电工电子学集成运算放大器
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集成运算放大器
详见表5.1
接 法
电路原理图
双 端 输 入 双 端 输 出
双 端 输 入 单 端 输 出
单 端 输 入 双 端 输 出
单 端 输 入 单 端 输 出
差分放大倍数
Ad
（RC ∥ R L/2） Rb rbe
Ad
1 2
（RC
∥
R
）
L
Rb rbe
Ad
（RC Rb
∥ R L /2） rbe
Ad
1 2
运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时, 差分管将出现反向击穿现象。
6.最大共模输入电压Vicmax
在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。 共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失 去共模抑制能力。
7.共模抑制比 KCMR ： KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB)
假定电路完全对称 ，uI=0时，则基极电流IBl=IB2=IB，集电极 电流ICl=IC2=IC。于是在Vl和V2的基极回路中有如下关系： IBRB+uBE+IERE=EE。近似条件下：
集电极静态电流IC为：
IC
IE 2
EE 2RE
基极静态电流IB为：
IB
IC
EE
2RE
每管的集-射电压为： uCE＝VCC－ICRC≈VCC－
（1）运放工作在线性工作区时的特点
Ui＝U＋－U－＝UO AOd
0
理想运放的差模输入电压等于零： 由于uo为有限值，理想运放Aod= ∞，
• 传输特性 ：
则输入电为无穷小ui→0。即
称为理想运放输入端的“虚短”。 如果同相输入端接地时，反相输入端称为 虚地
理想运放的输入电流等于零：由于 rid= ∞，两个输入端均没有电流，即
接 法
电路原理图
双 端 输 入 双 端 输 出
双 端 输 入 单 端 输 出
单 端 输 入 双 端 输 出
单 端 输 入 单 端 输 出
差分放大倍数
Ad
（RC ∥ R L/2） Rb rbe
Ad
1 2
（RC
∥
R
）
L
Rb rbe
Ad
（RC Rb
∥ R L /2） rbe
Ad
1 2
运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时, 差分管将出现反向击穿现象。
6.最大共模输入电压Vicmax
在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。 共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失 去共模抑制能力。
7.共模抑制比 KCMR ： KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB)
假定电路完全对称 ，uI=0时，则基极电流IBl=IB2=IB，集电极 电流ICl=IC2=IC。于是在Vl和V2的基极回路中有如下关系： IBRB+uBE+IERE=EE。近似条件下：
集电极静态电流IC为：
IC
IE 2
EE 2RE
基极静态电流IB为：
IB
IC
EE
2RE
每管的集-射电压为： uCE＝VCC－ICRC≈VCC－
（1）运放工作在线性工作区时的特点
Ui＝U＋－U－＝UO AOd
0
理想运放的差模输入电压等于零： 由于uo为有限值，理想运放Aod= ∞，
• 传输特性 ：
则输入电为无穷小ui→0。即
称为理想运放输入端的“虚短”。 如果同相输入端接地时，反相输入端称为 虚地
理想运放的输入电流等于零：由于 rid= ∞，两个输入端均没有电流，即
第4章-掌握集成运算放大器ppt课件(全)全篇
2 B
B1 B2
☆ 输入偏置电流IB是衡量差动管输入电流绝对值大小的标志
4.1.3 集成运放大器的主要参数
1. 输入误差特性
➢ 输入失调电流IOS
定义：零输入时，两输入偏置电流IB1、IB2之差称为输入失调电流， 即IOS =|IB1IB2|。
IOS反映了输入级差动管输入电流的对称性，一般希望IOS越小越好。 普通运放的IOS约为1nA0.1A。
✓UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0；
✓输入偏置电流 IIB = 0； ✓- 3 dB 带宽 fH = ∞ ，等等
4.1.4 集成运放的理想化模型
2. 理想运放的工作特性
理想运放的电压传输特性如图10-5所示。它分为线性区和非线
性区。
➢线性区
当理想运放工作于线性区时，VO=Ad(VPVN)， 而Ad，因此VP VN) =0、VP=VN，又由输入电阻 Rid可知，流进运放同相输入端和反相输入端的
uO
+UOP
P
理想特 性
电流IP、IN为IP = IN =0；可见，当理想运放工作于线 性区时，同相输入端与反相输入端的电位相等，流 进同相输入端和反相输入端的电流为0。 IP = IN =0就 是VP和VN两个电位点短路，但是由于没有电流， 所以称为虚短路，简称虚短；而IP = IN =0表示流过 电流IP 、 IN的电路断开了，但是实际上没有断开， 所以称为虚断路，简称虚断。
4.1.3 集成运放大器的主要参数
2. 开环差模特性参数
➢-3dB带宽
定义：输入正弦小信号时， Aod是频率的函数，随着频率的增 加而下降。当下降3dB时所对应的信号频率称为-3dB带宽。一般运 放的-3dB带宽为几Hz几kHz，宽带运放可达到几MHz。
电工学第11章 集成运算放大器
第11章 集成运算放大器
