集成运算放大电路分析
集成运算放大电路的作用
集成运算放大电路的作用集成运算放大电路是一种广泛应用于各种电子设备中的电路，它的作用是放大输入信号并输出到负载。
本文将详细探讨集成运算放大电路的作用及其在不同领域中的应用。
一、集成运算放大电路的基本原理集成运算放大电路是一种由多个晶体管和电容组成的电路，其基本原理是将输入信号放大并输出到负载。
其中，集成运算放大器的输入端和输出端分别为正极和负极，而其内部的晶体管和电容则起到放大信号的作用。
二、集成运算放大电路的主要作用1. 放大信号集成运算放大电路的主要作用是放大输入信号并输出到负载。
通过将输入信号放大，可以使信号更加清晰、稳定，从而提高系统的工作效率和精度。
2. 滤波在某些应用中，需要对输入信号进行滤波以去除噪音或干扰。
集成运算放大电路可以通过内部的电容和电阻来实现滤波功能，从而提高信号的质量和可靠性。
3. 支持反馈电路集成运算放大电路可以支持反馈电路，通过调整反馈电路的参数，可以实现对输出信号的控制和调节，从而满足不同应用的需求。
4. 实现信号转换在某些应用中，需要将一种类型的信号转换成另一种类型的信号，例如将模拟信号转换为数字信号。
集成运算放大电路可以通过内部的电路实现信号转换，从而满足不同应用的需求。
5. 支持多种应用集成运算放大电路可以应用于多种不同的领域，例如音频放大器、振荡器、滤波器、电源管理等。
其多功能性和灵活性使得它成为广泛应用于各种电子设备中的电路之一。
三、集成运算放大电路的应用1. 音频放大器集成运算放大电路在音频放大器中得到了广泛应用。
通过将输入音频信号放大并输出到扬声器，可以实现音频信号的放大和扩音，从而提高音乐的质量和声音的清晰度。
2. 振荡器集成运算放大电路可以应用于振荡器中，通过控制内部的电容和电阻来实现频率的调节和控制，从而实现不同频率的振荡。
3. 滤波器集成运算放大电路可以应用于滤波器中，通过内部的电容和电阻来实现低通、高通、带通等不同类型的滤波器，从而实现对输入信号的滤波。
第八章：集成运放放大电路
+
+ uo uo1 IR e
-
Rc
+ RL u -o2 T2 Rb E
u ic
uo= 0 (理想化)。
_V
Re
+ ui2 －
EE
共模电压放大倍数
Auc 0
8.2.3 具有恒流源的差分放大电路
根据共模抑制比公式： Re K CMR Rb rbe 加大Re，可以提高共模抑 制比。为此可用恒流源T3来 + 代替Re 。 u
8.2 差分放大电路
差分放大电路（Differential Amplifier） 又称差动放大电路，简称差放，是构成 多级直接耦合放大电路的基本单元电路。 它具有温漂小、便于集成等特点，常用 作集成运算放大器的输入级。
8.2.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象 1. 零点漂移现象及其产生的原因 直接耦合放大电路在输入信号为零时， 会出现输出端的直流电位缓慢变化的现 象，称为零点漂移，简称零漂。
uo2 T2 Rb -
Au d
u i1 RL － ( Rc // )
u id
2
Rb rbe
2
+ ui2 －
+
ib
+
ic rbe β ib RL uo1
2
差模输入电阻:
+
Rid 2Rb rbe
输出电阻:
ui1 +
Rb
+
RC
-+
Ro 2Rc
(2)加入共模信号
ui1=ui2 =uic， uid=0。 设ui1 ，ui2 uo1 ， uo2 。 因ui1 = ui2， uo1 = uo2
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
集成运算放大电路
iL
uI R1
(2) 悬浮负载电压—电流变换器 悬浮负载电压—电流变换器电路如图27所示。
（a）反相电压—电流变换器
（b）同相电压—电流变换器
图27 悬浮负载的电压—电流变换器
