集成运算放大电路组成
集成运放组成的基本运算电路
K2
C 1μF
R2 1M
K1 +15V
vS
－
R1 100K
A
vO
＋
R′ 100K
-15V
vo
1 R1
t
0 vsdt
积分运算电路
4. 积分运算电路
将实验数据及波形填入下述表格中：
vs波形
vs幅度值
vo波形
vo频率
vo幅度值
5. 用积分电路转换方波为三角波
电路如下图所示。图中电阻R2的接入是为了抑制由 IIO、VIO所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零 点。
A
vO
υS
＋
R′ 10K
-15V
v0
(1
RF R1
)vs
同相比例运算电路
2. 实现同相比例运算
将实验数据及波形填入下述表格中：
输入信号vs1 (V)
有效值
波形
输入信号vs2 (V)
有效值
波形
有效值
输出电压vo (V)
峰值
波形
注：上表针对正弦波输入，若是其他信号输入表作相应改变。
3. 减法器（差分放大电路）
减法器（差分放大电路）运算仿真电路
3. 减法器（差分放大电路）
减法器（差分放大电路）运算仿真电路
3. 减法器（差分放大电路）
将实验数据及波形填入下述表格中：
输入信号vs1 (V)
有效值
波形
输入信号vs2 (V)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有效值
波形
有效值
输出电压vo (V)
峰值
波形
注：上表针对正弦波输入，若是其他信号输入表作相应改变。
vs波形
集成电路
1．2 集成运放的基本构成和表示符号1．2．1集成运放的基本构成集成运放是以双端为输入，单端对地为输出的直接耦合型高增益放大器，是一种模拟集成电子器件。
集成运放内部电路包括四个基本组成环节，分别是：输入级、中间级、输出级和各级的偏置电路。
对于高性能、高精度等特殊集成运放，还要增加有关部分的单元电路。
例如：温度控制电路、温度补偿电路、内部补偿电路、过流或过热保护电路、限流电路、稳压电路等。
图1—2—l所示为集成运放内部电路方框图。
由于三极管容易制造，且它在硅片上占的面积小，所以集成运放内部电路大量采用三极管代替其他元件，如用三极管代替二极管，用有源负载代替电阻负载等。
由于三极管是在相同的工艺条件下同时制造的，同一硅片上的对管特性比较相近，易获得良好的对称特性，且在同一温度场，易获得良好的温度补偿，具有很好的温度稳定性。
在集成电路中，各元件易于集成的顺序是：三极管、二极管、小的电阻、小的电容等，对于大的电阻或大的电容、电感等难以集成，可采用外接的方法。
在集成电路中，不能直接集成电感元件，如在集成电路内部需要电感时，可用其他元件(如：三极管、电阻、电容等)模拟出电感元件1，输入级为了提高集成运放的输入电阻、减小失调电压和偏置电流、提高差模和共模输入电压范围等性能，集成运放的输入级的差动输入放大电路，常采用超揖管、达林顿复合管、串联互补复合管、场效应管等。
为了获得较高的增益，减少内部电路的补偿要求，在差动输入放大级中，还采用有源负载或恒流源负载。
输入级的保护电路也是不可缺少的。
2，中间级集成运放的中间级常采用电平位移电路，将电平移动到地电平，其电路多采用恒流源、横向PNP管、稳压管、正向二极管链、电阻降压电路等。
从双端变单端的变换，常采用并联电压负反馈、有源负载、电流负反馈、PNP管等方法。
为了提高共模抑制能力、提高差模增益和提供稳定的内部工作电流，实际电路中广泛采用各种恒流源电路，如稳压管恒流源、镜像恒流源、多集电极恒流源、场效应管恒流源等。
集成运算放大电路
VCCUBE0 R
(1)
当 1 时，T1管的集电极电流
IC1IE1UBE0ReUBE1
(2)
(2)式中 (UBE0 – UBE1) 大概几十毫伏，因此只要 几千欧的 Re 就可以得到几十微安的IC1，所以称 为微电流源。
由式
IC1
Re0 Re1
IRU ReT1lnIICR1
可得
IC1
UT Re
ln
+VCC
IC0=IC1=IC ，IR为基准电流。
T0
C
T1
A点的电流方程I为E2：IC2IBIC2IC
IC0
2IB
IC
A
1
IC
2
IE2
2
IC2
IB2
IE2
1
B
T2
2
IC2
(1)
IR R
IC2 B点的电流方程为：
IR IB 2 IC IC 2 1 2 IC 22 2 2 2 2 IC 2
பைடு நூலகம்
UBE
