集成运算放大器原理
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。
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（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
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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
差分放大电路和集成运算放大器
差分放大电路的应用
差分放大电路广泛应用于各种模拟电路中，如 音频信号处理、通信系统、测量仪器等。
在高速数字电路中，差分信号传输可以有效地 抑制电磁干扰（EMI），因此差分放大电路也 常用于高速数据采集和传输系统。
工业自动化领域
工业自动化领域对于高精度、高速的信号处理需求越来越大，差分放大 电路和集成运算放大器将在该领域发挥更大的作用，如运动控制系统、 过程控制系统等。
面临的挑战与机遇
技术创新
随着电子技术的不断发展，差分 放大电路和集成运算放大器需要 不断创新，以满足更高的性能要
求。
应用领域的多样化
随着应用领域的不断拓展，差分放 大电路和集成运算放大器的应用场 景将更加多样化，需要不断适应新 的应用需求。
应用比较
差分放大电路
差分放大电路适用于需要抑制共模信号和噪声的应用场合，如信号放大、差分信号传输、模拟电路中的减法器和 微分器等。
集成运算放大器
集成运算放大器适用于各种模拟信号处理和控制电路，如放大器、滤波器、比较器和振荡器等。
优缺点比较
差分放大电路
差分放大电路的优点在于其高共模抑制比和低噪声性能，能够有效地抑制共模信号和噪声，提高电路 的抗干扰能力。此外，差分放大电路还具有高输入阻抗和低输出阻抗的优点。然而，差分放大电路的 成本较高，体积也较大。
另外，由于差分放大电路具有低噪声和高共模 抑制比的特点，因此在高精度测量和自动控制 系统中也得到了广泛应用。
CHAPTER 02
集成运算放大器
集成运算放大器的基本概念
集成运算放大器（简称运放） 是一种高放大倍数的集成电路， 能够实现对微弱信号的放大和 处理。
集成运算放大器原理及应用（含习题）
集成运算放大器原理及应用将电路的元器件和连线制作在同一硅片上，制成了集成电路。
随着集成电路制造工艺的日益完善，目前已能将数以千万计的元器件集成在一片面积只有几十平方毫米的硅片上。
按照集成度（每一片硅片中所含元器件数）的高低，将集成电路分为小规模集成电路(简称SSI) ，中规模集成电路(简称MSI), 大规模集成电路(简称LSI)和超大规模集成电路(VLSI)。
运算放大器实质上是高增益的直接耦合放大电路，集成运算放大器是集成电路的一种，简称集成运放，它常用于各种模拟信号的运算，例如比例运算、微分运算、积分运算等，由于它的高性能、低价位，在模拟信号处理和发生电路中几乎完全取代了分立元件放大电路。
集成运放的应用是重点要掌握的内容，此外，本章也介绍集成运放的主要技术指标，性能特点与选择方法。
一、集成运算放大器简介1. 集成运放的结构与符号1. 结构集成运放一般由4部分组成，结构如图1所示。
142图1 集成运放结构方框图其中：输入级常用双端输入的差动放大电路组成，一般要求输入电阻高，差摸放大倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电流小，输入级的好坏直接影响运放的输入电阻、共模抑制比等参数。
中间级是一个高放大倍数的放大器，常用多级共发射极放大电路组成，该级的放大倍数可达数千乃数万倍。
输出级具有输出电压线性范围宽、输出电阻小的特点，常用互补对称输出电路。
偏置电路向各级提供静态工作点，一般采用电流源电路组成。
2. 特点：○1硅片上不能制作大容量电容，所以集成运放均采用直接耦合方式。
○2运放中大量采用差动放大电路和恒流源电路，这些电路可以抑制漂移和稳定工作点。
○3电路设计过程中注重电路的性能，而不在乎元件的多一个和少一个○4用有源元件代替大阻值的电阻○5常用符合复合晶体管代替单个晶体管，以使运放性能最好3. 集成运放的符号从运放的结构可知，运放具有两个输入端v P和v N和一个输出端v O，这两个输入端一个称为同相端，另一个称为反相端，这里同相和反相只是输入电压和输出电压之间的关系，若输入正电压从同相端输入，则输出端输出正的输出电压，若输入正电压从反相端输入，则输出端输出负的输出电压。
电工电子学_集成运算放大器
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9.3 集成运放在信号运算方面的应用
由于开环电压放大倍数Auo很高，集成运放开环工作时线性区很 窄。因此，为了保证运放处于线性工作区，通常都要引入深度负反馈。 集成运放引入适当的负反馈，可以使输出和输入之间满足某种特定的 函数关系，实现特定的模拟运算。当反馈电路为线性电路时，可以实 现比例、加法、减法、积分、微分等运算。
图9.2.1 反馈放大电路框图
电路中的反馈是指将电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部 通过一定的电路（反馈电路）送回到输入回路，与输入信号一同控制 电路的输出。可用图9.2.1所示的方框图来表示。
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2. 反馈的分类
（1）正反馈和负反馈 根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。 （2）直流反馈和交流反馈 根据反馈信号的交直流性质，可以将反馈分为直流反馈和交流反馈。 （3）电压反馈和电流反馈 根据输出端反馈采样信息的不同，可以将反馈分为电压反馈和电流反 馈。 （4）串联反馈和并联反馈 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端联结方式的不同，可以将 反馈分为串联反馈和并联反馈。
