集成电路运算放大器
集成电路运算放大器(差放电路复合管)
实现复杂信号处理
集成电路运算放大器具有多种功能， 如加减法、积分、微分等，可以实现 复杂信号的处理。
集成电路运算放大器的历史与发展
历史
集成电路运算放大器的出现可以追溯到20世纪60年代，随着半导体技术和集成电路工艺的发展，集成电路运算放 大器的性能不断提高，应用领域不断扩大。
发展
目前，集成电路运算放大器已经发展到了纳米级别，性能更加优异，同时出现了许多新型的集成电路运算放大器， 如低噪声、低失真、高速等类型，满足了不同领域的需求。未来，集成电路运算放大器将继续朝着高性能、低功 耗、小型化的方向发展。
差放电路复合管的工
02
作原理
差放电路复合管的结构与组成
输入级
01
差放电路复合管的输入级通常由两个对称的晶体管组成，用于
接收输入信号并进行差分放大。
输出级
02
输出级通常由一个或多个晶体管组成，用于将差分路
03
偏置电路用于为各级提供稳定的直流偏置，确保放大器正常工
作。
差放电路复合管的工作原理
采用低功耗设计技术，如降低工作电压、优化电路结构、使 用低功耗器件等。此外，还可以采用动态功耗管理技术，根 据实际需求调整运算放大器的工作状态，降低功耗。
噪声问题
挑战
集成电路运算放大器在放大信号时， 会引入噪声，影响信号质量。噪声问 题对于高精度、高灵敏度的应用场景 尤为突出。
解决方案
采用低噪声设计技术，如优化电路结 构、选用低噪声器件、合理布线等。 此外，还可以采用差分放大电路、加 装滤波器等方式降低噪声干扰。
时序电路
集成电路运算放大器可以用于时序电路的设计，实现不同时序的控制 和同步操作。
在信号处理系统中的应用
集成电路运算放大器的线性应用
高开环增益
输入端几乎不吸收电流， 使得输入信号源不受负
载影响。
输出端具有很低的内阻， 可以驱动较大的负载。
无反馈时的电压放大倍数 极高，使得运算放大器具
有很高的放大能力。
高共模抑制比
对共模信号（两个输入端共 有的信号）有很强的抑制能
力，提高了抗干扰性能。
常见集成电路运算放大器类型
通用型运算放大器
高精度运算放大器
故障诊断与排除方法
01 02 03 04
当运算放大器出现故障时，首先检查电源和接地是否正常，排除电源 故障。
检查输入信号是否正常，以及输入电路是否存在短路或开路现象。
观察运算放大器的输出信号是否正常，如有异常则检查反馈电路和元 件是否损坏。
使用示波器等测试工具对运算放大器进行测试，进一步确定故障原因 并进行修复。
参考运算放大器的典型应 用电路，选择合适的外围 元件和参数。
应用注意事项与技巧
01 在使用运算放大器前，应对其进行充分的测 试和验证，确保其性能稳定可靠。
02
合理设计运算放大器的输入和输出电路，避 免引入不必要的噪声和失真。
03
注意运算放大器的电源和接地设计，确保电 源稳定且接地良好。
04
根据应用需求选择合适的反馈电路和元件， 以实现所需的放大倍数和带宽。
音频滤波器
通过配置运算放大器和外围元件，构成 各种滤波器，如低通、高通、带通等， 对音频信号进行频率选择和处理。
传感器信号调理电路
传感器信号放大电路
01
针对传感器输出的微弱信号，利用运算放大器进行放大，提高
信号的幅度和信噪比。
传感器信号滤波电路
02
去除传感器信号中的噪声和干扰，提取有用的信号成分，提高
第7章 集成电路运算放大器及应用
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共模抑制比K (3) 共模抑制比 CMR •为了衡量差动放大电路抑制共模信号的能力，常 为了衡量差动放大电路抑制共模信号的能力， 为了衡量差动放大电路抑制共模信号的能力 用共模抑制比作为一项技术指标来， 用共模抑制比作为一项技术指标来，其定义为 KCMR=|Aud /Auc | 或 KCMR=20lg |Aud /Auc| dB •若差动放大电路完全对称，双端输出时， 若差动放大电路完全对称， 若差动放大电路完全对称 双端输出时， KCMR=|Aud /Auc |→∞
6
2）主要技术指标的计算 (1)共模电压放大倍数 (1)共模电压放大倍数
共模输入信号时的信号通路 • 双端输入、双端输出 双端输入、 若电路的完全对称有， 若电路的完全对称有， uic=ui1=ui2 ue=ieRe=2Reie1 uoc=0 Auc= uoc/ uic=0 共模电压放大倍数越小，说明放大电路的性能越好。 共模电压放大倍数越小，说明放大电路的性能越好。
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7.2 集成运算放大器
一. 集成运算放大器组成 Ui 输 入 级 中 间 级 偏置电路
集成电路运算放大器框图 集成电路运算放大器框图
输 出 级
Uo
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二. 集成运算放大器的主要参数
1．开环差模电压放大倍数Aod ．开环差模电压放大倍数 是指集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无负反 是指集成运放工作在线性区， 接入规定的负载， 馈情况下的直流差模电压放大倍数。 馈情况下的直流差模电压放大倍数。 2．最大输出电压 op-p ．最大输出电压U 最大输出电压是指在额定的电压下， 最大输出电压是指在额定的电压下，集成运放的最大不 失真输出电压的峰一峰值。 失真输出电压的峰一峰值。用集成运放的传输特性曲线 影响。 表示U 表示 op-p的 影响。 Uo 3．最大差模输入电压 id max ．最大差模输入电压U UOM= Uop- p/ 2 所指的是集成运放的反相和 同相输入端所能承受的最大 电压值。 电压值。 0 Uid 4．最大共模输入电压Uic max ．最大共模输入电压 这是指运放所能承受的最大 共模输入电压。 共模输入电压。 线性区 -UOM
集成电路和运算放大器
3.2.2 差分放大电路的基本性能分析
1、差分放大器的等效电路与半电路分析法
3.2.2 差分放大电路的基本性能分析
1、差分放大器的等效电路与半电路分析法
(2).差分放大器的差模性能分析
差模输入电阻 ： 2(Rs+rbe)
差模输出电阻： 双端输出： 2RC
单端输出： RC
3.2.2 差分放大电路的基本性能分析
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Ripple-Free Differential Output
Since the signal is taken as a difference between two nodes, an amplifier that senses differential signals is16needed.
