放大器基本原理及应用
运算放大器工作原理及应用
运算放大器工作原理及应用
运算放大器是一种基本的放大器电路，其主要作用是将输入信号放大并输出。
它采用了差分放大电路，将两个输入信号进行放大和差分运算，并输出放大后的差分信号。
运算放大器具有以下几个重要特点：
1. 高增益：运算放大器具有非常高的增益，通常在几千到几百万倍之间，使得输入信号可以得到大幅度放大。
2. 差分输入：运算放大器有两个输入端，称为非反相输入端（+）和反相输入端（-）。
它可以对这两个输入信号进行差分放大，从而实现对输入信号的放大和运算。
3. 可调增益：运算放大器具有可调增益的特性，可以通过外部电阻进行调节，以满足不同的放大需求。
4. 高输入阻抗和低输出阻抗：运算放大器的输入阻抗非常高，几乎不消耗输入信号的能量；而输出阻抗非常低，可以驱动各种负载。
运算放大器广泛应用于各种电子电路中，例如：
1. 仪器测量：运算放大器可以对微弱的传感器信号进行放大和处理，从而实现精确的测量和控制。
2. 运算放大器放大电路：在电路中，运算放大器可以用于对电
压、电流、频率等信号进行放大。
3. 模拟计算机：运算放大器可以用于实现各种模拟计算机的基本运算，例如加法、减法、乘法等。
4. 滤波器：运算放大器可以与电容、电感等元件组成滤波电路，用于对信号进行滤波和去噪。
总之，运算放大器是一种非常重要的放大器电路，具有高增益、可调增益、差分输入和广泛的应用领域。
它在电子工程中有着非常重要的作用。
放大器的工作原理
放大器的工作原理一、放大器的概念及应用放大器是电子电路中常见的一种设备，用于将输入信号经过放大后输出，以增强信号的幅度。
放大器广泛应用于各个领域，如音频放大器、射频放大器、功率放大器等。
下面将详细介绍放大器的工作原理。
二、放大器的分类根据放大器的工作方式和使用范围，可以将放大器分为直流放大器和交流放大器。
直流放大器主要用于放大直流信号，而交流放大器则用于放大交流信号。
其中，交流放大器又可分为低频放大器和高频放大器。
三、放大器基本构成一个典型的放大器由三个主要组成部分组成：输入端、放大元件和输出端。
1.输入端用于接收待放大的信号，通常有一个耦合电容将输入端与放大元件隔开，以阻止直流偏置进入放大元件。
2.放大元件是放大器的核心部分，决定了放大器的工作特性。
常见的放大元件包括晶体管、场效应管等。
3.输出端用于输出经过放大的信号，同样也会通过一个耦合电容将输出端与放大元件隔开。
四、放大器的工作原理放大器的工作原理可以归纳为如下几个步骤：1.输入信号从输入端进入放大器，并经过耦合电容进入放大元件。
2.放大元件将输入信号放大后，输出到输出端。
3.输出信号经过耦合电容输出，传送给下一级电路或输出负载。
五、放大器的放大过程放大器的放大过程可以分为三个阶段：放大器的获得、放大器的增益和放大器的输出。
下面将详细介绍每个阶段的工作原理。
1. 放大器的获得放大器的获得是指输入信号通过放大器后，获得了较大的幅度。
在这个阶段，放大器的输入信号经过放大元件的放大作用，幅度得到增加。
2. 放大器的增益放大器的增益是指放大器输出信号与输入信号之间的幅度比值。
放大器的增益可以通过放大器的电路设计和元件特性确定。
不同类型的放大器具有不同的增益特性，例如共射放大器和共源放大器等。
3. 放大器的输出放大器的输出指输出信号的幅度和与输入信号的相对关系。
在这个阶段，放大器输出信号经过耦合电容输出，经过滤波和匹配等处理后，传送给下一级电路或输出负载。
电路基础原理电路中的放大器与放大倍数计算
电路基础原理电路中的放大器与放大倍数计算电路基础原理-电路中的放大器与放大倍数计算电路中的放大器扮演着至关重要的角色。
无论是音频设备、电视、电脑还是通信系统，放大器都被广泛应用。
它们能够将输入信号增强，使其在输出端得到更大的功率、电压或电流。
本文将探讨放大器的基本原理以及计算放大倍数的方法。
1. 放大器的基本原理放大器是一种电路设备，使用电流、电压或功率来增加信号或波形的幅度。
最常见的放大器类型有：电压放大器、电流放大器和功率放大器。
