集成运算放大器构成的基本运算电路
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
集成运算放大器的基本运算电路
集成运算放大器的基本运算电路x本文介绍了集成运算放大器的基本运算电路，包括其结构、功能、特性和应用。
集成运算放大器是一种半导体器件，用于放大电气信号，它有助于提高信号的电压或电流，使信号可以传输到远处。
集成运算放大器具有很多优点，如体积小、功耗低、抗干扰能力强、可靠性高等。
此外，它还可以实现各种电路设计，如移相器、高通滤波器和低通滤波器等。
本文将详细介绍集成运算放大器的基本运算电路，包括电路结构、工作原理、参数、应用等。
集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier）是一种具有可替代性的多输入半导体电路，它可以提高任何一路输入信号的电压或电流，可以实现各种复杂的放大电路。
集成运算放大器的基本电路由一个或多个放大器组成，每个放大器由若干个部件组成，可以形成一个可调节复杂放大电路。
集成运算放大器可分为多晶片、单晶片和小规模集成电路3种类型，根据处理信号的种类和放大系数的大小，它可以分为分立电路、模拟电路和数字电路。
集成运算放大器的输出电压可以大大提高原始信号的电压，并且可以根据输入参数调节输出电压。
集成运算放大器的基本运算电路由放大器、输入端口和输出端口组成。
输入端口由两个端口组成，分别是正输入端口和负输入端口，这两个端口可以接收一个正电压信号和一个负电压信号。
输出端口可以接收较大的电压信号，输出信号与输入信号的相位一致。
此外，很多放大器还具有滞后环节，可以进一步延迟放大器的输出信号，使其同输入信号的相位更为一致。
集成运算放大器的特性取决于其器件和结构，主要特性有：抗干扰能力强、体积小、功耗低、可靠性高等。
此外，集成运算放大器还具有很多类型，如双路放大器、移相器、高通滤波器和低通滤波器等，每种器件都有其特定的应用。
集成运算放大器可用于实现各种电路，如低通滤波器、高通滤波器、移相器等，这些电路有助于提高电路系统的精度和灵敏度，从而实现精确的测量和控制。
此外，它还可以用于实现多种复杂电路，如高阻率电路、低阻率电路和串行/并行电路等。
集成运算放大器构成的反相比例运算电路
集成运算放大器构成的反相比例运算电路反相比例运算电路是一种基本的集成运算放大器应用电路，广泛应用于信号放大、滤波、测量和控制等领域。
反相比例运算电路由集成运算放大器、电阻、输入信号源和输出负载组成。
其中，集成运算放大器是电路的核心部件，具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
反相比例运算电路的工作原理如下：输入信号通过电阻与集成运算放大器的输入端相连，电阻使得输入信号能够被有效地分配给集成运算放大器。
集成运算放大器将输入信号放大，并通过输出端连接的负载电阻输出放大后的信号。
由于电阻的存在，输出信号与输入信号成反向关系，并且放大倍数与电阻的比值有关。
反相比例运算电路具有许多重要特性。
首先，通过调整电阻值可以调节放大倍数，使得电路可以适应不同的信号放大需求。
其次，由于集成运算放大器具有极低的输入电阻，使得电路可以接收来自各种信号源的输入信号，而不会对信号源产生额外负载。
此外，反相比例运算电路具有极低的输出阻抗，可以驱动各种负载电阻，保证输出信号的传输质量。
在实际应用中，反相比例运算电路有着广泛的用途。
例如，可以用于音频放大器、传感器信号放大、滤波器设计等。
在音频放大器中，反相比例运算电路能够将低电平的音频信号放大至足够的音量，以满足人们对音乐的欣赏需求。
在传感器信号放大方面，反相比例运算电路可以对微弱的传感器信号进行放大，使其能够被有效地采集和处理。
而在滤波器设计中，反相比例运算电路能够实现对特定频率范围内信号的放大，过滤掉其他频率的杂音干扰。
总之，反相比例运算电路是一种重要的集成运算放大器应用电路，其结构简单、性能优越，具有广泛的应用领域。
通过合理选择电阻值和运用反相比例运算电路的特性，我们可以满足各种信号放大、滤波、测量和控制的需求，并提高电路的性能和可靠性。