UT
ln
IE IS
(2)
B
IC0
T0
A T1
IB0
IB1
Re0 IE0
IE1 Re1
因 将T(30)与式T代1 特入性 (1)完式全得U相：B同E0，U 故B：E1UTlnIIE E10 IE1Re1IE0Re0UTlnIIE E1 0
(3) (4)
当 2时，IC0IE0IR，IC1 IE1，所以
IC2(122 22)IRIR
(2)
2.4 多路电流源电路
基于比例电流源的多路电流源：
+VCC
IR R
C B
IC0
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。
集成运算放大电路
多路电流源电路如图所示，已知所有晶体管的特性均相同， UBE均为0.7V。试求IC1、IC2各为多少。：
因为T1、T2、T3的特性均相同， 且UBE均相同，所以它们的基极、 集电极电流均相等， 设集电极电流为IC。 先求出R中电流，再求解IC1、IC2
IR
VCC U BE3 U BE 0 100μA R
偏置电路：用于设置各级放大电路的静态工作点，采用电流源电路
4.1.3 集成运放的符号和电压传输特性
非线性区
线性区
从外部看，可认为集成运放是一个双端输入、单端输 出、具有高差模放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、能 较好抑制温漂的差分放大电路。 uo=Aod(uP-uN) 差模开环放大倍数Aod，通常非常高可达几十 万倍。对理想运放：Aod→∞ Rid →∞ Ro=0
集成运放的选择： 1 信号源的性质 根据信号源是电压源还是电流源，内阻大小、输入信号幅 值及频率的变化范围等，选择运放的rid、-3dB带宽、转换 速率SR等参数 2 负载的性质 根据负载电阻大小，确定所需运放的输出电压和输出电流 幅值。 3 精度要求 根据精度要求选择运放的Aod、UIO、IIO、SR等参数 4 环境条件 根据环境温度变化范围，选择运放失调电压及失调电流的 温漂dUIO/dT dIIO/dT
供偏置电流，又可以作为放大器的有源负载使用。
3．集成运放的主要品种是BJT集成运放、FET集成运放
以及由这两种工艺结合而得到的BiMOS和BiCMOS集成 运放。集成运放的参数有几十个之多，正确掌握了它的 主要参数的物理意义，才能在使用中恰当地选择元器件。 4．除了通用集成运放以外，还有大量特殊类型的运放。
输入级：一般是双端输入的差分放大电路，它的好坏直接影响集成运放 的性能参数(如输入电阻、共模抑制比等)。一般要求输入电阻大、差模 放大倍数高，抑制共模信号能力强。 中间级：主要是放大作用，多采用共射或共源放大电路，经常用复合管 做放大管，以恒流源作集电极负载，Au可达千倍以上。 输出级：应具有输出电阻小、输出电压线性范围宽，非线性失真小等特 点。多采用互补对称输出电路。
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
集成运算放大电路组成
集成运算放大电路组成以集成运算放大电路组成为标题，我们来探讨一下这个话题。
集成运算放大电路（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种常见的电子器件，广泛应用于各种电子设备中。
它由多个晶体管和电阻等元件组成，具有高增益、低失真等特点，是现代电子电路中不可或缺的一部分。
集成运算放大电路主要由四个部分组成：输入端、输出端、电源端和反馈回路。
输入端通常有两个，一个是非反相输入端（+），另一个是反相输入端（-）。
输出端则是通过一个输出电阻连接到负载上。
电源端则提供电源电压，一般为正负对称的直流电压。
反馈回路则是将部分输出信号再次输入到输入端，起到控制和调节输出信号的作用。
集成运算放大电路的工作原理是将输入信号经过放大后输出。
当输入信号经过非反相输入端时，输出信号与输入信号同相；当输入信号经过反相输入端时，输出信号与输入信号反相。
通过调节反馈回路中的电阻、电容等元件，可以实现对输出信号的放大或衰减，从而达到不同的电路功能。
集成运算放大电路有很多种不同的配置方式，常见的有反相放大器、非反相放大器、比较器、积分器等。
下面我们分别来介绍一下这几种典型的配置方式。
首先是反相放大器。
反相放大器的输入信号通过反相输入端进入，经过放大后从输出端输出，输出信号与输入信号相反。
