运算放大器电路
运算放大器11种经典电路
运算放大器的11中经典电路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。
运放电路工作原理的分析图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。
流过R1的电流I1 = (Vi - V-)/R1 ……a 流过R2的电流I2 = (V- - Vout)/R2 ……b V- = V+ =0 ……c I1 = I2 ……d 求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是反向放大器的输入输出关系式。
图二中Vi与V-虚短，则 Vi = V- ……a 因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2 的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I = Vout/(R1+R2) ……b Vi等于R2上的分压，即：Vi = I*R2 ……c 由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2，即 Vout=Vi*(1+R1/R2）这就是同向放大器的公式了。
常用运算放大器电路 (全集)
常用运算放大器电路(全集)下面是[常用运算放大器电路(全集)]的电路图常用OP电路类型如下:1. Inverter Amp. 反相位放大电路:放大倍数为Av = R2 / R1但是需考虑规格之Gain-Bandwidth数值。
R3 = R4 提供1 / 2 电源偏压C3 为电源去耦合滤波C1, C2 输入及输出端隔直流此时输出端信号相位与输入端相反2. Non-inverter Amp. 同相位放大电路:放大倍数为Av=R2 / R1R3 = R4提供1 / 2电源偏压C1, C2, C3 为隔直流此时输出端信号相位与输入端相同3. Voltage follower 缓冲放大电路:O/P输出端电位与I/P输入端电位相同单双电源皆可工作4. Comparator比较器电路:I/P 电压高于Ref时O/P输出端为Logic低电位I/P 电压低于Ref时O/P输出端为Logic高电位R2 = 100 * R1 用以消除Hysteresis状态, 即为强化O/P输出端, Logic高低电位差距，以提高比较器的灵敏度. (R1=10 K, R2=1 M)单双电源皆可工作5. Square-wave oscillator 方块波震荡电路:R2 = R3 = R4 = 100 KR1 = 100 K, C1 = 0.01 uFFreq = 1 /（2π* R1 * C1）6. Pulse generator脉波产生器电路:R2 = R3 = R4 = 100 KR1 = 30 K, C1 = 0.01 uF, R5 = 150 KO/P输出端On Cycle = 1 /（2π* R5 * C1）O/P输出端Off Cycle =1 /（2π* R1 * C1）7. Active low-pass filter 主动低通滤波器电路:R1 = R2 = 16 KR3 = R4 = 100 KC1 = C2 = 0.01 uF放大倍数Av = R4 / (R3+R4)Freq = 1 KHz8. Active band-pass filter 主动带通滤波器电路:R7 = R8 = 100 K, C3 = 10 uFR1 = R2 = 390 K, C1 = C2 = 0.01 uFR3 = 620, R4 = 620KFreq = 1 KHz, Q=259. High-pass filter 高通滤波器电路:C1 = 2*C2 = 0.02 uF, C2 = 0.01 uFR1 = R2 = 110 K6 dB Low-cut Freq = 100 Hz10. Adj. Q-notch filter 频宽可调型滤波器电路:R1 = R2 = 2 * R3C1 = C2 = C3 / 2Freq = 1 /（2π* R1 * C1)VR1调整负回授量, 越大则Q值越低。
常用运算放大器16个基本运算电路
5. 微分运算电路
微分运算电路如图 5 所示，
XFG1
R2 15kΩ
C2
22nF
V3
R1
C1
4
12 V
2
1kΩ
22nF
U1A
1
3
T L082CD
8
V2 12 V
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
图5
电路的输出电压为 uo 为：
uo = −R2C1 dui dt
式中， R2C1 为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为UOM ,