11.1 集成运算放大器的简单介绍 11.2 运算放大器在信号运算方面的应用 11.3 运算放大器在信号处理方面的应用
11.1 集成运算放大器的简单介绍
11.1.1 集成运算放大器的特点
在集成电路工艺中还难于制造电感元件和大容量电容， 因此集成运放主要采用直接耦合。 运算放大器的输入级采用差分放大电路，其特点是输 入电阻高、抗干扰能力强、零漂小。 在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替电阻。
.R1
u_ = u+
ui1i1
R1
iu_
ui R2 u+
u0
u u + =
i2
R3 R2+ R3
2
R3
u u u o = 1+ RR1f R2R+3R3
i2
-
Rf R1
i1
u u u o = 1+ RR1f R2R+3R3
i2 -
Rf R1
i1
当R1=Rf=R2=R3时
Rf
u u u 0 = i2－ i1
R1－输入电阻 Rf－反馈电阻
if Rf
ui i1 i－
R2－平衡电阻
R1
R2= R1// R1
R2 i＋
uo
反相输入运算关系
if Rf
i “虚断路” -= 0 i1 = if
ui i1 i-
“虚地” u-= u+=0
R1
u u u u i —R–1i
=
–
f= –
—o
Rf
—o
Rf Af
=
R2
—uu0i= –
—du–C
dt
11.1 集成运算放大器的简单介绍 11.2 运算放大器在信号运算方面的应用 11.3 运算放大器在信号处理方面的应用
11.1 集成运算放大器的简单介绍
11.1.1 集成运算放大器的特点
在集成电路工艺中还难于制造电感元件和大容量电容， 因此集成运放主要采用直接耦合。 运算放大器的输入级采用差分放大电路，其特点是输 入电阻高、抗干扰能力强、零漂小。 在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替电阻。
.R1
u_ = u+
ui1i1
R1
iu_
ui R2 u+
u0
u u + =
i2
R3 R2+ R3
2
R3
u u u o = 1+ RR1f R2R+3R3
i2
-
Rf R1
i1
u u u o = 1+ RR1f R2R+3R3
i2 -
Rf R1
i1
当R1=Rf=R2=R3时
Rf
u u u 0 = i2－ i1
R1－输入电阻 Rf－反馈电阻
if Rf
ui i1 i－
R2－平衡电阻
R1
R2= R1// R1
R2 i＋
uo
反相输入运算关系
if Rf
i “虚断路” -= 0 i1 = if
ui i1 i-
“虚地” u-= u+=0
R1
u u u u i —R–1i
=
–
f= –
—o
Rf
—o
Rf Af
=
R2
—uu0i= –
—du–C
dt
电工电子学_集成运算放大器
24
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。
16
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。
9
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
10
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
电工电子学：集成运算放大器单元测试与答案
一、单选题1、对于理想运算放大器，不管它的工作状态如何，总是（）。
A.同相输入端与反相输入端的电压相等B.开环差模电压放大倍数为无穷大C.输出电阻为无穷大D.两输入端的电流相等，但不为零正确答案：B2、以下对“负反馈对放大电路性能的影响”的描述中错误的是（）。
A.减小非线性失真B.扩展通频带C.提高放大倍数的稳定性D.提高放大倍数值正确答案：D3、一个由理想运算放大器组成的同相输入比例运算电路，其输入输出电阻是（）。
A.输入电阻低，输出电阻高B.输入、输出电阻均很高C.输入电阻高，输出电阻低D.输入、输出电阻均很低正确答案：C4、在由集成运放构成的反相输入比例运算电路中，比例系数为10，集成运放加±15V电源，输入电压为-1.8V，则输出电压最接近于（）。
A.18VB.13.5VC.30VD.10V正确答案：B5、集成运放工作在线性区时，总近似有（）。
A.输入电阻为零B.反相输入端与同相输入端等电位C.输出电压接近与电源电压D.输出电阻为无穷大正确答案：B6、下图电路中，R1＝R2=100kΩ, C=0.01μF，集成运算放大器加±15V电源。
输入为正负对称、峰－峰值6V、频率200Hz的方波电压，则输出波形是（）。
A.方波B.三角波C.正负尖脉冲D.梯形波正确答案：B7、如图中电路，R＝Rb=10kΩ，C=0.1μF，ui=3sin1000t V，则uo=( )。
A.3sin(1000t+90°) VB. 3sin1000t VC.3sin(1000t-90°) VD.-3sin1000t V正确答案：C8、差分放大电路中所谓共模信号是指两个输入信号电压( )A.大小不等、极性相反B.大小不等、极性相同C.大小相等、极性相同D.大小相等、极性相反正确答案：C9、如图所示运放电路中，Uo与Ui的关系是( ) 。
A. Uo=-αUi/2B.Uo=UiC.Uo=-(1+α)UiD.Uo=(2+α)Ui正确答案：A10、如图所示的滞回比较器，UOm=±15V，R1=10kΩ，Rf=20kΩ，则其正向阈值URH=( )。
电工电子技术第8章集成运算放大器
按封装形式分类
直插式集成运算放大器
模块式集成运算放大器
采用双列直插式封装，具有体积较大、 安装方便等特点。
将运算放大器和其他外围电路集成在 一个模块内，具有方便使用和集成度 高等特点。
表面贴装集成运算放大器