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Differential Inputs to Differential Amplifier
v X Av vin vr vY Av vin vr v X vY 2 Av vin
When the inputs are applied differentially, the outputs are 180° out of phase; enhancing each other when sensed differentially.
解：
v id v i1 v i2 2 .0 1 2 .9 0 8 .0 V 4
v ic 1 2 (v i1 v i2 ) 1 2 (2 .0 2 1 .9)8 2 V
3.2.1 差分放大电路的工作原理
2、差分放大电路的工作原理
这个电路有两个输入端和两个输出端,有四种电路形式：
折算到输入端的等效输入漂移电压值。
集成电路运算放大器的定义
集成电路运算放大器的定义1. 引言集成电路运算放大器是当今电子电路中最重要的基本器件之一。
它是一种高增益、差分放大器，广泛应用于模拟电路、信号处理、自动控制等领域。
本文将介绍集成电路运算放大器的定义、基本原理、特性以及应用。
2. 定义集成电路运算放大器，简称运放(Op-Amp, Operational Amplifier)，是一种差分放大器，它能够将输入信号放大到较高的增益水平。
运放通常由差动输入级、差动放大级、输出级和电源级组成。
它的输入有两个端口：非反馈输入端(inverting input)和反馈输入端(non-inverting input)，输出端则以电压方式输出。
3. 基本原理3.1 差分放大器运放的核心是差分放大器，它是由两个晶体管组成的差分对(differential pair)。
差分放大器具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
当在非反馈输入端和反馈输入端施加电压时，差分放大器将两个输入信号进行差分放大，并输出差分放大的结果。
3.2 负反馈运放的一个重要特点是负反馈(negative feedback)。
负反馈通过将输出信号的一部分反馈到输入端，使得运放的输出与输入之间达到稳定的关系。
负反馈降低了运放的增益，但提高了稳定性和线性度。
4.1 增益运放具有非常高的开环增益，通常在105到106范围内。
通过负反馈可以调节运放的增益，使其适应不同的应用需求。
4.2 输入阻抗和输出阻抗运放的输入阻抗非常高，通常在105到1012欧姆之间，使其能够接受较小的输入信号。
输出阻抗通常比输入阻抗小得多，可以提供较低的输出阻抗。
4.3 带宽运放的带宽指的是它能够工作的最大频率范围。
通常，在低频时运放的增益较高，而在高频时增益会逐渐降低。
带宽取决于运放的内部结构和电容等元件。
运放的工作温度和环境温度对其性能有一定影响。
温度变化会引起运放增益的变化，这种现象称为温漂。
通过合适的补偿电路和工艺可以减小温漂的影响。
集成电路运算放大器实验教案
集成电路运算放大器实验教案0. 前言集成电路运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种非常重要的电子元器件，由于其方便的使用和高性能，成为学习电子技术的必备件之一。
在工程实践中，Op Amp被广泛应用于斯密特触发器、积分与微分电路、滤波器等电路中，因此掌握Op Amp的基础知识和实验技能对于电子信息专业的学生非常重要。
本次实验的目的是帮助学生掌握Op Amp的基本操作，理解阻容耦合放大器、反相放大器、非反相放大器、比例放大器和积分放大器等Op Amp的基础电路，并通过实际的电路组装和测试来加深对Op Amp的理解和应用。
1.实验名称集成电路运算放大器实验教案2.实验目的(1) 了解Op Amp的原理与基本电路。
(2) 掌握Op Amp放大电路的组装方法。
(3) 掌握Op Amp放大电路的测试与分析方法。
(4) 提高学生实验操作能力和实践能力。
3.实验器材（1）直流电源（5V、+12V、-12V）（2）信号发生器（正弦波、矩形波、三角波）（3）万用表（4）面包板及连线（5）集成电路运算放大器（OP27、LM741、TL081等）（6）小型陶瓷电容（0.1μF、0.22μF等）（7）小型金属膜电阻（1kΩ、10kΩ等）4.实验步骤(1) 实验前准备：将面包板上的信号发生器、万用表、电源及Op Amp等器件连通，保证电源正极与电源标记对应，信号输入口与信号发生器对应，输出端口与万用表对应，Op Amp的正负电源和信号输入和输出对应。
(2) 阻容耦合放大器：阻容耦合放大器是指由Op Amp和若干个电阻、电容组成的电路。
将Op Amp的正电源连接到+12V，负电源连接到-12V，电容C1连接到Op Amp的负输入端，C2连接到Op Amp的输出端，R1连接到Op Amp的正输入端和电源的+12V端，R2连接到Op Amp的正输入端和C1的另一端。
分别通过正弦波和矩形波输入信号，观察输出信号。
简单的集成电路运算放大器
第21讲6.3 简单的集成电路运算放大器主要内容:本节主要介绍了集成电路运算放大器。