反相放大器的放大倍数由反馈电阻和输入电阻决定，可以通过调节这两个电阻的比例来改变放大倍数。
接下来是非反相放大器。
非反相放大器与反相放大器相反，输入信号通过非反相输入端进入，经过放大后从输出端输出，输出信号与输入信号同相。
非反相放大器的放大倍数也由反馈电阻和输入电阻决定，可以通过调节这两个电阻的比例来改变放大倍数。
比较器是另一种常见的集成运算放大电路配置方式。
比较器通常用于判断输入信号的大小关系，并输出相应的逻辑电平。
当输入信号大于某个阈值时，输出为高电平；当输入信号小于阈值时，输出为低电平。
比较器的阈值可以通过调节电阻、电容等元件来改变。
集成运算放大电路全篇
Y0 Y1 Y2 Y3 B
注：式中Aod为差模开环放大倍数。
二、 集成运放中的电流源电 路
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
+VCC
IR
B IC0
T0
R 2IB
A
IB0
IB1
IC1 T1
UBE0= UBE1， β0=β1=β， IC0=IC1=IC= βIB ， IC1为输出电流， IR为基准电流。
基准电流表达式：
IR
用
uP
集成运放组成方框图：
输入级
uN
中间级
输出级 uO
偏置电路
1) 输入级 又称前置级，常为双输入高性能差分放大电路（高Ri 、大Ad、 大KCMR、静态电流小）。输入级的好坏直接影响着集成运放的大多数性能 参数。
2) 中间级 主放大器，使集成运放具有较强的放大能力，多采用共射 （或共源）放大电路。放大管经常采用复合管，以恒流源做集电极负载。
R`3
C`1 R`3
2.1k
2.1k
R`5 240k
C`1
R`4 25k
R`5 240k
－ ＋
R7 100k
－∞ A3
(以下电路同上，仅C1、C2 值不同，电路从略）
图5.6 十五段优质均衡器
(2) 当R4的滑动触头移到最左边时，其电路如图8.7（a）所示。
C1
R3
R3
C2 R5
R4 R5
－∞
R6
B点的电流方程为：
IR
IB2
IC
IC2
1 2
IC2
2
2
2 2
2
I
C
2
IC2
(1
第4章集成运算放大电路
2020年4月8日星期三
Shandong University
第3页
模拟电路
二、集成运放电路的组成
两个 输入端
一个 输出端
若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个 双端输入、单端输出的差分放大电路。
2020年4月8日星期三
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第4页
模拟电路
集成运放电路四个组成部分的作用
模拟电路
第四章 集成运算放大电路
§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 电路分析及其性能指标
2020年4月8日星期三
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第1页
模拟电路
§4.1 概述
一、集成运放的特点 二、集成运放电路的组成 三、集成运放的电压传输特性
2020年4月8日星期三
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2020年4月8日星期三
Shandong University
第5页
模拟电路
三、集成运放的电压传输特性 uO=f(uP-uN)
在线性区：
uO＝Aod(uP－uN) Aod是差模开环放大倍数。
非线 性区
由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多微伏。
特点：IC1具有更高的稳定性。
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三、微电流源
模拟电路
要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。
IE1 (UBE0 UBE1) Re
U BE
I UT
I I e ， I e E
S
E0 E1
模电课件第四章集成运算放大电路
§4.1集成运算放大电路概述 一、集成运放的电路结构特点
集成运算放大电路：高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