其中，电压放大器通过增加电压信号的幅度来放大输入信号，电流放大器则通过增加电流信号的幅度来放大输入信号，功率放大器则通过增加输入信号的功率来放大信号。
2. 放大倍数的计算方法放大倍数是用来衡量输入信号增强程度的指标。
放大倍数可以通过以下公式计算：放大倍数（Voltage Gain）= 输出电压 / 输入电压举个例子来计算放大倍数。
假设我们有一个电压放大器，输入电压为2伏，输出电压为8伏。
那么，该放大器的放大倍数为：放大倍数 = 8伏 / 2伏 = 4这意味着输入信号经过放大器之后，输出信号的电压为输入信号电压的4倍。
3. 放大倍数的单位在计算放大倍数时，要注意电压的单位。
一般情况下，放大倍数的单位是无量纲的，因为它是输出电压和输入电压的比值。
但是，在某些特定的应用中，有时会使用分贝（dB）来表示放大倍数。
分贝是一种对数单位，用于度量两个不同幅度之间的比例。
在放大器中，放大倍数可以通过以下公式转换为分贝：放大倍数（dB）= 20 × log10（放大倍数）使用分贝作为放大倍数的单位可以更准确地描述信号增益的程度。
4. 放大器的选择当选择放大器时，需考虑应用的需求和特定性能指标。
不同的应用领域对放大器的要求各不相同。
例如，在音频系统中，音频放大器需要提供高保真度、低噪声和低失真，以获得清晰、逼真的音频输出。
而在通信系统中，功率放大器则需要具备高效率、大功率输出和低失真。
放大器基本原理及放大器分类
放大器基本原理及放大器分类放大器是电子电路中常见的一种设备，用于将输入信号放大并输出。
它在不同领域广泛应用，包括音频、视频、通信和科学实验等。
本文将介绍放大器的基本原理以及常见的放大器分类。
一、放大器的基本原理放大器的基本原理是利用放大器件的非线性特性，将输入信号经过放大器放大后输出一个增大的信号。
放大器一般由若干个二极管、晶体管或场效应管等主要元件组成。
其工作过程如下：1. 输入信号：放大器的输入信号通常为低电平的小信号，可以是音频、视频、射频信号等。
2. 放大器管路：放大器中的主要元件负责信号放大的部分，如晶体管。
放大器管路中的电流和电压被输入信号所控制，使得输入信号通过电子器件后增大。
3. 输入与输出：放大器的输入与输出之间通过电子元件产生非线性变化，从而使得输入信号在输出端得到放大。
4. 增益：放大器的增益是指输出信号与输入信号之间的比值，通常用分贝表示。
放大器的增益可以根据应用需求进行调整。
二、放大器的分类放大器根据不同的参数和应用需求可以分为多种类型，下面将介绍几种常见的放大器分类。
1. 低频放大器：低频放大器主要用于音频信号放大，其频率范围通常在几十赫兹到几千赫兹之间。
它可以用于音响设备、放大器、收音机等音频设备。
2. 中频放大器：中频放大器主要用于射频信号的放大，其频率范围通常在几十千赫兹到几百兆赫兹之间。
它可以用于电视、无线通信设备等。
3. 高频放大器：高频放大器主要用于射频信号的放大，其频率范围通常在几百兆赫兹到几千兆赫兹之间。
它可以用于雷达、卫星通信等高频设备。
4. 功率放大器：功率放大器主要用于信号放大后的功率放大，其输出功率通常在几瓦到几十瓦之间。
它可以用于无线电广播、激光器等高功率设备。
5. 差分放大器：差分放大器是一种特殊的放大器，可以在无共模干扰的情况下放大差分信号。
它可以用于差分信号的放大和数据传输等。
6. 运算放大器：运算放大器是一种有特殊功能的放大器，可以进行电压放大、滤波、积分、微分等操作。
集成运算放大器全篇
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。
电阻电路的放大器设计与应用
电阻电路的放大器设计与应用电阻电路是电路中最简单、最基础的一种电路类型，在电子电路中有着广泛的应用。
本文将探讨电阻电路的放大器设计与应用，旨在帮助读者更好地理解和应用电阻放大器。
一、放大器的基本原理放大器是一种能够将输入信号增加到一个更大幅度的装置或电路。
在电子电路中，放大器的基本原理是将输入信号的能量转移到输出信号上，从而达到放大输入信号的效果。