式中，Auf = 1+ RF / R1 为同相比例放大电路的电压增益。同样要求 Auf 必须小于 3， 电路才能稳定工作，当 f = fo 时，带通滤波器具有最大电压增益 Auo ，其值为：
Auo = Auf / (3 − Auf )
10. 二阶带阻滤波电路
二阶带阻滤波电路如图 10 所示，
C1
1nF R1
_
图 15 全波整流电路是一种对交流整流的电路，能够把交流转换成单一方向电 流，最少由两个整流器合并而成，一个负责正方向，一个负责负方向，最典 型的全波整流电路是由四个二极管组成的整流桥，一般用于电源的整流。 全波整流输出电压的直流成分（较半波）增大，脉动程度减小，但变压器需 要中心抽头、制造麻烦，整流二极管需承受的反向电压高，故一般适用于要 求输出电压不太高的场合。
R1 10kΩ
4 2
12 V
U1A 1
3
8 TL082CD
R3 9kΩ
V2 12 V
D2 1N4148
XSC1
A +_
运算放大器正向放大电路
运算放大器正向放大电路
运算放大器正向放大电路是一种常见的电路设计，其主要作用是将输入信号放大到所需的输出电平。
这种电路通常由运算放大器、电阻和电源构成，其中运算放大器是核心部件，起到放大信号的作用。
在正向放大电路中，输入信号连接到运算放大器的非反馈输入端，输出信号则从运算放大器的反馈端获取。
通过调节电阻和电源，可以实现不同程度的信号放大，从而满足不同的电路设计要求。
正向放大电路在模拟电路设计中应用广泛，常见于信号放大、滤波、比较和稳压等电路中。
- 1 -。
运算放大器电路原理
运算放大器电路原理运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种极为重要的电子元器件，广泛应用于各种电路中。
它具有高增益、差分输入、单端输出等特点，能够放大电压、电流和功率等信号，并提供微弱信号的放大和处理功能。
本文将介绍运算放大器的基本原理及其电路结构。
一、运算放大器的基本原理运算放大器是一个多元件集成电路（IC），通常由几个晶体管、电阻和电容器等元件组成。
它的核心部分是一个差分放大器，具有高增益特性。
运算放大器的输出电压与输入电压之间的关系可以通过下面的公式表示：Vout = Av (V+ - V-)其中，Vout为输出电压，Av为放大器的开环增益，V+和V-分别为非反相输入和反相输入。
二、运算放大器的电路结构运算放大器的电路图可以简化为以下几个主要部分：1.差动放大器：差动放大器是运算放大器的核心部分，它由两个输入电源、两个输入电容和两个晶体管等电路组成。
它的作用是将输入信号进行差分放大，增益高达几千倍。
2.电流镜：电流镜是一个由晶体管组成的电流源，用于提供稳定的电流输出。
它的作用是保持差动放大器的工作点稳定，使得差动放大器的输出可以线性放大。
3.级联放大器：级联放大器由多个差分放大器组成，用于提高整个运算放大器的放大倍数。
每个差分放大器都会放大之前的放大器的输出信号。
4.反馈网络：反馈网络是运算放大器的重要部分，通过它可以实现对输出信号进行控制和调整。
反馈网络可以分为正反馈和负反馈两种形式，具体的选择取决于应用的要求。
三、运算放大器的应用运算放大器在电子电路中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.信号放大：运算放大器可将输入信号放大到所需的幅度，用于增强微弱信号。
2.滤波：运算放大器可以配合电容器和电阻等元件，构成滤波电路，用于滤除不需要的频率成分，提取特定频率的信号。
3.比较器：运算放大器可以作为比较器使用，用于判断输入信号的大小关系，并输出相应的逻辑电平。
运算放大器电路
运算放大器电路1. 什么是运算放大器电路运算放大器（Operational Amplifier, 简称 Op Amp）是一种具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的电子放大器，常用于模拟电路和电子系统中的信号放大、滤波、积分、微分等运算。
运算放大器电路是利用运算放大器实现各种电子电路功能的一种设计方案。
2. 运算放大器的基本结构运算放大器通常由一个差分输入级、一个差动放大级和一个输出级组成。
差分输入级接收并放大输入信号，差动放大级将放大后的信号进行进一步放大，输出级输出经过放大和处理后的信号。
具体来说，运算放大器电路通常由以下几个主要部分组成：2.1 输入端运算放大器的输入端包括一个非反相输入端（+）和一个反相输入端（-）。
非反相输入端接收待放大信号，而反相输入端通常连接一个参考电压。
2.2 反馈网络反馈网络用于控制运算放大器的增益和频率特性。
常见的反馈网络有电压反馈和电流反馈两种。
电压反馈通过将输出信号与放大器的输入端连接，控制输出信号对输入信号的放大倍数。
电流反馈则通过调节输入端的电流，间接地影响输出信号。
2.3 电源供电运算放大器通常需要外部提供正负电源来工作。
电源供电的稳定性对运算放大器电路的性能至关重要。
2.4 输出端输出端负责将放大后的信号输出给其他电路或负载。
