运算放大器详细的应用电路(很详细)
运算放大器详细的应用电路(很详细)
§8.1 比例运算电路8.1.1 反相比例电路1. 基本电路电压并联负反馈输入端虚短、虚断特点：反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低输出电阻小，带负载能力强要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。
如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M2. T型反馈网络（T型反馈网络的优点是什么？）虚短、虚断8.1.2 同相比例电路1. 基本电路：电压串联负反馈输入端虚短、虚断特点：输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强V-=V+=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模抑制比要求高2. 电压跟随器输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§8.2 加减运算电路8.2.1 求和电路1.反相求和电路2.虚短、虚断特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系3.同相求和电路4.虚短、虚断8.2.2 单运放和差电路8.2.3 双运放和差电路例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路，使 V o=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解：用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K，且R4= 100K则：R1=50K R2=20K R5=10K平衡电阻 R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K例2:如图电路，求Avf，Ri解：§8.3 积分电路和微分电路8.3.1 积分电路电容两端电压与电流的关系：积分实验电路积分电路的用途将方波变为三角波（Vi：方波，频率500Hz，幅度1V）将三角波变为正弦波（Vi：三角波，频率500Hz，幅度1V）（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：输入信号与输出信号间的相位关系？（Vi：正弦波，频率200Hz，幅度1V）思考：输入信号频率对输出信号幅度的影响？积分电路的其它用途：去除高频干扰将方波变为三角波移相在模数转换中将电压量变为时间量§8.3 积分电路和微分电路8.3.2 微分电路微分实验电路把三角波变为方波（Vi：三角波，频率1KHz，幅度0.2V）输入正弦波（Vi：正弦波，频率1KHz，幅度0.2V）思考：输入信号与输出信号间的相位关系？（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：输入信号频率对输出信号幅度的影响？§8.4 对数和指数运算电路8.4.1 对数电路对数电路改进基本对数电路缺点：运算精度受温度影响大；小信号时exp(VD/VT)与1差不多大，所以误差很大；二极管在电流较大时伏安特性与PN结伏安特性差别较大，所以运算只在较小的电流范围内误差较小。
运放基本应用电路
运放基本应用电路运放基本应用电路运算放大器是具有两个输入端，一个输出端的高增益、高输入阻抗的电压放大器。
若在它的输出端和输入端之间加上反馈网络就可以组成具有各种功能的电路。
当反馈网络为线性电路时可实现乘、除等模拟运算等功能。
运算放大器可进行直流放大，也可进行交流放大。
R f使用运算放大器时，调零和相位补偿是必须注意的两个问题，此外应注意同相端和反相端到地的直流电阻等，以减少输入端直流偏流 U I 引起的误差。
U O 1．反相比例放大器 电路如图1所示。
当开环增益为 ∞（大于104以上）时，反相放大器的闭环增益为： 1R R U U A f I O uf -== （1） 图1 反相比例放大器 由上式可知，选用不同的电阻比值R f / R 1，A uf 可以大于1，也可以小于1。
若R 1 = R f ， 则放大器的输出电压等于输入电压的负值，因此也称为反相器。
放大器的输入电阻为：R i ≈R 1直流平衡电阻为：R P = R f // R 1 。
其中，反馈电阻R f 不能取得太大，否则会 产生较大的噪声及漂移，其值一般取几十千欧 到几百千欧之间。
R 1的值应远大于信号源的 O 内阻。
2．同相比例放大器、同相跟随器 同相放大器具有输入电阻很高，输出电阻很低的特点，广泛用于前置放大器。
电路原理图如图2所示。
当开环增益为 ∞（大于104以上 图2 同相比例放大器 ）时，同相放大器的闭环增益为：1111R R R R R U U A f f I O uf +=+== （2） 由上式可知，R 1为有限值，A uf 恒大于1。
同相放大器的输入电阻为：R i = r ic其中： r ic 是运放同相端对地的共模输入电阻，一般为108Ω；放大器同相端的直流平衡电阻为：R P = R f // R 1。
若R 1 ∞（开路），或R f = 0，则A u f 为1，于是同相放大器变为同相跟随器。
此时由于放大器几乎不从信号源吸取电流，因此 U可视作电压源，是比较理想的阻抗变换器。
运算放大器详细的应用电路(很详细)