采用小型化表面贴装封装，具有体积 小、重量轻、节省空间等特点。
按内部电路结构分类
单路集成运算放大器
在数字电路中的应用
1 2
模拟-数字转换器（ADC） 集成运算放大器在ADC中用作比较器，将模拟信 号与参考电压进行比较，转换为相应的数字信号。
数字-模拟转换器（DAC） 集成运算放大器在DAC中用于将数字信号转换为 模拟信号，实现数字控制系统的输出。
3
信号调理电路
集成运算放大器用于将数字信号转换为适合传输 或驱动的模拟信号，或者对数字信号进行预处理 和增强。
地。
防止热失控和噪声干扰
总结词
热失控和噪声干扰是集成运算放大器常 见的问题，应采取措施预防和减运算放大器性能下降或 损坏，因此应关注散热设计，并避免在过 热的环境中使用。此外，噪声干扰可能影 响信号的清晰度和稳定性，应采取屏蔽、 接地和滤波等措施减小噪声干扰的影响。
合适的静态工作点可以保证放 大器在信号放大过程中不会出 现失真。
电压跟随器
电压跟随器是集成运算放大器的输入级，其作用是减小输入阻抗、隔离电路和提供 一定的电压增益。
电压跟随器由输入级和输出级组成，输入信号加在输入级，输出信号由输出级提供。
电压跟随器的电压增益接近于1，但具有很低的输出阻抗，因此可以作为信号传输的 缓冲器和隔离电路。
按性能指标分类
高精度集成运算放大器
具有低失调电压、低噪声、低失真等特点， 适用于高精度测量和放大电路。
第六节集成运算放大器
一、集成运算放大器概述
集成运算放大器，简称为集成运放，是实现高增益放大 功能的一种器件。
从电特性来看，集成运放是接近理想的电压放大器件，
它不仅有很大的输入电阻，和很小的输出电阻，还有很高
的电压增益，此外静态工作时，它的输入和输出电位均为
零，因而在于其它集成运放连接时，不需要考虑电平配置
问题。
电路符号Βιβλιοθήκη 中间增益级输出级偏置电路
有两个输入端：
v-
注有“-”，表示由该输入端电
vo
压 v-产生的输出电压 vo 与v-反
v+
相，称为反相输入端。
注有“+”，表示由该输入端电压 v+产生的输出电压 vo 与v+同相，称为同相输入端。
vvo
v+ 二、F007集成运放的内部组成电路
工作原理见书 P206 页 集成运放的组成方框图
输入级
集成运算放大器，简称为集成运放，是实现高增益放大 功能的一种器件。
从电特性来看，集成运放是接近理想的电压放大器件，
它不仅有很大的输入电阻，和很小的输出电阻，还有很高
的电压增益，此外静态工作时，它的输入和输出电位均为
零，因而在于其它集成运放连接时，不需要考虑电平配置
问题。
电路符号Βιβλιοθήκη 中间增益级输出级偏置电路
有两个输入端：
v-
注有“-”，表示由该输入端电
vo
压 v-产生的输出电压 vo 与v-反
v+
相，称为反相输入端。
注有“+”，表示由该输入端电压 v+产生的输出电压 vo 与v+同相，称为同相输入端。
vvo
v+ 二、F007集成运放的内部组成电路
工作原理见书 P206 页 集成运放的组成方框图
输入级
电工电子技术基础 第9章集成运算放大器
在图9.6（b）所示的电路中，设输入电压ui的瞬时极性为⊕，输出电压uo的瞬时极性 亦为⊕。uo经电阻RF和R1分压后得反馈电压uf，uf的瞬时极性为⊕。由净输入电压ud = ui －uf，可知ud < ui，净输入电压减小，故电路引入的是负反馈。
在图9.6（c）所示的电路中，假设输入电压ui的瞬时极性为⊕，因输入信号是加在集成 运放的反相输入端，输出电压uo的瞬时极性为 ，此时反相输入端的电位高于输出端的电 位，反馈电流if方向如图所示，则净输入电流 id ii if ，即净输入电流减小，该电路引入 的是负反馈。
性；再根据输出信号的极性判别出反馈信号的极性，若反馈信号使净输入信号增加，为正反
馈；若反馈信号使净输入信号减小，则为负反馈。
+
Rp
ui ud
RF
uf R1
Rp
ui
uo
ud
+ + __
RF
uf R1
+ ++
+ +
_
+
+
R1
if RF
uo
ui
ii id
uo
Rp
_
+
+_ +
_+ +
_
（a）正反馈
（b）负反馈
2 电压反馈和电流反馈的判别 若反馈量与输出电压成正比，称为电压反馈；若反馈量与输出电流成正比，
则称为电流反馈。判别方法可采用负载短路法。假设将放大器输出端的负载短 路，使输出电压为0，若反馈信号也为0，则为电压反馈，否则就是电流反馈。
图9.7（a）所示的电路中，如果把负载短路，则uo等于0，这时反馈信号uf 也为0，所以是电压反馈。因此该放大电路中引入的反馈为电压串联负反馈。图 9.7（b）所示的电路中，若把负载短路，反馈信号if仍然存在，所以是电流反馈。
在图9.6（c）所示的电路中，假设输入电压ui的瞬时极性为⊕，因输入信号是加在集成 运放的反相输入端，输出电压uo的瞬时极性为 ，此时反相输入端的电位高于输出端的电 位，反馈电流if方向如图所示，则净输入电流 id ii if ，即净输入电流减小，该电路引入 的是负反馈。
性；再根据输出信号的极性判别出反馈信号的极性，若反馈信号使净输入信号增加，为正反
馈；若反馈信号使净输入信号减小，则为负反馈。
+
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uf R1
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+
R1
if RF
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ii id
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_+ +
_
（a）正反馈
（b）负反馈
2 电压反馈和电流反馈的判别 若反馈量与输出电压成正比，称为电压反馈；若反馈量与输出电流成正比，