2019/7/28
模电课件
二、集成运放的电路组成
1、输入级：运算放大器的输入级通常是差分放大电路，其主 要功能是抑制共模干扰和温漂，双极型运放中差分管通常采 用CC-CB复合管，以便拓展通频带。 2、中间级：电压放大，要求：放大倍数要尽可能大，通常采 用共201射9/7/2或8 共源电路，并采用恒模电流课源件 负载和复合管以增加电压 放大倍数。
工作在放大状态。
当T0与 T1特性参数完全一致时，由U BE0 = U BE1可推得
IB0 = IB1 = IB IC0 = IC1 = Io 由基极输入回路得，
Io
IR
VCC
U BE R
I0 2IB
I0
2
I0
所以，I0
1 1 2
IR
基准电流
输出电流
当
时，I0 IR 。
在集成运放电路中通常只能制作小容量（几十pF）电容，不能 制作大201容9/7/量28 电解电容，级间通常模采电课用件 直接耦合。
四、以电流源为有源负载的放大电路
在集成运放的共射（共源）放大电路中，为了提高电压放大 倍数，常用电流源电路取代Rc （或Rd ），这样在电源电压不 变的情况下，既获得合适的静态电流，又可以得到很大的等效 的Rc（或 Rd ）。
（1） 运放电路的结构分解 输入级是一个差动放大电路，主要由T1、T3（共集-共基组合）
和T2、T4组成。中间放大级由T16、T17、T13组成共集—共射电路； 输出级由T14、T18 、 T19组成互补输出电路。
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集成运算放大电路组成
以集成运算放大电路组成为标题，我们将会探讨什么是集成运算放大电路，以及其组成和作用。
一、什么是集成运算放大电路？
集成运算放大电路（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种重要的电子元件，它是一种高增益电压放大器。
它具有两个输入端（非反相输入端和反相输入端）、一个输出端和一个电源端。
OP-AMP的输出和输入之间通过一组电阻、电容等元件连接。
通过选择不同的连接方式和元件参数，可以实现不同的功能。
二、集成运算放大电路的组成
1. 差分放大器
差分放大器是集成运算放大电路的基本组成部分，它由两个输入端（非反相输入端和反相输入端）和一个输出端组成。
差分放大器可以将输入信号的差值放大并输出，其增益可由外部电阻确定。
差分放大器的主要作用是实现信号的放大和增益控制。
2. 输入级
输入级是集成运算放大电路的另一个重要组成部分，它负责对输入信号进行放大和滤波。
输入级通常由一个差分放大器和一个滤波电
路组成。
滤波电路可以通过选择不同的电容和电阻值来实现不同的滤波效果，用于去除输入信号中的杂散噪声和干扰信号。
3. 输出级
输出级是集成运算放大电路的输出部分，它负责将放大后的信号输出给外部电路。
输出级通常由一个电流源和一个输出电阻组成。
电流源用于提供稳定的输出电流，输出电阻则用于匹配负载电阻，以达到最大功率传递。
4. 反馈网络
反馈网络是集成运算放大电路中非常重要的部分，它通过将一部分输出信号反馈到输入端，来控制输出信号的增益和稳定性。
反馈网络可以是正反馈或负反馈。
正反馈会增加电路的放大倍数，但也会引入不稳定因素；负反馈则可以提高电路的稳定性和线性度。
三、集成运算放大电路的作用
1. 信号放大
集成运算放大电路主要作用是将输入信号放大到所需的幅度。
通过选择合适的电阻和电容参数，可以控制放大倍数，从而满足不同的应用需求。
2. 滤波
集成运算放大电路的输入级通常包含滤波电路，可以对输入信号进行滤波处理，去除杂散噪声和干扰信号，提高信号的纯净度和可靠性。
3. 信号调理
集成运算放大电路还可以对输入信号进行调理，如放大、整形、线性化等。
通过选择合适的电路连接方式和元件参数，可以实现不同的信号调理功能。
4. 反馈控制
集成运算放大电路中的反馈网络可以通过将一部分输出信号反馈到输入端，来控制输出信号的增益和稳定性。
反馈控制可以提高电路的稳定性、线性度和带宽，减小失调和温漂等问题。
集成运算放大电路是一种重要的电子元件，它由差分放大器、输入级、输出级和反馈网络等组成。
它主要用于信号放大、滤波、信号调理和反馈控制等方面。
通过合理选择连接方式和元件参数，可以实现不同的功能和应用需求。
集成运算放大电路在电子电路设计和信号处理领域有着广泛的应用，为电子设备的性能和可靠性提供了重要支持。