图27（a）是一个反相电压—电流变换器，它是一个电流并联负反馈电 路，它的组成与反相放大器很相似，所不同的是现在的反馈元件（负载） 可能是一个继电器线圈或内阻为RL的电流计。流过悬浮负载的电流为
（a）基本电路
图28 电流—电压变换器
（b）典型电路
图28(a)是一个基本的电流—电压变换器，根据集成运放的“虚断”和 “虚地”概念，有 和 ，故
u 0
，从而有
i 0
i F 是一个经常用在光电转换电路中的典型电路。图中 iI 图28(b) V是光电二 极管，工作于反向偏置状态。
O F F I F 根据集成运放的“虚断”和“虚地”概念可得
u u 0 i i 0 iI iF
uO uI R1 RF RF uO uI R1
2. 同相比例运算电路 同相比例运算电路如图21所示。
图21同相运算电路 由虚短、虚断可得：
u u uI i i 0 i1 i F
RF u O (1 )u I R1
RF RX
4. 测量放大器 测量放大器电路如图33所示
图33 测量放大电路
由图33可知： (1) 热敏电阻 和R组成测量电桥。当电桥平衡时 信号，故输出 ，相当于共模
Rt ，若测量桥臂感受温度变化后，产生与 相应的微小
u S1 u S，这相当于差模信号，能进行有效地放大。 信号变化 uO 0 2
③ 不接基准电压，即 称为过零比较器。
电子线路学习方法(十八)第十讲集成运算放大器电路分析方法
图１
１
＋Ｏ ＵＭ
．
， ，
出端的信号 电压减小 ； 反相输入端 的信号 放带有深度 的负反馈 。（ ） 性运用时集 ２线 电压减小 ， 输出端 的信号 电压增大。 成运放工作在 线性状 态下 ， 即输 出量与输 集成运放的输 出 入量 之间呈线性状 态 ， 但是整 个系统 电路 电压 由下列决定 ： Ｏ＝ＡＯ（ ｉ —Ｕ２）式 的输 出量 与输入量 之间可以是非线性 的。 Ｕ Ｕｌ ｉ ，
端之间信 号 电压相位关 系 ， 同相输入端 与 的输 出信号 电压值就在这一 区域 内变化。 ：
●
－
■ ● － － － ＿ － ● ＿ － 。 － －
（） ｃ
－ ＿ 。 － － ● ● 。 ＿ ■ － ● 。 。 －
输出端的信号相位相 同 ， 负相输 入端与 （ 反 ３）从 曲线 中可 以看 出，对于输 入信 号
输 出端信号相位相反 。（ ） 反相 输入端 Ｕｌ Ｕ２而言 ， ２在 ｉ— ｉ 线性区域是很小 的。（ 线 ４）
信号 电压不变时 ， 同相输入端 的输 入信 号 性区之外 的是集成运放 的非线性区 ， 当集 电 压 增 大 ， 出端 的 信 号 也 在 增 大 ； 相 成运放工作在 非线 性区时 ， 输 同 它的输 出信 号 输入端的输入信号 电压减 小 ， 出端 的信 电压 要 么 是 ＋ ＯＭ 值 ， 要 么 是 一 输 Ｕ ＵＯＭ 号也在减小。 （ 在 同相输入 端信号 电压 值 。 ３） 不变时 ，反相输入端 的信 号 电压增大 ， 输 ２线性运 用 （ ） ． １ 线性运用时 ， 集成 运
“
一
、
脚（ 电源引脚和接地 引脚 除外 ）其 中两根 端信号 电压 Ｕ ， ０２之差 ； Ｙ轴是集成运放 的 为输入引脚 ， 另一根是输出引脚。（ 在 两 输 出信号 电压 ， ３） 即输出端 的信号 电压。（ ） ２ 个输入 引脚 中有极性之分 ： 一个是 同相输 图中 实线所示是 理想 集成运 放的特 性 曲 入 端 ， “ 号 表 示 ： 一个 是反 相 输入 线 ，虚线 所示是 实际 集成运 放的特 性 曲 用 ＋” 另
集成运算放大器比较器电路分析
集成运算放大器比较器电路分析1.LM358比较器通过图3.13测试，可以看到当输入电压u i小于1V时，输出电压uo 约为5V左右；当输入电压在1-3V时，输出电压uo约为-5V。
即当U i<U R时，u o输出高电平；当u i>U r时，u o输出低电平。
将u i和U R互相调换位置，重复上述过程，记录输出电压u o，可观察到结果刚好相反。
在实验中为何会出向上述现象？分析一下其中的原因。