放大器的三个基本参数是增益、带宽和输入、输出阻抗。
二、电阻放大器的设计电阻放大器是最简单的一种放大器，由一个或多个电阻组成。
它根据欧姆定律来实现放大功能，通过改变电阻的比例关系来控制放大倍数。
电阻放大器的设计需要考虑以下几个方面：1. 选择合适的电阻数值：电阻的数值大小直接影响到放大器的增益，因此需要根据具体应用需求选择合适的电阻数值。
通常情况下，选取较大的电阻值可以获得更高的增益，但也会增加功耗和噪声。
2. 确定电源电压：电源电压的选择应根据电路所需的动态范围和放大倍数来确定。
较高的电源电压可以提供较大的动态范围和增益，但也会增加功耗和散热问题。
3. 电阻的串并联组合：通过串并联组合电阻可以改变放大器的输入、输出阻抗和增益，并且可以实现更灵活的电路设计。
需要根据具体要求选择合适的组合方式。
4. 负反馈的应用：负反馈是一种常用的调整放大倍数和改善放大器性能的技术手段。
通过引入负反馈，可以减小放大器的非线性失真和输出阻抗，提高整体的稳定性和线性度。
三、电阻放大器的应用电阻放大器在各种电子电路中都有广泛的应用。
下面列举一些常见的应用场景：1. 信号放大器：电阻放大器可以将微弱的信号放大到合适的幅度，以便后续的处理和分析。
2. 传感器接口：电阻放大器可以将传感器的输出信号放大到适宜的范围，以便后续的信号处理和控制。
3. 滤波器：通过选择不同数值的电阻和电容组合，可以实现各种滤波器电路，用于信号的频率选择和去除噪声。
4. 电压隔离：电阻放大器可以实现输入和输出之间的电压隔离，用于避免输入信号对输出电路的干扰。
线性放大器的原理和应用
线性放大器的原理和应用首先，输入信号传输是指将输入信号引入放大器中。
一般情况下，放大器的输入接口会配备电容进行耦合，以滤除直流信号，保证放大器对交流信号的放大效果。
一些特定的放大器，如电压跟随器和电压源接收器，会采用差分输入技术，以提高输入信号的强度和抗干扰能力。
其次，信号放大是线性放大器的核心部分。
放大器会根据设定的放大倍数将输入信号的幅度增大，通常采用晶体管、真空管、集成电路等作为放大的核心元件。
放大器的放大倍数可以通过调节电路的参数（如改变输入电阻、负载电阻等）进行调整。
最后，输出信号驱动是指将放大后的信号送往负载。
负载可以是电阻、电容、电感等，其选择与应用需求有关。
输出电路通常要适应负载的特性，以保证放大器的输出能力和输出质量。
2.音频设备：线性放大器被广泛应用于音频设备中，如音响系统、功放等。
放大器可以将音频信号经过放大后驱动扬声器，提供更大的音量和更好的音质。
3.测试和测量仪器：线性放大器常被用于实验室和工业环境中的测试和测量仪器中，用于放大被测信号以便准确测量。
例如，示波器、频谱仪等设备都使用线性放大器来放大输入信号以便显示和分析。
4.医疗设备：线性放大器在医疗设备中也有重要的应用，如心电图仪、超声仪等。
放大器可以放大生物电信号和超声波信号，以便医生进行诊断和治疗。
5.控制系统：线性放大器广泛应用于控制系统中，如自动控制、机器人和工业自动化中的伺服系统。
放大器用于放大控制信号以便驱动执行机构，实现精确的运动控制和位置控制。
总之，线性放大器是一种能够保持输入信号波形和频率特性不变，但能够提高信号强度的电子元器件。
它在通信、音频、测试测量、医疗和控制等领域有广泛应用，是现代电子技术中不可或缺的重要组成部分。
放大器的基本工作原理
放大器的基本工作原理放大器是电子设备中常见的一种器件，其主要功能是将输入信号放大，并输出一个更大的信号。
放大器的基本工作原理是通过增加输入信号的幅度，从而使信号更强，以便在电路中传输。
在这篇文章中，我们将深入探讨放大器的工作原理和其在电子领域中的应用。
放大器的工作原理可以通过以下几个方面来解释。
首先，放大器包含一个输入端和一个输出端。
输入端接收到输入信号，这个信号可以是声音、视频等各种形式的电信号。
然后，通过放大器内部的电子元件，如晶体管等，将输入信号的幅度增大。
最后，增大后的信号通过输出端输出。
其次，放大器的核心元件是晶体管。
晶体管是一种半导体器件，具有放大电流的能力。