则称为电流反馈。判别方法可采用负载短路法。假设将放大器输出端的负载短 路，使输出电压为0，若反馈信号也为0，则为电压反馈，否则就是电流反馈。
图9.7（a）所示的电路中，如果把负载短路，则uo等于0，这时反馈信号uf 也为0，所以是电压反馈。因此该放大电路中引入的反馈为电压串联负反馈。图 9.7（b）所示的电路中，若把负载短路，反馈信号if仍然存在，所以是电流反馈。
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(2) i+= i– 0,仍存在“虚断”现象
9.2 放大电路中的负反馈
9.2.1 反馈的基本概念
反馈：将放大电路输出端的信号(电压或电流)的 一部分或全部通过某种电路引回到输入端。
RB1 C1+ + ui RB2
–
RC 将+C通输2过出+UR电EC流C
反馈到输入
+
RB C1 +
RE
RL
uoRS
– es+–
3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 愈小愈好 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值， 运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。
2. 电压传输特性 uo= f (ui)
+Uo(sat) uo
实际特性
线性区
u+– u–
(1)根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压 反馈和电流反馈。
如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈。 如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。 (2)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式 的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。 反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信 号以电压形式作比较，称为串联反馈。 反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信 号以电流形式作比较，称为并联反馈。
反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信 号以电压形式作比较，称为串联反馈。
反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信 号以电流形式作比较，称为并联反馈。
3. 负反馈放大电路的一般表达式
+
A
–
F
开环
闭环
放大倍数 反馈放大电路的基本方程 放大倍数
反馈系数 净输入信号
负反馈时，
同相，所以 AF 是正实数
须加负反馈才能使 其工作于线性区。
理想运放工作在饱和区的特点
电压传输特性
uo +Uo(sat)
饱和区
O
u+– u–
–Uo(sat)
(1) 输出只有两种可能, +Uo(sat) 或–Uo(sat) 当 u+> u– 时， uo = + Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat) 不存在 “虚短”现象
可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV ui2 = 8 mV － 2 mV
例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV
ui2 = 18 mV － 2 mV
放大器只 放大两个 输入信号 的差值信 号—差动 放大电路。
这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制 系统中是常见的。
u– u+
i– – i+
+
∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– ) uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0
即 u+= u– ,称“虚短”
电压传输特性
(2) 输入电流约等于 0
uo +Uo(sat)
即 i+= i– 0 ,称“虚断”
线性区
O
u+– u–
Auo越大，运放的 线性范围越小，必
–Uo(sat)
表示)；反之为负(用－表示)。
3. 若反馈信号与输入信号加在不同输入端(或 两个电极)上，两者极性相同时，净输入电压减小, 为 负反馈；反之，极性相反为正反馈。
4. 若反馈信号与输入信号加在同一输入端(或同 一电极)上，两者极性相反时，净输入电压减小, 为 负反馈；反之，极性相同为正反馈。
（2）反馈方式的判别
并联反馈
前一页
串联反馈
后一页
反馈信号与输入
反馈信号与输入
信号if 串联，即反馈 信号并联，即反馈
i电i 压信号与输入信 号电压i比b 较的，称
u+ i电 号流 电信 流+u号比bue+f–与较输,称入为信
为串联输反入馈信。号
– 并联反馈–。
净输入信号
反馈信号 输入信号 反馈信号
ib= ii - if
RB
+UCC +
差模信号ui1 是有用信–号
RE
ui2
+–EE
–
(2) 差模信号 ui1 = – ui2 大小相等、极性相反
uid = ui1 – ui2 两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，