输出端通常连接一个负载，如电阻、电容等。
3. 运算放大器电路的常见应用运算放大器电路具有很多常见的应用场景，常见的应用包括：3.1 增益放大运算放大器电路可以将输入信号放大到更大的幅值，以满足实际应用的需求。
通过调节反馈网络中的阻值、电容值等参数，可以实现不同的增益放大倍数。
3.2 滤波运算放大器电路可以通过设计合适的 RC 或 LC 滤波网络实现滤波功能，包括低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波。
3.3 信号调理运算放大器电路常用于对信号进行调理，如信号的偏置、放大、积分、微分等操作。
3.4 仪器放大器运算放大器电路常用于各种仪器的放大电路，如示波器、函数发生器等。
运算放大电路放大倍数
运算放大电路放大倍数
运算放大电路的放大倍数是指输入信号与输出信号之间的电压或电流增益的比值。
在运算放大电路中，放大倍数由放大器的增益来决定。
一般来说，运算放大器的增益非常高，可以达到几万甚至几十万倍。
具体地说，运算放大电路的放大倍数可以通过以下公式计算：
放大倍数 = 输出信号的电压 / 输入信号的电压
放大倍数 = 输出信号的电流 / 输入信号的电流
需要注意的是，实际上放大倍数不会超过运算放大器的供电电压，并且会受到电阻、电容等元件的影响而有所减小。
因此，在设计运算放大电路时，需要考虑这些因素以确定合适的放大倍数。
集成运算放大电路
功耗
描述放大电路在工作过程 中消耗的能量，包括静态
电流、动态功耗等。
参数与性能指标的测试方法
01
02
03
输入阻抗测试
通过测量输入电压和电流 的比值来计算输入阻抗。
输出阻抗测试
通过测量输出电压和电流 的比值来计算输出阻抗。
开环增益测试
通过测量放大电路在不同 频率下的电压增益来计算 开环增益。
参数与性能指标的测试方法
描述放大电路对电源的需求和 功耗特性，包括电源电压、静 态电流等。
主要性能指标
线性度
描述放大电路输出信号与输 入信号之间的线性关系，包 括失真度、线性范围等。
精度
描述放大电路输出信号的 精度和稳定性，包括失调
电压、失调电流等。
带宽
描述放大电路在不同频率下 的响应速度和带宽范围，包 括通频带、增益带宽积等。
集成运算放大电路
目录
• 集成运算放大电路概述 • 集成运算放大电路的应用 • 集成运算放大电路的参数与性能指标 • 集成运算放大电路的设计与实现 • 集成运算放大电路的发展趋势与展望
集成运算放大电路概
01
述
定义与特点
定义
集成运算放大电路是一种将差分 输入的电压信号转换成单端输出 的电压信号，并实现电压放大的 集成电路。
特点
具有高放大倍数、高输入电阻、 低输出电阻、低失真度、低噪声 等优点，广泛应用于信号放大、 运算、滤波等领域。
工作原理
差分输入
集成运算放大器采用差分输入方式， 将两个输入端之间的电压差作为输入 信号。
放大与输出
反馈机制
集成运算放大器采用负反馈机制，通 过反馈网络将输出信号的一部分反馈 到输入端，以改善电路的性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.3 电容式传感器
C
S dg
0 g
0
d0
（3-5）
式中：εg——云母的相对介电常数，εg=7； ε0——空气的介电常数，ε0=1； d0——空气隙厚度； dg——云母片的厚度。
《传感器原理及应用》
机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
图3-4 放置云母片的电容器
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器 图5-6是电容式角位移传感器原理图。当动极板有一个角位 移θ时，与定极板间的有效覆盖面积就发生改变，从而改变了两
极板间的电容量。当θ=0时，则
C0
0 r S0
d0
(3-8)
式中： εr——介质相对介电常数； d0——两极板间距离；
0 r (a x )b
d
(3-6)
C x C0 a
《传感器原理及应用》
3-7)
很明显，这种形式的传感器其电容量C与水平位移Δx呈线性关系。
机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
图3-5 变面积型电容传感器原理图
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
图3-6 电容式角位移传感器原理图
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
云母片的相对介电常数是空气的 7 倍，其击穿电压不小于
1000 kV/mm，而空气仅为3 kV/mm。因此有了云母片，极板间 起始距离可大大减小。同时，式（ 3-5 ）中的 dg/ε0εg 项是恒定值， 它能使传感器的输出特性的线性度得到改善。 一般变极板间距离电容式传感器的起始电容在20~100pF之间， 极板间距离在25~200μm 的范围内。最大位移应小于间距的1/10， 故在微位移测量中应用最广。