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3. 输入和输出方式
差放电路有双端输入和单端输入两种输入方式。同样也有双端 输出和单端输出两种输出方式。因此，差动放大电路共有四种输入输 出方式。 （1）双端输入双端输出 （2）双端输入单端输出 （3）单端输入双端输出 （4）单端输入单端输出
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4. 共模抑制比
差动放大电路对差模信号和共模信号都有放大作用，但对差动 放大电路来说，差模信号是有用信号，共模信号则是需要抑制的。因 此要求差放电路的差模放大倍数尽可能大，而共模放大倍数尽可能小。 为了衡量差放电路放大差模信号和抑制共模干扰的能力，引入共模抑 制比作为技术指标，用KCMR表示。其定义为差模电压放大倍数与共 模电压放大倍数之比，即 A （9.1.11） K ud
集成运放工作原理
集成运放工作原理
集成运放是一种高增益放大器，常用于电子电路中以满足各种信号条件和应用要求。
它是由许多晶体管、电阻、电容等电子元件组成的集成电路。
集成运放可以实现放大、滤波、求和、差分运算等功能。
集成运放的工作原理如下：
1. 差动输入：集成运放具有两个输入端，分别为非反相输入端（+IN）和反相输入端（-IN）。
当+IN输入端的电压高于-IN
输入端时，输出电压将增大；反之，它将减小。
这种输入方式称为差动输入。
2. 开环放大：集成运放在没有反馈的情况下，具有极高的开环增益。
开环增益是指输出电压与输入电压之间的比例关系。
开环放大可以使输入信号经过放大后得到较大的输出信号。
3. 反馈机制：通过将输出信号与输入信号的某个比例连接起来，构成反馈回路，可以实现对集成运放的控制。
反馈可以分为正反馈和负反馈两种形式。
负反馈是最常用的一种形式，可以降低开环增益，并提高放大器的稳定性和线性度。
4. 输出电阻：集成运放的输出电阻很小，可以近似认为是零，因此可以驱动较大的负载电阻。
5. 输入阻抗：集成运放的输入阻抗很大，接近无穷大，可以认为输入电流接近于零。
6. 反向饱和保护：集成运放具有反向饱和保护功能，当输出电压超出一定范围时，集成运放将自动调整电路以避免损坏。
通过以上工作原理，集成运放可以实现各种信号处理任务，例如放大弱信号、滤波去噪、比较、求和等。
同时，集成运放还具有很高的稳定性、精确性和可靠性，广泛应用于各种电子设备和系统中。
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。
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。
集成运算放大器电路原理
若单端输出时的负载接在一个输出端和地之间，计算Aud 时，总负载为R′L=RC‖RL。
b. 差模输入电阻 c. 差模输出电阻
Rid
Uid Iid
2Uid1 Iid
2rbe
双端输出时为 单端输出时为
Rod2RC Ro d(单） RC
K
第六章 集成运算放大器电路原理
2、共模抑制特性 共模信号： Ui1=Ui2=Uic
V4
IC 1Ir4IB 1(15)
IC 2IC 3IC 41(1 1( 15)5 )4IrIr
一般β1(1+β5)>>4 容易满足，IC2、IC3、IC4更接近 Ir，并 且受β的温度影响也小。
K
第六章 集成运算放大器电路原理
多集电极晶体管镜像电流源
UCC V2
V1
UCC V3
Rr
Ir
IC1 IC2
K
第六章 集成运算放大器电路原理
6.1 集成运算放大器的电路特点
集成运放：多级放大电路。
输
中
输
电路设计上的主要特点： Ui 入
间
出
级
级
级 Uo
(1) 高增益直接耦合。
(2) 用有源器件代替无源元件。
电流源电路
(3) 利用对称结构改善电路性能。 集成运放电路框图
理想运放：电压增益高、 输入电阻大、 输出电阻小、 工 作点漂移小、失调电压和失调电流为零等特点。
K
第六章 集成运算放大器电路原理
第六章 集成运算放大器电路原理
集成运算放大器是采用微电子技术，将晶体管、电阻、 电容及连线制作在硅片上的电路。
本章介绍集成运放的单元电路和典型集成运放芯片， 重点是差动放大器、恒流源和互补跟随输出级电路。掌握 不同输入输出类型的差动放大器的动特性分析：差（共） 模电压增益、输入输出电阻以及共模抑制比的求法；理解 恒流源的原理，熟悉几种典型恒流源的电路原理图。
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集成运算放大器原理
集成运算放大器是一种常用的电子元器件，它可以将输入信号放大并输出。
其原理是利用集成电路技术将多个晶体管、电阻、电容等元器件集成在一起，形成一个高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的放大器。
集成运算放大器的输入端有两个，一个是非反相输入端，一个是反相输入端。
当非反相输入端的电压高于反相输入端时，输出端的电压会上升；反之，输出端的电压会下降。
这种特性使得集成运算放大器可以用来进行比较、求和、积分、微分等运算。
集成运算放大器的输出端可以接入负载电阻，形成电压跟随器、反相放大器、非反相放大器等电路。
其中，电压跟随器可以将输入信号的电压放大并输出，而反相放大器和非反相放大器则可以将输入信号的电压放大并反相或不反相输出。
集成运算放大器还具有高共模抑制比、高温漂稳定性、低噪声等优点。
它广泛应用于模拟电路、信号处理、自动控制等领域，是现代电子技术中不可或缺的元器件之一。
集成运算放大器是一种高性能、多功能的电子元器件，其原理是利用集成电路技术将多个元器件集成在一起，形成一个高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的放大器。
它的应用范围广泛，是现代电子技术中不可或缺的元器件之一。