uo= (VC1－VC1 )－(VC2 + VC１ ) =－2 VC1 即对差模信号有放大能力。
(3) 比较输入 ui1 、ui2 大小和极性是任意的。 例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV
3. 零点漂移的抑制
RB +
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+UCC +
ui1
RE
ui2
–
+–EE
–
静态时，ui1 = ui2 = 0 uo= VC1 － VC2 = 0 当温度升高时ICVC （两管变化量相等） uo= (VC1 + VC1 ) － (VC2 + VC2 ) = 0
共模抑制比 差模放大倍数
共模放大倍数
KCMR越大，说明差放分辨 差模信号的能力越强，而抑制
共模信号的能力越强。
若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数
输出电压
Ac = 0 uo = Ad （ui1 － ui2 ） = Ad uid
若电路不完全对称，则 Ac 0， 实际输出电压 uo = Ac uic + Ad uid
则有：
负反馈使放大倍数下降
| 1+AF| 称为反馈深。度，其值愈大，负反馈作用
愈强，Af也就愈小。
射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的
电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈
。若|AF| >>1，称为深度负反馈，此时：
在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈 电路的参数有关。
放大电路中不同类型的负反馈
电工电子学集成运算放 大器
2020年7月21日星期二
第9章 集成运算放大器
本章要求
1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义； 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想
运算放大器并掌握其基本分析方法； 3. 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和
积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器 的工作原理； 4. 理解电压比较器的工作原理和应用。
对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有 抑制作用。
4. 输入和输出方式
RB +
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+UCC +
ui1
RE
ui2
–
+–EE
–
双端输入双端输出
双端输入单端输出 单端输入双端输出 单端输入单端输出
5. 共模抑制比 (Common Mode Rejection Ratio) 全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模 信号的能力。
RB
+UCC +
共模信号ui1 需要抑制–
RE
ui2
+–EE
–
(1) 共模信号 ui1 = ui2 = uic 大小相等、极性相同 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出
电压为零，即对共模信号没有放大能力。 差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它
对零点漂移的抑制水平。
2. 信号输入 RB
+
RC + uo – RC T1 RP T2
若 Xd > Xi ，即反馈信号起了增强净输入信号的 作用则为正反馈。
2. 反馈的分类 （1） 正反馈与负反馈
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负反馈：反馈信号削弱净输入信号，
使放大倍数降低。
正反馈：反馈信号增强净输入信号，
使放大倍数提高。 在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。
在放大电路中，出现正反馈将使放大器 产生自激振荡，使放大器不能正常工作。
电压串联负反馈
交流反馈 负 反 馈
电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈
直流反馈 稳定静态工作点
9.2.2 负反馈放大电路的分析
（1） 反馈极性的判别 利用瞬时极性法判别负反馈与正反馈的步骤：
1.设接“地”参考点的电位为零。 2. 若电路中某点的瞬时电位高于参考点(对交流 为电压的正半周)，则该点电位的瞬时极性为正(用
按功能 数字和模拟
9.1.1 集成运放的组成
1. 元器件参数的一致性和对称性好； 2. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流 源代替，电位器需外接； 3. 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电 容、电感 和变压器均需外接； 4. 二极管多用三极管的发射结代替。
各类型号集成芯片
输入级 中间级 输出级
ube= ui - uf
净输入信号
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例1 ：
+ u–i
RF
–
uf+
R1
u–d
+
R2
– +
+
+ u–o
设输入电压 ui 为正， 各电压的实际方向如图
