. 比较器电路比较器电路利用集成运放的开环增益特性，将输入信号与基准电压进行比较，输出高低电平信号。
4. 信号调理电路信号调理电路利用集成运放对信号进行调理和处理，如放大、滤波、积分、微分等，常见于传感器和仪器仪表系统中。
五、集成运放应用电路设计的关键要点1. 电路设计的精度要求在集成运放应用电路设计中，精度是一个至关重要的要素，包括输入输出精度、电源电压滞后、温度漂移等。
2. 电路的稳定性稳定性是集成运放应用电路设计中需要考虑的另一个关键因素，包括电路的稳定性、抑制电路震荡、频率补偿等。
3. 电路的抗干扰能力在实际应用中，集成运放应用电路设计需要考虑电路的抗干扰能力，尤其是在噪声干扰严重的环境中。
4. 电路的功耗和热设计在电路设计中，功耗和热设计是需要综合考虑的因素，包括电路的功耗、温升、散热方式等。
六、集成运放应用电路设计的案例分析1. 温度传感器信号调理电路设计在温度传感器信号调理电路设计中，需要考虑到传感器的灵敏度、温度范围、线性化补偿等因素。
实用运放电路实例解析(经典)
实用运放电路实例解析(经典)从虚断、虚短分析基本运放电路运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。
在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。
为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位看完后有所斩获。
遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！今天，教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。
虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。
因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。
开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。
显然不能将两输入端真正短路。
由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。
“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。
显然不能将两输入端真正断路。
在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
模拟电路中运放的应用
模拟电路中运放的应用
运算放大器（Operational Amplifier，简称运放）是模拟电路中常见的一种器件，它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，被广泛应用于信号放大、滤波、信号调理等模拟电路中。
在信号放大方面，运放可以将输入信号放大到所需的幅度。
例如，在音频放大器中，运放可以将微弱的音频信号放大到足以驱动扬声器的幅度。
在滤波方面，运放可以构成各种滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
这些滤波器可以用于去除信号中的噪声或提取特定频率分量。
在信号调理方面，运放可以对输入信号进行加减、比例缩放、积分、微分等运算。
例如，在模数转换器（ADC）前级，运放可以对输入信号进行调理，使其满足 ADC 的输入范围。
除了以上应用，运放还可以用于比较器、振荡器、稳压器等模拟电路中。
在实际应用中，运放的性能参数如增益带宽积、输入失调电压、输入阻抗等对电路的性能有着重要影响，因此需要根据具体应用需求选择合适的运放型号。
总的来说，运放在模拟电路中具有广泛的应用，它是模拟电路设计中不可或缺的一种器件。
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1.1 运放的典型设计和应用
1.1.1 运放的典型应用
运放的基本分析方法：虚断，虚短。
对于不熟悉的运放应用电路，就使用该基本分析方法。
运放是用途广泛的器件，接入适当的反馈网络，可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。
1) 运放在有源滤波中的应用
图5.2 有源滤波
上图是典型的有源滤波电路（赛伦-凯电路，是巴特沃兹电路的一种）。
有源滤波的好处是可以让大于截止频率的信号更快速的衰减，而且滤波特性对电容、电阻的要求不高。
该电路的设计要点是：在满足合适的截止频率的条件下，尽可能将R233和R230的阻值选一致，C50和C201的容量大小选取一致（两级RC电路的电阻、电容值相等时，叫赛伦凯电路），这样就可以在满足滤波性能的情况下，将器件的种类归一化。
其中电阻R280是防止输入悬空，会导致运放输出异常。
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为
巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；
切比雪夫，迅速衰减，但通带中有纹波；
贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
二阶有源低通滤波
电路的画法和截止频率
2) 运放在电压比较器中的应用
图5.3 电压比较
上图是典型信号转换电路，将输入的交流信号，通过比较器LM393，将其转化为同频率的方波信号（存在反相，让软件处理一下就可以），该电路在交流信号测频中广泛使用。
该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。
将输出进行（1+R292/R273）倍的放大，放大倍数越高，方波的上升边缘越陡峭。
该电路中还有一个关键器件的阻值要注意，那就是R275，R275决定了方波的上升速度。
3) 恒流源电路的设计
如图所示，恒流原理分析过程如下：
U5B （上图中下边的运放）为电压跟随器，故V4 V1=;
由运算放大器的虚短原理，对于运放U4A （上图中上边的运放）有： V5 V3=； 而 ()
421
2020
V4-Vref V5V R R R ++∙
=；
()019
1819
0-V2 V3++∙=R R R ;
有以上等式组合运算得：Vref V1 V2=-
当参考电压Vref 固定为1.8V 时，电阻R30为3.6Ωk ,电流恒定输出0.5mA 。
该恒流源电路可以设计出其他电流的恒流源，其基本思路就是：所有的电阻都需要采用高精度电阻，且阻值一致，用输入的参考电压（用专门的参考电压芯片）比上阻值，就是获得的输出电流。
但在实际使用中，为了保护恒流源电路，一般会在输出端串一只二极管和一只电阻，这样做的好处第一是防止外界的干扰会进入恒流源电路，导致恒流源电路的损坏，二是可以防止外界负载短路时，不至于对恒流源电路造成损坏。
4) 整流电路中的应用
图5.5 整流电路
上述电路是一个整流电路，将输入的一定频率的脉冲整流成固定的电平电压，再用此电压控制4-20mA电流的输出电流。
该电路功能类似一些DAC功能的接口。
5）热电阻测量电路
C31
图5.6 热电阻测量电路
上图的电路是典型的热电阻/电偶的测量电路，其测量思路为：将1-10mA 的恒流源加于负载，将会在负载上产生一定的电压，将该电压进行有源滤波处理，处理后在进行信号的调整（信号放大或衰减），最后将信号送入ADC 接口。
该电路应用时，要注意在输入端施加保护，可以并TVS ，但要注意节电容对测量精度的影响，当然，如果在一些低成本场合，上述电路图可简化为下电路
图5.7 热电阻测量简化电路 6）电压跟随器
在运放的使用中，电压跟随器是一种常见的应用，该电路的好处是：一是减小负载对信号源的影响；二是提高信号带负载的能力。
R655K1
R645K1
图5.8 电压跟随器
上图是运用运放实现了电阻分压的功能，首先用电阻获得需要输出的电压，然后用运放对该电压进行跟随，提高其输出能力。
7）单电源的应用
在运放的实际使用，我们一般为了保持运放的频率特性，一般都采用双电源供电，但有的时候在实际使用，我们只有单电源的情况，也能实现运放的正常工作。
首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:
R655K1
R645K1
图5.9 分压电路
当然，如果在要求不是很高的场合，我们可以直接电阻分压，获得+VCC/2，但由于电阻分压的特性所在，其动态的响应速度会非常慢，请谨慎使用。
获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：
图5.10 单电源的应用
该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。
具体应用如下图
运放为单+5V_AD 供电，AD 芯片的电压是3.3V （基准电压芯片REF3033得到），该3.3V 再电阻分压和经过运放跟随后得到1.65V ，给到运放的同相输入端
图5.11 单电源差分输入并放大的应用
1.1.2 运放的应用要点
上图为典型的同相放大器。
其中，
用是通过电阻R2给运放的同相输入端提供一个对地的直流通路，
入端相连的基极通过电阻R2与负电源构成回路以形成基极电流（参见下图）
R2的第二个作用是要保证运放的同相输入端和反相输入端的外电路的对称性，静态参数的对称性，以充分保证运放差分放大器形式的输入级的共模抑制能力，
=R1∥R f。
对外接口的运放输入端，要在正负输入管脚并联一个TVS管，防止运放因为
增益10倍以上的放大器电路,要注意控制运放的GWB带宽增益积，
自激。
单电源运放使用中，+Vcc/2虚地点设计除了直流电位要注意稳压
基准电压芯片输出该值)外，还要确保低阻抗的交流退耦，即对地并联至少
10uF以上的低频退耦和0.1uF以下的高频退耦。
带功率的运放的输出端要对电源和地线使用开关二极管进行钳位保护，
2 附录
参考文献
《模拟电子技术基础》童诗白主编
《电子技术》许泽鹏主编。