集成运算放大器(1)
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运算放大器论文(1)
这就要求运放有好的共模抑制能力。
若将反馈电阻 Rf 和 R1 电阻去掉，就成为图 6-23b 所示的电路，该电路的输 出全部反馈到输入端，是电压串联负反馈。有 R1=∞、Rf=0 可知 vo=vi ，就是输 出电压跟随输入电压的变化，简称电压跟随器。
由以上分析，在分析运算关系时，应该充分利用“虚断”“虚短”概念，首
由于同相端接地，故反相端为“虚地”。上式可写为
因此，输出电压 uO 与输入电压 uI1、uI2、uI3 之间的关系为
即电路可完成下列数学运算
y＝－（a1x1＋a2x2＋a3x3）
从同相端与反相端外接电阻必须平衡的条件出发，同相输入端电阻 的阻值应 为
（2）．同相输入加法电路
＝R1//R2//R3//RF
、失调电流温漂
2、运放的线性应用 运放的应用首先是构成各种运算电路，在运算电路中，以输入电压自变量，
以输出电压作为函数，当输入电压发生变化时，输出电压反映输入电压某种运算 的结果，因此，运放必须工作在线性区，在深度负反馈条件下，利用反馈网络可 以实现各种数学运算。
本节中的运放都是理想运放，就是说在分析时，注意使用“虚断”“虚短” 概念。
（5-1-18） 该电路有很高的输入电阻。为了提高抑制共模信号的能力，要求运放具有较 高的共模抑制比。此外，应严格选配电阻。
11
（2）．利用差分输入的减法电路
电路如图 5-1-12 所示，利用叠加定理即可以很方便的求出输出与输入间的 关系。
图 5-1-12 令同相端输入信号为零，得
差分输入减法电路
可以看出同相输入加法电路是同相比例运算电路的扩展。由同相比例运 算电路式（5-1-5）可得出
8
利用叠加定理，可求出 u+与 uI1、uI2、uI3 之间的关系 则输出电压为
集成 放大器
6. 嘱所有人不得接触病人及病床，呼叫 “准备除颤”，电极板紧贴皮肤上一并页加下压一页同 返回
第一节 心脏除颤仪
再次观察除颤效果，是否恢复窦性心律， 以及神志、生命体征、皮肤情况，若恢复 窦性心律， 给予持续心电监护。
8. 协助病人取适宜体位，清洁皮肤，安慰 病人，整理床单位。
9. 关闭电源，开关置OFF位置，清洁电极 板和仪器，充电备用。洗手、记录。
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9.2 放大电路中的负反馈
9. 2. 1反馈的基本概念
1.反馈的概念 前面各章讨论放大电路的输人信号与输出信号间的关系时.只
涉及输人信号对输出信号的控制作用.这称做放大电路的正向 传输作用。然而.放大电路的输出信号也可能对输人信号产生 反作用。简单地说.这种反作用就叫做反馈。 引入反馈的放大电路称为反馈放大电路.它由基本放大电路、 反馈网络、输出取样、输人求和四部分组成一个闭合环路.称 为反馈环路只有一个反馈环路组成的放大电路.称为单环反馈 放大电路.如图9-4所示。其中.x1是输人信号;x0是输出信 号;xF是反馈信号;xID是净输人信号。这些电量可以是电压. 也可以是电流。
R波无关，放电由人工控制，可发生在心
动周期的任何时期，按下放电开关即可放
电。心脏除颤仪开机后自动默认为非同步
状态，室颤、室扑急救时切记采用非同步
模式。
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第一节 心脏除颤仪
心搏骤停（sudden cardiac arrest， SCA）是临床急救医学中最紧急、最严重 的心脏急症，就心搏骤停时的ECG表现形 式而言，72％~80％以上为心室颤动。电 除颤是抢救因室颤而致心搏骤停病人最有 效的方法。而电除颤的时机是治疗心室颤 动的关键，每延迟除颤时间1min，复苏 的成功率将下降7％~10％。在心搏骤停 发生1min、5min、7min、9min、 12min分钟内行电除颤，病人存活率分别 为90％、50％、30％、10％和上一2页％下~一5页％。返回
第一节 心脏除颤仪
再次观察除颤效果，是否恢复窦性心律， 以及神志、生命体征、皮肤情况，若恢复 窦性心律， 给予持续心电监护。