实验四 集成运放组成的基本运算电路
实验四 集成运放组成的基本运算电路一． 实验目的1．掌握集成运算放大器的正确使用方法。
2．了解集成运算放大器在信号放大和模拟运算方面的应用。
二． 实验设备实验箱 1个实验电路板 1个数字万用表 1个三． 简述运算放大器是具有两个输入端和一个输出端的高增益、高输入阻抗的多级直接耦合电压放大器。
只要在集成运放的外部配以适当的电阻和电容等器件就可构成比例、加减、积分、微分等模拟运算电路。
在这些应用电路中，引入了深度负反馈，集成运放工作在线性放大区，属于运算放大器的线性应用范畴，因此分析时可将集成运放视为理想运放，运用虚断和虚短的原则。
虚断：即认为流入运放两个净输入端的电流近似为零。
虚短：即认为运放两个净输入端的电位近似相等(u +≈ u -)。
从而可方便地得出输入与输出之间的运算表达式。
使用集成运算放大器时，首先应根据运放的型号查阅参数表，了解其性能、指标等，然后根据管脚图连接外部接线（包括电源、调零电路、消振电路、外接反馈电阻等等）。
四． 设计实验要求1. 设计由双列直插通用集成运放μA741构成的基本运算电路，要求实现：反相比例运算，反相加法运算，同相比例运算，电压跟随器，差动运算（减法运算）等5种运算。
每一运算电路需要设计两种典型的输入信号。
2. 自己设计选择电路参数和放大倍数，画出电路图并标出各电阻的阻值（μA741的最大输出电流小于10mA ，因此阻值选取不能小于1KΩ）。
3. 自拟实验步骤。
4. 电源电压一律取12V ±。
本实验用直流信号源，自己选择输入信号源的取值，已知信号源（5i u V ≤）。
5. 设计举例：反相比例运算电路的设计反相比例放大器的运算功能为：1R R u u A F i o uf -==； 设,10-=uf A 负反馈电阻Ω=K R F 100；可以计算出110R K =Ω，平衡电阻100//109.1R K '=≈Ω。
max =9o u V，max max 90.910o i uf u u V A ∴≤==，即输入信号的设计值小于0.9V ±。
实验13 集成运放组成的基本运算电路
实验13 集成运放组成的基本运算电路一、实验目的：1．掌握集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的功能。
2．了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
3．掌握在放大电路中引入负反馈的方法。
二、实验内容1．实现两个信号的反相加法运算。
2．实现同相比例运算。
3．用减法器实现两信号的减法运算。
4．实现积分运算。
5．用积分电路将方波转换为三角波。
三、实验准备1．复习教材中有关集成运放的线性应用部分。
2．拟定实验任务所要求的各个运算电路，列出各电路的运算表达式。
3．拟定每项实验任务的测试步骤，选定输入测试信号υS 的类型（直流或交流）、幅度和频率范围。
4．拟定实验中所需仪器和元件。
5．在图9.30所示积分运算电路中，当选择υI ＝0.2V 时，若用示波器观察υO （t ）的变化轨迹，并假定扫速开关置于“1s/div ”，Y 轴灵敏度开关置于“2V/div ”，光点一开始位于屏幕左上角，当开关S 2由闭合转为打开后，电容即被充电。
试分析并画出υO 随时间变化的轨迹。
四、实验原理与说明由集成运放、电阻和电容等器件可构成比例、加减、积分、微分等模拟运算电路。
在这些应用中，须确保集成运放工作在线性放大区，分析时可将其视为理想器件，从而得出输入输出间的运算表达式。
下面介绍几种常用的运算电路：1．反相加法运算电路如图9.27所示，其输入与输出之间的函数关系为：)(2211I f I fO v R R v R R v +-=图9.27 反相加法运算电路 通过该电路可实现信号υI1和υI2的反相加法运算。
为了消除运放输入偏置电流及其漂移造成的运算误差，须在运放同相端接入平衡电阻R 3，其阻值应与运放反相端的外接等效电阻相等，即要求R 3= R l ∥R 2∥R f 。