放大器中通常使用的是三极管，也称为双极型晶体管。
它由三个区域组成：发射极、基极和集电极。
晶体管的工作原理基于PN结和电流控制的原理。
这里需要提到PN结的概念。
在PN结中，P区代表了掺入了三价离子的半导体材料，它带有正电荷；N区代表掺入了五价离子的材料，它带有负电荷。
当这两种材料结合在一起时，就会形成PN结。
当一个正向电压施加在PN结上时，电子从N区流向P区，而空穴（正电荷的电子空位）从P区流向N区。
这会导致N区带正电荷，P 区带负电荷，形成电势差。
这个电势差，也称为“电压”，可以控制电流的传导方式。
接下来，我们来看看晶体管是如何工作的。
当输入信号加到晶体管的基极上时，通过基极电流的变化，可以控制从发射极到集电极的电流。
这种控制电流的方式称为电流放大作用，是放大器的基本功能之一。
换句话说，当输入信号的幅度增加时，晶体管的电流也会相应增加。
这就使得输出信号的幅度也增加，实现信号的放大。
而这个放大过程发生在放大器内的若干级级联放大器中，以增强信号的放大效果。
放大器在电子领域中有着广泛的应用。
在音频设备中，放大器用来放大音频信号，使得人们听到更大音量的声音。
在通信传输中，放大器用来放大信号，使得信号能够在长距离传输过程中保持稳定。
在显像设备中，放大器被用来放大视频信号，以显示更清晰的图像。
- 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)。
G ain )
V
I B1 I B 2 VOS V
RP
Zi
A
Z0
VO
6.
(Common—— Mode Rejection Ratio) 电源抑制比PSRR (Power Supply Rejection Ration)
7. -3dB带宽BW dB Bandwidth)和单位增益带宽 (-3
创新实验室培训之
放大器基本原理、设计及应用
Contents
1
2 3
LOGO
原
理
基 本 应 用 宽 带放大器 注 意 事 项
4
放大器原理
LOGO
运算放大器是目前应用最广泛的一种器件，虽 然各中不同的运放结构不同，但对于外部电路而言， 其特性都是一样的。运算放大器一般由 4 个部分组 成，偏置电路，输入级，中间级，输出级，其中输 入级一般是采用差动放大电路（抑制电源），中间 级一般采用有源负载的共射负载电路（提高放大倍 数），输出级一般采用互补对称输出级电路（提高 电路驱动负载的能力）。
LOGO
3.“轨对轨”（Rail to Rail）运算放大器
“轨”(Rail)指”电源轨”
20
LOGO
4.双电源运放和单电源运放
21
单电源供电
LOGO
滤波器设计
LOGO
23
5.如何查手册
高精度、低噪声、低漂移集成运算放大器
LOGO
24
LOGO
25
[例]
LOGO
26
放大器设计的注意事项
电流反馈运算放大器的原理及特点 电流反馈运算放大器具有高速、宽带特性，压摆率SR H ，带宽可达 100 M H Z 10 G ；Z 而且，在一定条件下， 具有与闭环增益无关的近似恒定带宽。 由于其优越的宽带特性，在视频处理系统、 同轴电缆驱动放大器等领域得到广泛应用。
16
LOGO
AV fO 1
12
LOGO
13
LOGO
14
LOGO
15
LOGO
2.电压反馈运算放大器及电流反馈运算放大器
电压反馈运算放大器VFA（Voltage Feedback Operatioval Amplifier） 电流反馈运算放大器CFA（Carrent Fecdback Operatioual Amplifier） 电压模运放（Voltage Mode op Amp ， 电流模运放（Carrent Mode op Amp）
SMA接头
LOGO
作业
LOGO
LOGO
要求
三个人一组； 在Multisim或Proteus下进行仿真； 在Altuim Designer画出原理图和单面PCB版 图； 第一次做板经验收合格后方可领器件并做板 、调试； 时间：15周星期四评比，各组做好PPT答辩 。
LOGO