8. 协助病人取适宜体位，清洁皮肤，安慰 病人，整理床单位。
9. 关闭电源，开关置OFF位置，清洁电极 板和仪器，充电备用。洗手、记录。
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9.2 放大电路中的负反馈
9. 2. 1反馈的基本概念
1.反馈的概念 前面各章讨论放大电路的输人信号与输出信号间的关系时.只
涉及输人信号对输出信号的控制作用.这称做放大电路的正向 传输作用。然而.放大电路的输出信号也可能对输人信号产生 反作用。简单地说.这种反作用就叫做反馈。 引入反馈的放大电路称为反馈放大电路.它由基本放大电路、 反馈网络、输出取样、输人求和四部分组成一个闭合环路.称 为反馈环路只有一个反馈环路组成的放大电路.称为单环反馈 放大电路.如图9-4所示。其中.x1是输人信号;x0是输出信 号;xF是反馈信号;xID是净输人信号。这些电量可以是电压. 也可以是电流。
R波无关，放电由人工控制，可发生在心
动周期的任何时期，按下放电开关即可放
电。心脏除颤仪开机后自动默认为非同步
状态，室颤、室扑急救时切记采用非同步
模式。
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第一节 心脏除颤仪
心搏骤停（sudden cardiac arrest， SCA）是临床急救医学中最紧急、最严重 的心脏急症，就心搏骤停时的ECG表现形 式而言，72％~80％以上为心室颤动。电 除颤是抢救因室颤而致心搏骤停病人最有 效的方法。而电除颤的时机是治疗心室颤 动的关键，每延迟除颤时间1min，复苏 的成功率将下降7％~10％。在心搏骤停 发生1min、5min、7min、9min、 12min分钟内行电除颤，病人存活率分别 为90％、50％、30％、10％和上一2页％下~一5页％。返回
第六章集成运算放大器习题及答案
第六章集成运算放大器习题及答案1、由于 ，集成电路常采用直接耦合，因此低频性能好，但存在 。
2、共模抑制比K CMR 是 ，因此K CMR 越大，表明电路的 。
3、电流源不但可以为差分放大器等放大电路 ，而且可以作为放大电路的 来提高放大电路的电压增益，还可以将差分放大电路双端输出 。
4、一般情况下，差动电路的共模电压放大倍数越大越好，而差模电压放大倍数越小越好。
（ ）5、在输入信号作用下，偏置电路改变了各放大管的动态电流。
（ ）6、有源负载可以增大放大电路的输出电流。
（ ）7、用恒流源取代长尾式差分放大电路中的发射极电阻Re ，将使电路的 （ ） A.差模放大倍数数值增大 B.抑制共模信号能力增强 C.差模输入电阻增大8、在差动电路中，若单端输入的差模输入电压为20V ，则其共模输入电压为（ ）。
A. 40VB. 20VC. 10VD. 5V 9、电流源的特点是（ ）。
A 交流电阻小，直流电阻大；B 交流电阻大，直流电阻小； C. 交流电阻大，直流电阻大； D. 交流电阻小，直流电阻小。
10、关于理想运算放大器的错误叙述是（ ）。
A ．输入阻抗为零，输出阻抗也为零；B ．输入信号为零时，输出处于零电位；C ．频带宽度从零到无穷大；D ．开环电压放大倍数无穷大 11、（1）通用型集成运放一般由哪几部分电路组成？每一部分常采用哪种基本电路？对每一部分性能的要求分别是什么？（2）零点漂移产生的原因是什么？抑制零点漂移的方法是什么?12、已知一个集成运放的开环差模增益A id 为100dB ，最大输出电压峰-峰值U opp =±10V,计算差模输入电压u i （即u +-u -）为10μV,0.5mV ，-200μV 时的输出电压u 0。
13、如图所示电路参数理想对称，晶体管的β均为50 ,r bb ′=100Ω，U BEQ = 0.7。
试计算R W 滑动端在中点时VT 1管和VT 2管的发射极静态电流I EQ ，以及动态参数A d 和R i 。
集成运放
i1=iF+ ib- ib-= i1-iF 电压并联负反馈
(2) 同相比例运算放大器
iF if
ib+ =0
RF
u-= u+= ui
ib- =0
ui
Rf
_ + +
Au=1+
uo
iF=if
uo ui R 2F ui R 1f
RP
RP=Rf//RF