实验时应注意：（1）为了提高运算精度，首先应对输出直流电位进行调零，即保证在零输入时运放输出为零。
（2）输入信号采用交流或直流均可，但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频率响应和输出幅度的限制。
集成运算放大器基本运算电路
集成运算放大器的基本运算电路集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数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，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
基本运算电路（1)反相比例运算电路电路如图1所示，对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为uO＝-ui图1 反相比例运算电路为了减小输入偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1||RF。
(2)同相比例运算电路图2是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为)ui当R1→∞时，uO=ui，即得到如图3所示的电压跟随器。
图中R2=RF，用以减小漂移和起保护作用。
一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
图2 同相比例运算电路图3 电压跟随器(3)反相加法电路电路如图4所示。
图4 反相加法运算电路输出电压与输入电压之间的关系为uO=()R3=R1||R2||RF (4) 减法运算电路对于图5所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF时，有如下关系式uO=(ui2-ui1)图5 减法运算电路(5)积分运算电路反相积分电路如图6所示。
在理想化条件下，输出电压uo等于uo(t)= —式中“—”号表示输出信号与输入信号反相。
uc(o)是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。
图6 积分运算电路如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(o)=0，则—即输出电压uo(t)随时间增长而线性下降。
显然时间常数R1C的数值大，达到给定的uo值所需的时间就长。
积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。
在进行积分运算之前，首先应对运放调零。
为了便于调节，将图中K1闭合，通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。
但在完成调零后，应将K1打开，以免因R2的接入造成积分误差。
K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压uc(o)=0。
集成运算放大器的基本运算电路要点
• 集成运算放大器概述 • 集成运算放大器的线性应用 • 集成运算放大器的非线性应用 • 集成运算放大器的实际应用 • 集成运算放大器的选择与使用注意事项
目录
Part
01
集成运算放大器概述
定义与特点
定义
集成运算放大器是一种高放大倍 数的多级直接耦合放大电路，主 要用于信号的电压放大。
积分器的应用场景
积分器电路广泛应用于信号处理、控制系统、测量仪器等领域，用于实现信号的平滑处理 和时间常数提取等功能。
微分器电路
01
微分器电路的工作原 理
微分器电路是集成运算放大器的一种 非线性应用，用于将输入信号进行微 分运算。微分器电路由运算放大器和 RC电路组成，通过正反馈实现微分功 能。
02
03
比较器的应用场景
比较器电路广泛应用于各种电子设备和系统中，如自动控制系统、信号
处理、测量仪器等。
积分器电路
积分器电路的工作原理
积分器电路是集成运算放大器的一种非线性应用，用于将输入信号进行积分运算。积分器 电路由运算放大器和RC电路组成，通过负反馈实现积分功能。