基本要求：了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点。
教学要点：1．集成电路运算放大器的组成集成电路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，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部分组成。
（1）输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
（2）.电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成（3）.输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（4）偏置电路是为各级提供合适的工作电流。
此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等2．简单的运算放大器简单运算放大器的原理电路如图所示。
（1）T1,T2对管组成差分式放大电路，信号双端输入、单端输出。
（2）复合管T3,T4组成共射极电路，形成电压放大级，以提高整个电路的电压增益。
（3）T5,T6组成两级电压跟随器，构成电路的输出级，它不仅可以提高带负载的能力，而且可进一步使直流电位下降，以达到输入信号电压v id=v i1-v i2为零时，输出电压v O=0的目的。
（4）R7和D组成低电压稳压电路以供给的基准电压，它与T9一起构成电流源电路以提高T5的电压跟随能力。
（5）电路符号：由此可见，运算放大器有两个输入端（即反相输入端1和同相输入端2）,与一个输出端3。
在运算放大器的代表符号中，反相输入端用"-"号表示，同相输入端用"+"表示。
器件外端输入、输出相应地用N,P和O表示。
（6）输入和输出的相位：利用瞬时极性法分析可知，当输入信号电压v i1从反相输入端输入时（v i2=0），如v i1的瞬时变化极性为(+)时，各级输出端的瞬时电位极性为：v C2（+）→v O2（–）→v B6（–）→v O（–）则输出信号电压v o 与v i1反相；同时，当输入信号电压从同相端输入v i2(v i1=0)时，可以检验，输出电压v o与v i2同相。
集成电路运算放大器的术语
集成电路运算放大器的术语引言集成电路运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种广泛应用于电子电路中的基本器件。
它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，能够在模拟电路中起到放大、滤波、比较等作用。
本文将介绍一些与集成电路运算放大器相关的术语，帮助读者更好地理解和应用该器件。
1. 基本术语•运算放大器（Operational Amplifier）：是一种具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点的电子放大器，可用于放大、滤波、比较、积分、微分等各种功能。
•输入端（Input）：运算放大器的输入端包括非反馈输入端（非反相输入端）和反馈输入端（反相输入端）。
•输出端（Output）：运算放大器的输出端是放大的信号输出端。
•开环增益（Open-loop Gain）：运算放大器在无反馈情况下的增益。
•反馈（Feedback）：将输出信号的一部分馈入到输入端的过程，用来控制运放的放大特性。
•共模电压（Common Mode Voltage）：在运放的非反向和反向输入端之间的电压差。
•差模电压（Differential Mode Voltage）：在运放的非反向和反向输入端之间的电压差。
•共模信号（Common Mode Signal）：施加在运放输入端的电压信号。
•差模信号（Differential Mode Signal）：施加在运放输入端的差分电压信号。
2. 输入和输出特性•输入偏置电压（Input Offset Voltage）：在输入端没有任何输入信号时，输出电压不为零的电压差。
•输入偏置电流（Input Bias Current）：在输入端没有任何输入信号时，进入输入端的漏电流。
•输入失调电流（Input Offset Current）：在输入端没有任何输入信号时，进入输入端的漏电流之间的差异。
•输入电压范围（Input Voltage Range）：运算放大器正常工作的输入电压范围。
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集成电路运算放大器
6.1集成电路运算放大器中的电流源
1.基本电流源
分压式射极偏置电路为基本电流源电路。
当三级管工作在放大区，由于射
极电流仅由两分压电阻决定，因此当负载发生变化(也即集电极电阻发生变化)，输出电流(即集电极电流)保持不变，体现了恒流特性。
2.有源负载
由于电流源具有直流电阻小而交流电阻大的特点，因此在模拟集成电路中，常把它作为负载使用，称为有源负载。
3.电流源的应用
(1)为集成运放各级提供稳定的偏置电流;
(2)作为各放大级的有源负载，提高电压增益。
6.2差分式放大电路
主要作用：作为多级放大电路的输入级，抑制零点漂移。