RF
Rf
R2 F u o (1 )u i ) R 1f
– +u + A1 o1
－
－
R
– + + A2
uo
RL
试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 例2： 并联电流负反馈 端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。 – +u + A1 o1
–
ui
i1
id if
R
+ A2
+
uo
解： 因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL 的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈； 因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上， 所以是并联反馈; 因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流 之差，所以是负反馈。
Ao
1+ AoF
Ao F
Xo
Xf
Xf
Xd
Ao F 0
Xo
Xd
Xf 、 d X
同相，所以
则有： F|<|Ao| |A
负反馈使放大倍数下降。
(2) 同相比例运算放大器
iF if
ib+ =0
RF
u-= u+= ui
ib- =0
ui
Rf
_ + +
Au=1+
uo
iF=if
uo ui R 2F ui R 1f
RP
RP=Rf//RF
RF
Rf
R2 F u o (1 )u i ) R 1f
– +u + A1 o1
－
－
R
– + + A2
uo
RL
试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 例2： 并联电流负反馈 端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。 – +u + A1 o1
–
ui
i1
id if
R
+ A2
+
uo
解： 因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL 的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈； 因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上， 所以是并联反馈; 因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流 之差，所以是负反馈。
Ao
1+ AoF
Ao F
Xo
Xf
Xf
Xd
Ao F 0
Xo
Xd
Xf 、 d X
同相，所以
则有： F|<|Ao| |A
负反馈使放大倍数下降。
集成运算放大器全篇
要求。
习题判16
七、 微分器
iF R
i1 C ui
R2
– +
+
u–= u+= 0
uo
若输入： ui sin t
ui
则：uo RC cost RC sin(t 90 ) 0 uo
0
iF
uo R
i1
C
dui dt
i1 iF
uo
RC
dui dt
t t 习题判19
微分是积分的逆运算。因此，只要将积分运算电路 中R和C的位置互换，就能形成微分器基本电路。如果 说，积分电路能够延缓信号的传输，那么微分电路则能 加快信号的传输过程，微分器又称D调节器。
(2)无调零引出端的运放调零。有些运放是不设调零引出端 的，特别是四运放或双运放等因引脚有限，一般都省掉调零端。 用作电压比较器的运放，无需调零；用作弱信号处理的线性电 路，需要通过一个附加电路，引入一个补偿电压，抵消失调参 数的影响，几种附加的调零电路如图1-14所示。 调零电路的接人对信号的传输关系应无影响，故图l-14a和图l14b加入了限流电阻R3，R3的阻值要求比R1大数十倍，若R1 =10 kΩ， R3可取200 kΩ。图l-14c和图l-14d为不用调零电源 (+U和-U)的调零电路，通过调节电位器RP，可以改变输入偏置 电流的大小，以调整电消振措施 1)区分内外补偿。从产品手册或产品说明书上可查到补偿方法， 如F007型运放往往把消振用的RC元件制作在运放内部。