积分器的输入与输出关系
积分器的输出信号与输入信号的时间积分成正比，即输出信号的幅度随着时间的增加而增 加。
同相输入电路
STEP 01
STEP 02
STEP 03
输出电压与输入电压的增 益由反馈电阻决定。
输出电压与输入电压的相 位相同。
输出电压与输入电压成正 比关系。
加法器电路
可以将多个输入信号 相加。
可以通过改变反馈电 阻实现比例系数调整。
输出电压等于所有输 入信号的电压之和。
减法器电路
第9章 集成运算放大器
输入级一般采用具有恒流源的双输入端的差分放大 电路，其目的就是减小放大电路的零点漂移、提高输入 阻抗。 中间级的主要作用是电压放大，使整个集成运算放 大器有足够的电压放大倍数。 输出级一般采用射极输出器，其目的是实现与负载 的匹配，使电路有较大的功率输出和较强的带负载能力。
偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定合适的偏 置电流，稳定各级的静态工作点，一般由各种恒流源电路 构成。 图9-2所示为 LM 741集成运算放大器的外形和管脚图。 它有8个管脚，各管脚的用途如下: (1)输入端和输出端
第二级为反相电路，则有 R21= RF =100 kΩ 平衡电阻为 Rb2= RF∥R21 =100∥100=50 kΩ
三、减法运算电路
如果两个输入端都有信号输入，则为差分输入。差 分运算在测量和控制系统中应用很多，其放大电路如图 9-12所示。 根据叠加原理可知，uo为ui1和ui2分别单独在反相 比例运算电路和同相比例运算电路上产生的响应之和， 即
四、微分运算电路和积分运算电路
1.微分运算电路 微分运算电路如图9-13（ a）所示。依据 u u ≈0，可得 iR=iC 所以
d(ui u ) u uo C dt，因此称为微分运算电路。 在自动控制电路中，微分运算电路不仅可实现数学 微分运算，还可用于延时、定时以及波形变换。如图913（ b）所示，当ui为矩形脉冲时，则uo为尖脉冲。
（2）集成运算放大器同相输入端和反相输入端的输 入电流等于零（虚断）因为理想集成运算放大器的 rid→∞，所以由同相输入端和反相输入端流入集成运算 放 大器的信号电流为零，即 i i ≈0
u u
图9-3 理想集成运算放大器 的符号
图9-4 集成运算放大器的电 压传输特性
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探究学习方法。
提问1：三极管处于放大状态的条件是什么？
提问2：在第二个实验中，三极管是否处于放大状态？
设计理由：通过这两个问题，既复习了前面所学的内容，又使学生进一
步了解了Rb的作用，自然引出了这一节的内容“放大器的静态工作点”
说教学程序
[新课讲解]
一、静态以及静态工作点
1、静态：把放大器的输入端短路，则放大器处于无信号输入状态，称 为静态。
设计理由：通过在输入输出特性曲线图上作出具体的静态工作点，可
以让学生初步了解图解法，让学生明白这个点在哪里，从而进一步熟悉 静态工作点参数。
说教学程序
二、静态工作点的计算
1、直流通路： 问题：电容C1和C2的作用？ 作用一：使交流信号顺利地通过三极管得到放大 作用二：使三极管中流过的直流电流与输入端前 面以及输出端后面的直流电路隔开，不受它们的 影响。 直流通路的画法：把电容视为开路，其它不变。
说教材
2、教学目标
[知识目标]：使学生初步掌握放大电路静态分 析方法，能够画出静态直流通路，并掌握静 态工作点的估算方法。 [能力目标]：通过本次课培养学生探究问题和 分析解决问题的能力。 [情感目标]：通过本次课的学习，培养学生注 重实验，善于动手，勤于动脑的良好实验素 质，培养学生仔细观察认真分析的科学态度。
说教学程序
[布置作业]
1、如图所示放大器中中已知VG=15V，Rc=3 kΩ,Rb=500kΩ, β=60,试估算放大器的静态工作 点？（忽略ICEO）
2、下图中，Rb=510 kΩ,Rc=5.1 kΩ, β=50， 求VCEQ；若要求VCEQ=3V，ICQ=0.5mA， 求Rb、Rc?