OPA842三级1000倍放大电路
LOGO
OPA842三级1000倍放大电路
LOGO
宽带运放设计抗干扰措施
LOGO
在进行高频小信号的放大的时候，频带比较宽， 当电路工作于较高的频带时很容易引起自激等不 良现象，因此要采部分与模拟电路部分隔离；取 各种抗干扰措施。本设计抗干扰主要措施如下： 第一，在电路布线是应尽可能使数字电路部分与 模拟电路部分隔离； 第二，信号传输屏蔽，信号之间尽量用焊接法， 减少用夹子夹或是插拔接头，信号传输使用同轴 线，接头使用SMA 接头； 第三，整个系统除信号输入、输出接口外全部用 金属外壳屏蔽。
三.关于放大器放大器的类型和型号
5
虚短
LOGO
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。
分类
LOGO
按照功能/性能分类，模拟运算放大器一般 可分为通用运放、低功耗运放、精密运放、 高输入阻抗运放、高速运放、宽带运放、 高压运放，另外还有一些特殊运放，例如 电流运放、电压跟随器等等。实际上由于 为了满足应用需要，运放种类极多。 竞赛涉及的主要是：通用运放、输入阻抗 运放、高速宽带运放和程控运放。
影响“精度”的指标
R2
1. 输入失调电压VOS (Input offset Voltage) 2. 输入失调电流IOS(Input offset Current)
3. 输入偏置电流IB（Input Bias Current）
4. 开环增益 AVd ( O pen 5. 共模抑制比CMRR
R1
Vi
Loop
-
B W G (U n ity — G a i n B a n d w i d t h ) 8. 建立时间 t r ( setting T im e )
影响“速度”的指标
9. 压摆率SR (Slew Rate) 10 总谐波失真加噪声(THD+N)(Total Harmonic
Distortion Plus Noise)
电压要稳定：参考电压、控制电压
LOGO
输入阻抗小：前级加跟随器 器件在一点接地
外部器件尽量靠近运放
宽带放大器设计
LOGO
2010年TI杯模拟电子系统专题邀请赛试题 宽带放大器（A题） 一、任务 设计制作一个5V单电源供电的宽带低噪声放大器，输出为50Ω阻性负载。 二、要求 1．基本要求 （1）限定采用高速运算放大器OPA820ID作为第一级放大电路，THS3091D 作为末级放大电路，利用DC-DC变换器TPS61087DRC为末级放大电路供电； （2）放大器电压增益≧40dB(100倍)，并尽量减小带内波动； （3）在最大增益下，放大器下限截止频率不高于20Hz，上限截止频率不低 于5MHz； （4）在输出负载上，放大器最大不失真输出电压峰峰值≥10V。 2．发挥部分 （1）在达到40dB电压增益的基础上，提高放大器上限截止频率，使之不低 于10MHz； （2）尽可能降低放大器的输出噪声； （3）放大器输入为正弦波时，可测量并数字显示放大器输出电压的峰峰值 和有效值，输出电压（峰峰值）测量范围为0.5～10V，测量相对误差小于 5%； （4）其他。
虚断
LOGO
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。
放大器
LOGO
加减法器
LOGO
比较器
LOGO
跟随器
电压跟随器作用：为了匹配 功率或者阻抗采用的方法。
比如输入信号虽然幅度够， 但是带负载能力差，为了 能有效驱动负载，就得加 一级跟随。 这个跟随也用来隔离后级 对前级造成的干扰。
LOGO
LOGO
正确理解集成运算放大器的指标参数--------选择运放的依据
RF RG
Av f ( s )
A v fo 1 S R F A v fo R1 C T
Av f ( s )
A v fo 1 SRF CT
fH
1 2 C T R F
17
LOGO
18
看出,RF越小, 频带越宽。但是另一方面, RF越小, 稳定性越差。 所以RF不能无限制地小, 一般要大于200Ω。 为此, 电流模运放接成跟随器时RF不能为零。