大部分 没有外接相位补偿（校正）端子的运放，均列出补偿用RC元件 的参考数值，按厂家提供的参数，一般均能消除自激。 2)补偿电容与带宽的关系。有时按厂家提供的RC参数不能完全 消除自激。此时若加大补偿电容的容量，可以消除自激。对于 交流放大器，则必须注意补偿元件对频带的影响，不应取过大 的电容值，要选取适当的电容值，使之既能消除振荡，又能保 持一定的频带宽度。此外，对应不同的闭环增益，所需的补偿 电容和补偿电阻也不同。在选取补偿元件时，可以按以下原则 掌握：在消除自激的前提下，尽可能使用容量小的补偿电容和 阻值大的补偿电阻。
习题判16
七、 微分器
iF R
i1 C ui
R2
– +
+
u–= u+= 0
uo
若输入： ui sin t
ui
则：uo RC cost RC sin(t 90 ) 0 uo
0
iF
uo R
i1
C
dui dt
i1 iF
uo
RC
dui dt
t t 习题判19
微分是积分的逆运算。因此，只要将积分运算电路 中R和C的位置互换，就能形成微分器基本电路。如果 说，积分电路能够延缓信号的传输，那么微分电路则能 加快信号的传输过程，微分器又称D调节器。
(2)无调零引出端的运放调零。有些运放是不设调零引出端 的，特别是四运放或双运放等因引脚有限，一般都省掉调零端。 用作电压比较器的运放，无需调零；用作弱信号处理的线性电 路，需要通过一个附加电路，引入一个补偿电压，抵消失调参 数的影响，几种附加的调零电路如图1-14所示。 调零电路的接人对信号的传输关系应无影响，故图l-14a和图l14b加入了限流电阻R3，R3的阻值要求比R1大数十倍，若R1 =10 kΩ， R3可取200 kΩ。图l-14c和图l-14d为不用调零电源 (+U和-U)的调零电路，通过调节电位器RP，可以改变输入偏置 电流的大小，以调整电消振措施 1)区分内外补偿。从产品手册或产品说明书上可查到补偿方法， 如F007型运放往往把消振用的RC元件制作在运放内部。大部分 没有外接相位补偿（校正）端子的运放，均列出补偿用RC元件 的参考数值，按厂家提供的参数，一般均能消除自激。 2)补偿电容与带宽的关系。有时按厂家提供的RC参数不能完全 消除自激。此时若加大补偿电容的容量，可以消除自激。对于 交流放大器，则必须注意补偿元件对频带的影响，不应取过大 的电容值，要选取适当的电容值，使之既能消除振荡，又能保 持一定的频带宽度。此外，对应不同的闭环增益，所需的补偿 电容和补偿电阻也不同。在选取补偿元件时，可以按以下原则 掌握：在消除自激的前提下，尽可能使用容量小的补偿电容和 阻值大的补偿电阻。
集成运算放大器_电子电路
放大电路
集成运放：是一种高放大倍数的直接耦合 多级放大器。 直接耦合存在的最主要问题是：温漂问题 解决的办法：采用差动式放大电路
一．基本差动放大电路
（一）工作原理： 各元件相同：即T1，T2管对称 RS1=RS2=RS Rb1=Rb2=Rb Rc1=Rc2=Rc(两边严格对称)
优点：结构简单，符合集成电路特点
缺点：I。受Vcc、R、VBE影响，要使I。得到小电流， R必须很大，集成电路制作难。
二、微电流源电路
Io小电流，R值不太大，应使I。<IR
从PN结中伏安特性方程：
IE=Is(eUbe/UT-1)，当Ube》UT时，
第三节
一、 镜像电流源电路 VB1=VB2→IB1=IB2=IB
电流源电路
集成运算放大中，常用电流源提供偏置电路作为有源负载。
(Ic1=Ic2=Ic0)→IR=Ic1+2IB=Ic1(1+2/) =I0(1+2/β)或I0=IR/(1+2/β) 当 β 》2，Vcc》VBE I。=IR=（Vcc-VBE）/R≈Vcc/R 当Ir 大小固定时，电流源输出I。也相应恒定，故称镜像电流
当静态工作时：Ic1Q=Ic2 Q
温度升高：Ic1升，Uc1降(对称性)Uc1Q=Uc2Q， U。=Uc1Q-Uc2Q=0 Ic2升，Uc2降 克服温度变化而引起的零点漂移现象
（二） 放大倍数