差值电压 ud =ui – uf uf 减小了净输入电压( 差值电压) ——负反馈
例2 ：+ ui
+ ui
–
通过R+EUCC
将输出电压
反+馈C2到输入
+
RE
RL uo
9.2 放大电路中的负反馈
9.2.1 反馈的基本概念
反馈：将放大电路输出端的信号(电压或电流)的 一部分或全部通过某种电路引回到输入端。
RB1 C1+ + ui RB2
–
RC 将+C通输2过出+UR电EC流C
反馈到输入
+
RB C1 +
RE
RL
uoRS
– es+–
3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 愈小愈好 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值， 运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。
2. 电压传输特性 uo= f (ui)
+Uo(sat) uo
实际特性
线性区
u+– u–
(1)根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压 反馈和电流反馈。
如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈。 如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。 (2)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式 的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。 反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信 号以电压形式作比较，称为串联反馈。 反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信 号以电流形式作比较，称为并联反馈。
反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信 号以电压形式作比较，称为串联反馈。
反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信 号以电流形式作比较，称为并联反馈。
3. 负反馈放大电路的一般表达式
+
A
–
F
开环
闭环
放大倍数 反馈放大电路的基本方程 放大倍数
反馈系数 净输入信号
负反馈时，
同相，所以 AF 是正实数
须加负反馈才能使 其工作于线性区。
理想运放工作在饱和区的特点
电压传输特性
uo +Uo(sat)
饱和区
O
u+– u–
–Uo(sat)
(1) 输出只有两种可能, +Uo(sat) 或–Uo(sat) 当 u+> u– 时， uo = + Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat) 不存在 “虚短”现象
可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV ui2 = 8 mV － 2 mV
例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV
ui2 = 18 mV － 2 mV
放大器只 放大两个 输入信号 的差值信 号—差动 放大电路。
这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制 系统中是常见的。
u– u+
i– – i+
+
∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– ) uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0
即 u+= u– ,称“虚短”
电压传输特性
(2) 输入电流约等于 0
uo +Uo(sat)
即 i+= i– 0 ,称“虚断”
线性区
O
u+– u–
Auo越大，运放的 线性范围越小，必
–Uo(sat)
表示)；反之为负(用－表示)。
3. 若反馈信号与输入信号加在不同输入端(或 两个电极)上，两者极性相同时，净输入电压减小, 为 负反馈；反之，极性相反为正反馈。
4. 若反馈信号与输入信号加在同一输入端(或同 一电极)上，两者极性相反时，净输入电压减小, 为 负反馈；反之，极性相同为正反馈。
（2）反馈方式的判别
并联反馈
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串联反馈
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反馈信号与输入
反馈信号与输入
信号if 串联，即反馈 信号并联，即反馈
i电i 压信号与输入信 号电压i比b 较的，称
u+ i电 号流 电信 流+u号比bue+f–与较输,称入为信
为串联输反入馈信。号
– 并联反馈–。
净输入信号
反馈信号 输入信号 反馈信号
ib= ii - if
RB
+UCC +
差模信号ui1 是有用信–号
RE
ui2
+–EE
–
(2) 差模信号 ui1 = – ui2 大小相等、极性相反
uid = ui1 – ui2 两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，
uo= (VC1－VC1 )－(VC2 + VC１ ) =－2 VC1 即对差模信号有放大能力。
(3) 比较输入 ui1 、ui2 大小和极性是任意的。 例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV
3. 零点漂移的抑制
RB +
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+UCC +
ui1
RE
ui2
–
+–EE
–
静态时，ui1 = ui2 = 0 uo= VC1 － VC2 = 0 当温度升高时ICVC （两管变化量相等） uo= (VC1 + VC1 ) － (VC2 + VC2 ) = 0
共模抑制比 差模放大倍数
共模放大倍数
KCMR越大，说明差放分辨 差模信号的能力越强，而抑制
共模信号的能力越强。
若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数
输出电压
Ac = 0 uo = Ad （ui1 － ui2 ） = Ad uid
若电路不完全对称，则 Ac 0， 实际输出电压 uo = Ac uic + Ad uid
则有：
负反馈使放大倍数下降
| 1+AF| 称为反馈深。度，其值愈大，负反馈作用
愈强，Af也就愈小。
射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的
电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈
。若|AF| >>1，称为深度负反馈，此时：
在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈 电路的参数有关。
放大电路中不同类型的负反馈
电工电子学集成运算放 大器
2020年7月21日星期二
第9章 集成运算放大器
本章要求
1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义； 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想
运算放大器并掌握其基本分析方法； 3. 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和
积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器 的工作原理； 4. 理解电压比较器的工作原理和应用。
对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有 抑制作用。
4. 输入和输出方式
RB +
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+UCC +
ui1
RE
ui2
–
+–EE
–
双端输入双端输出
双端输入单端输出 单端输入双端输出 单端输入单端输出
5. 共模抑制比 (Common Mode Rejection Ratio) 全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模 信号的能力。
RB
+UCC +
共模信号ui1 需要抑制–
RE
ui2
+–EE
–
(1) 共模信号 ui1 = ui2 = uic 大小相等、极性相同 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出
电压为零，即对共模信号没有放大能力。 差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它
对零点漂移的抑制水平。
2. 信号输入 RB
+
RC + uo – RC T1 RP T2
若 Xd > Xi ，即反馈信号起了增强净输入信号的 作用则为正反馈。
2. 反馈的分类 （1） 正反馈与负反馈
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负反馈：反馈信号削弱净输入信号，
使放大倍数降低。
正反馈：反馈信号增强净输入信号，
使放大倍数提高。 在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。
在放大电路中，出现正反馈将使放大器 产生自激振荡，使放大器不能正常工作。
电压串联负反馈
交流反馈 负 反 馈
电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈
直流反馈 稳定静态工作点
9.2.2 负反馈放大电路的分析
（1） 反馈极性的判别 利用瞬时极性法判别负反馈与正反馈的步骤：
1.设接“地”参考点的电位为零。 2. 若电路中某点的瞬时电位高于参考点(对交流 为电压的正半周)，则该点电位的瞬时极性为正(用
按功能 数字和模拟
9.1.1 集成运放的组成
1. 元器件参数的一致性和对称性好； 2. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流 源代替，电位器需外接； 3. 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电 容、电感 和变压器均需外接； 4. 二极管多用三极管的发射结代替。
各类型号集成芯片
输入级 中间级 输出级
ube= ui - uf
净输入信号
跳转1
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例1 ：
+ u–i
RF
–
uf+
R1
u–d
+
R2
– +
+
+ u–o
设输入电压 ui 为正， 各电压的实际方向如图
差值电压 ud =ui – uf uf 减小了净输入电压( 差值电压) ——负反馈
例2 ：+ ui
+ ui
–
通过R+EUCC
将输出电压
反+馈C2到输入
+
RE
RL uo