设计理由：作业1查缺补漏，消化和巩固本节课所学习的知识，
说教学程序
演示实验2、去掉Rb后的放大电路的输入输出波形图 设计理由：通过两个
Vi/V
演示实验结果的比较、 让学生通过观察比较
自己发现问题，以此
来引出本次课的重点、
难点。两次实验现象
O
t/s
的不同，又能激发学 生探究问题的兴趣。
可以培养学生仔细观
察认真分析的科学态
度，使学生掌握自主、
问题：输入输出波形有什么差别？
ICQ IBQ
设计理由：通过设疑，既复习了电容的作用，又使学生明白了我们
在分析放大电路的直流通路时可以把电容看成断开。然后归纳直流通 路的画法要点，要求学生理解记忆。
说教学程序
2、静态工作点的计算公式
回路一： VG→Rb→b→e(地)
VG=Rb×IBQ+VBEQ
回路二： VG→Rc→c→e(地)
VG=Rc×ICQ+VCEQ 其中VBEQ硅管约为0.7V，锗管约为0.3V
大作用
设计理由：通过对上一节基本放大电路的组成结构的复习，考查学生对
基本放大电路结构以及组成放大电路各个元件的作用的掌握情况，为引出 这一节内容做一个铺垫。
说教学程序
[新课引入]
演示实验1、观察完整的放大电路的输入输出波形图
Vo/V Vi/V
O
t/s
O
t/s
提问：输入输出波形有什么相同之处与不同之处？
2、静态的特点：一种只有直流工作的状态。
设计理由：通过动画演示，使学生
形象生动的了解静态与静态工作点的 定义，激发学生学习的兴趣。
说教学程序
3、静态工作点：vi=0时，电路中的直流电压VBE、VCE和对应的电流IB、IC在三 极管输入输出特性曲线族上所确定的点。静态工作点用Q表示，描述静态工作点 的量用VBEQ、IBQ、ICQ、VCEQ表示。
说教材
3、教学重点、难点和关键点
[重 点] 静态工作点的定义； 静态工作点的计算。
[难 点] 静态工作点的计算。
[关键点] 直流通路的画法。
说教法
1、教学方法
1、采用多媒体教学，通过动画演示教学法提高学生 的兴趣，以突出教学重点 ；
2、运用实验法以直观的现象引导学生比较分析不同 之处，培养学生的学习主动性，以突破教学难点；
ICQ IBQ
设计理由：板书重点强调这两个回路，通过列方程，解方程，得
出静态工作点的计算公式，从而突破了本节课的难点。
说教学程序
三、例题
如图所示的单管放大电路中，设晶体管的 β=60，计算电路的静态工作点IBQ、ICQ、 VCEQ？
Rb=500kΩ
vi C1
VG=12V
Rc=3kΩ V C2
Vo
设计理由：通过例题进一步巩固静态工作点的计算方法及步骤。
说教学程序
[教学小结]
1、静态、静态工作点？直流通路画法的要点 2、对静态工作点的计算公.3V
I BQ
VG
VBEQ Rb
I CQ I BQ
VCEQ VG ICQ Rc
设计理由：对本节所学知识点进行全面的小结，是引导学生进一步熟悉
本节内容的重难点；通过归纳总结，培养学生的分析能力和归纳总结能力， 养成良好的学习习惯。
3、通过提问的方式让学生自觉主动地去分析问题、 解决问题，使学生循序渐近的掌握本节的知识内容。
2、教学准备
多媒体设备、PPT课件、信号发生器、示波器， 电路板等
说学法
1、重视对基础知识的掌握，如静态，静态工作点 的定义，在理解的基础上做到识记。 2、在掌握定义的基础上通过动画演示、实验、 多媒体等直观教学，引导学生去理解领悟教学内 容。 3、经过观察、比较分析、思考，使学生掌握自 主、合作、探究的学习方法。 4、归纳总结，学会理清知识的条理与结构。
掌握静态工作点的估算公式。作业2根据静态工作点反求参数， 考查学生的逆向思维，培养学生的学习、计算的基本能力 。
集成运算放大器构成的 基本运算电路
说教材 说教法
说学法 说教学程序
说教材
1、教材的地位和作用
本课题选自高教版陈其纯主编《电子线路 》第二版。本次课的内容主要是讲述单级放 大器静态工作点的定义、计算以及放大电路 直流通路的画法，是放大电路中探讨的主要 要问题“如何不失真地放大信号”的一个基 础；是电子技术学习的基础内容，在专业理 论学习中起着比较重要的作用。
说教学程序
布置T作ext业
复习提问
新课T引ext入
教学T小ext结 新课T讲ext解
说教学程序
[复习提问]
（1）.单级基本放大器的电路组成结构？ （2）.单级基本放大电器中各个元器件的作用？
在VG一定时，改 变Rb的阻值可以
改变基极电流
为三极管的放 大提供能量
将三极管的电 流放大转化为
电压放大
放大器核心元 件，起电流放