1、 差模放大倍数Ad: 当输入信号Ui1及Ui2时（幅度相同； 极性相反）(Ui1=-Ui2)或Ui1=Ui/2,Ui2=-Ui/2 Ui1：T1放大，UC1与Ui2反相；Ui2：T2放大，Uc2与Ui2反相 （U。=UC1-UC2） （差动或） 设单管放大倍数为A1，则：UC1= Ui1 A1=1/2 UiA1 U。=UC1-UC2= UiA1
集成运放：是一种高放大倍数的直接耦合 多级放大器。 直接耦合存在的最主要问题是：温漂问题 解决的办法：采用差动式放大电路
一．基本差动放大电路
（一）工作原理： 各元件相同：即T1，T2管对称 RS1=RS2=RS Rb1=Rb2=Rb Rc1=Rc2=Rc(两边严格对称)
优点：结构简单，符合集成电路特点
缺点：I。受Vcc、R、VBE影响，要使I。得到小电流， R必须很大，集成电路制作难。
二、微电流源电路
Io小电流，R值不太大，应使I。<IR
从PN结中伏安特性方程：
IE=Is(eUbe/UT-1)，当Ube》UT时，
第三节
一、 镜像电流源电路 VB1=VB2→IB1=IB2=IB
电流源电路
集成运算放大中，常用电流源提供偏置电路作为有源负载。
(Ic1=Ic2=Ic0)→IR=Ic1+2IB=Ic1(1+2/) =I0(1+2/β)或I0=IR/(1+2/β) 当 β 》2，Vcc》VBE I。=IR=（Vcc-VBE）/R≈Vcc/R 当Ir 大小固定时，电流源输出I。也相应恒定，故称镜像电流
当静态工作时：Ic1Q=Ic2 Q
温度升高：Ic1升，Uc1降(对称性)Uc1Q=Uc2Q， U。=Uc1Q-Uc2Q=0 Ic2升，Uc2降 克服温度变化而引起的零点漂移现象
（二） 放大倍数
1、 差模放大倍数Ad: 当输入信号Ui1及Ui2时（幅度相同； 极性相反）(Ui1=-Ui2)或Ui1=Ui/2,Ui2=-Ui/2 Ui1：T1放大，UC1与Ui2反相；Ui2：T2放大，Uc2与Ui2反相 （U。=UC1-UC2） （差动或） 设单管放大倍数为A1，则：UC1= Ui1 A1=1/2 UiA1 U。=UC1-UC2= UiA1
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
集成运算放大器
1 集成运算放大器
1.1 理想运算放大器的功能与特性 1.2 运算放大器的反相输入分析 1.3 运算放大器的同相输入分析 1.4 运算放大器的差分输入分析 1.5 仪表放大器 1.6 积分器与微分器 1.7 运算放大器的电源供电
1.1理想运算放大器的功能与特性 . 理想运算放大器的功能与特性
1.1.1电路符号与端口
i2 i1
Vsm
vs
t
R2
1 2 ∞ A 3
o
vs
Ri
R1
vo Ro
vo R2 Vsm R1
o (b)
t
(a)
对于正弦波输入时，其输入、 对于正弦波输入时，其输入、输出波形如上右图所示
1.2 运算放大器的反相输入分析 .
1.2.2输入、输出阻抗 输入、
输入阻抗R 输入阻抗 i： 因此有： Ri = vs = vs = R1 因此有： i1 vs R1 即为端口1与信号源之间的外接电阻。 即为端口1与信号源之间的外接电阻。
RF 为权重系数 Ri
R R R F v1 + F v2 +⋯+ F vn vo = −iF RF = − R2 Rn R1
利用运算放大器设计一个实现如下算法的电路。 例2 ：利用运算放大器设计一个实现如下算法的电路。
v o = v1 + 2v 2 − 4v 3
要求运算放大器必须采用反相输入方式，并且要求对应输入信号v 要求运算放大器必须采用反相输入方式，并且要求对应输入信号 1 的 输入阻抗为10 10K 对应输入信号v 的输入阻抗为5 输入阻抗为10K，对应输入信号 3的输入阻抗为5K。试设计该电路并确 定电路中的各电阻取值。 定电路中的各电阻取值。 分析：当需要相反符号的信号进行加法时， 分析：当需要相反符号的信号进行加法时，可利用两级反相放大器的 级联来实现。 级联来实现。 因为 v o = v1 + 2v 2 − 4v 3 = −[− (v1 + 2v 2 )] − 4v 3 令 v o1 = − (v1 + 2v 2 ) 则有 v o = − (v o1 + 4v 3 ) 可见，该电路是由两级的加权电阻组成，电路结构如图 所示。 可见，该电路是由两级的加权电阻组成，电路结构如图1-2-7所示。 所示