在图3.13(a)电路中，同相输入端接基准电位(或称参考电位)U R。
被比较信号由反相输入端输入。
集成运放LM358处于开环状态。
当u i>U R时，由于LM358 的电压放大倍数足够大，所以，输入端只要有微小的电压差，电压即饱和输出，在第一种情况下，输出电压为负饱和值为-U om；同理当u i<U R时，输出电压为正饱和值为+Uom。
其传输特性如图6.8 所示。
可见，只要输入电压在基准电压U R处稍有正负变化，输出电压u o就在负最大值到正最大值处变化。
通过上述分析可知，图3.13所示电路的功能是将一个输入电压与另一个输入电压或基准电压进行比较，判断它们之间的相对大小，比较结果由输出状态反映出来，该电路称为单限电压比较器，其特性如图3.14所示。
图3.14 单限电压比较器传输特性2.电压比较器LM393/LM339LM393是低功耗低失调电压两比较器，LM339是低功耗低失调电压四比较器。
两种比较器，原理图一样，功能参数一样。
(1) LM393/LM339工作原理LM339集成块采用C-14型封装，图3.15为外型及管脚排列图。
图3.15 比较器LM339LM339类似于增益不可调的运算放大器。
每个比较器有两个输入端和一个输出端。
两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。
用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。
集成运算放大器电路分析及应用(完整电子教案)
集成运算放大器电路分析及应用（完整电子教案）3.1 集成运算放大器认识与基本应用在太阳能充放电保护电路中要利用集成运算放大器LM317 实现电路电压检测，并通过三极管开关电路实现电路的控制。
首先来看下集成运算放大器的工作原理。
【项目任务】测试如下图所示，分别测量该电路的输出情况，并分析电压放大倍数。
信息单】集成运放的实物如图3.2 所示。
图3.2 集成运算放大1. 集成运放的组成及其符号各种集成运算放大器的基本结构相似，主要都是由输入级、中间级和输出级以及偏置电路组成，如图3.3 所示。
输入级一般由可以抑制零点漂移的差动放大电路组成；中间级的作用是获得较大的电压放大倍数，可以由共射极电路承担；输出级要求有较强的带负载能力，一般采用射极跟随器；偏置电路的作用是为各级电路供给合理的偏置电流。
图3.3 集成运算放大电路的结构组成集成运放的图形和文字符号如图3.4 所示。
图3.4 集成运放的图形和文字符号其中“ -”称为反相输入端，即当信号在该端进入时，输出相位与输入相位相反；而“+”称为同相输入端，输出相位与输入信号相位相同。
2. 集成运放的基本技术指标集成运放的基本技术指标如下。
⑴输入失调电压U OS实际的集成运放难以做到差动输入级完全对称，当输入电压为零时，输出电压并不为零。
规定在室温(25℃ )及标准电源电压下，为了使输出电压为零，需在集成运放的两输入端额外附加补偿电压，称之为输入失调电压U OS，U OS 越小越好，一般约为0.5～5mV 。
⑵开环差模电压放大倍数A od集成运放在开环时(无外加反馈时)，输出电压与输入差模信号的电压之比称为开环差模电压放大倍数A od。
它是决定运放运算精度的重要因素，常用分贝(dB) 表示，目前最高值可达140dB(即开环电压放大倍数达107)。
⑶共模抑制比K CMRRK CMRR 是差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，即K CMRR = A A od，其含义与差动放大器中所定义的K CMRR 相同，高质量的运放K CMRR 可达160dB 。
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。
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