S0——两极板间初始覆盖面积。
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器 当θ≠0时，
0 r S0 1 C C0 C0 d0
（3-9）
从式（3-9）可以看出，传感器的电容量C与角位移θ呈线性关系。
《传感器原理及应用》
机械与电子工程学院
式。图(b)、 (c)、 (d)、 (f)、 (g)和(h)为变面积型， 图(a)和(e)为变
极距型， 而图(i)～(l)则为变介电常数型。
《传感器原理及应用》
机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
图3-1 电容式传感元件的各种结构形式
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
2.3 电容式传感器
§ 2.3.1 电容式传感器工作原理 § 2.3.2 电容式传感器等效电路
§ 2.3.3 电容式传感器测量电路
§ 2.3.4 电容式传感器应用
《传感器原理及应用》
机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
电容式传感器的工作原理和结构
d C C0 C0 d0
有在Δd/d0很小时，才有近似的线性关系。
（3-4）
此时C与Δd近似呈线性关系，所以变极距型电容式传感器只
另外，由式（3- 4）可以看出，在d0较小时，对于同样的Δd
变化所引起的 ΔC可以增大，从而使传感器灵敏度提高。但d0 过
小，容易引起电容器击穿或短路。为此，极板间可采用高介电 常数的材料（云母、 塑料膜等）作介质, 如图 3-4 所示，此时电 容C变为
2.3 电容式传感器
3.1.3
图3-7是一种变极板间介质的电容式传感器用于测量液位高 低的结构原理图。设被测介质的介电常数为ε1，液面高度为h, 变 换器总高度为 H ，内筒外径为 d ，外筒内径为 D ，此时变换器电 容值为
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
图3-2 变极距型电容式传感器
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
图3-3 电容量与极板间距离的关系
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器 在式（3-3）中，若Δd/d0<<1时，1-(Δd/d0)2≈1，则式
3.1.1
图 5-2为变极距型电容式传感器的原理图。当传感器的εr和S 为常数，初始极距为d0时，由式（3-1）可知其初始电容量C0为
C0
ΔC
0 r S
d0
（3-2
若电容器极板间距离由初始值d0缩小了Δd，电容量增大了
d C0 1 d 0 r S C0 0 C C0 C 2 （3-3 d d 0 d 1 d 1 d0 d 0
2.3 电容式传感器
《传感器原理及应用》
机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
2.3 电容式传感器
被测非电量
电容器 特性
电容值
测量 电路
U、I、f
电容式传感器的定义 以电容器为敏感元件，将被测非电量的变化转换为电容量变 化率的传感器。 电容式传感器的感测量 位移、振动、压力、加速度、液位、成分含量等。 电容式传感器的种类 根据结构形式：变极距型、变面积型和变介质型。
由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，如 果不考虑边缘效应，其电容量为
C
S
d
（3-1）
式中: ε——电容极板间介质的介电常数，ε=ε0εr，其中ε0为真空介 电常数，εr极板间介质的相对介电常数； S——两平行板所覆盖的面积； d——两平行板之间的距离。
《传感器原理及应用》 机械与电子工程学院
2.3 电容式传感器
当被测参数变化使得式（3-1）中的S、 d或ε发生变化时， 电
容量C也随之变化。如果保持其中两个参数不变，而仅改变其中 一个参数， 就可把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量
电路就可转换为电量输出。因此，电容式传感器可分为变极距型、 变面积型和变介电常数型三种。图5-1所示为常用电容器的结构形
《传感器原理及应用》
机械与电子工程学院
Байду номын сангаас
2.3 电容式传感器 3.1.2 图3-5是变面积型电容传感器原理结构示意图。 被测量通过
动极板移动引起两极板有效覆盖面积S改变，从而得到电容量的
变化。当动极板相对于定极板沿长度方向平移 Δx时，则电容变 化量为
C C C0
式中C0=ε0εr ba/d