§8.1 比例运算电路8.1.1 反相比例电路1. 基本电路电压并联负反馈输入端虚短、虚断特点：反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低输出电阻小，带负载能力强要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。
如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M2. T型反馈网络（T型反馈网络的优点是什么？）虚短、虚断8.1.2 同相比例电路1. 基本电路：电压串联负反馈输入端虚短、虚断特点：输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强V-=V+=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模抑制比要求高2. 电压跟随器输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§8.2 加减运算电路8.2.1 求和电路1.反相求和电路2.虚短、虚断特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系3.同相求和电路4.虚短、虚断8.2.2 单运放和差电路8.2.3 双运放和差电路例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路，使 V o=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解：用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K，且R4= 100K则：R1=50K R2=20K R5=10K平衡电阻 R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K例2:如图电路，求Avf，Ri解：§8.3 积分电路和微分电路8.3.1 积分电路电容两端电压与电流的关系：积分实验电路积分电路的用途将方波变为三角波（Vi：方波，频率500Hz，幅度1V）将三角波变为正弦波（Vi：三角波，频率500Hz，幅度1V）（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：输入信号与输出信号间的相位关系？（Vi：正弦波，频率200Hz，幅度1V）思考：输入信号频率对输出信号幅度的影响？积分电路的其它用途：去除高频干扰将方波变为三角波移相在模数转换中将电压量变为时间量§8.3 积分电路和微分电路8.3.2 微分电路微分实验电路把三角波变为方波（Vi：三角波，频率1KHz，幅度0.2V）输入正弦波（Vi：正弦波，频率1KHz，幅度0.2V）思考：输入信号与输出信号间的相位关系？（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：输入信号频率对输出信号幅度的影响？§8.4 对数和指数运算电路8.4.1 对数电路对数电路改进基本对数电路缺点：运算精度受温度影响大；小信号时exp(VD/VT)与1差不多大，所以误差很大；二极管在电流较大时伏安特性与PN结伏安特性差别较大，所以运算只在较小的电流范围内误差较小。
详解运放七大应用电路设计
详解运放七大应用电路设计运放（Operational Amplifier，简称OPAMP）是一种高增益、直流耦合、差分放大器电路，常用于各种模拟电路和信号处理电路中。
它具备高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、宽带宽等特点，适用于各种应用场景。
以下是运放的七大应用电路设计：1. 反相放大器（Inverting Amplifier）：用于放大输入信号，但输出信号与输入信号具有180度相位差。
在反相放大器中，输入信号通过一个电阻R1作用在运放的反相端，而反相端还通过一个电阻R2与运放的输出端相连。
这种电路可以得到具有指定放大倍数的输出信号。
2. 同相放大器（Non-Inverting Amplifier）：该电路与反相放大器结构类似，但是反相输入引脚和接地相连，而非反相输入引脚通过一个电阻与输出端相连。
同相放大器输出信号与输入信号相位相同。
3. 集成运放比例器（Integrator）：该电路可将输入信号积分，输出信号与输入信号成正比。
集成运放比例器的电路还包括一个电容器，它与运放的反相输入端连接。
当输入信号施加到运放的非反相输入端时，电容器开始充电，导致运放的输出电压变化。
4. 集成运放微分器（Differentiator）：该电路可对输入信号进行微分，输出信号与输入信号的导数成正比。
微分器电路使用一个电容器连接到运放的反相输入端，而电容器的另一端通过一个电阻与运放的输出端相连。
当输入信号通过电容器时，运放的输出电压变化，产生与输入信号的导数成正比的输出信号。
5. 增益调节器（Gain Adjuster）：该电路可以通过改变反馈电阻值Rf来调整放大倍数。
增益调节器电路结合了反相放大器和用变阻器替代常规反馈电阻的电路设计。
通过改变变阻器的阻值，可以调节输出信号的放大倍数。
7. 限幅放大器（Clamp Amplifier）：该电路可以将输入信号限制在一个特定范围内，并且不受输入信号的变化影响。
限幅放大器电路使用二极管来限制输入信号的范围。
运算放大器详细的应用电路(很详细)
§8.1 比率运算电路之阳早格格创做反相比率电路1. 基原电路电压并联背反馈输进端真短、真断个性：反相端为真天，所以共模输进可视为0，对于运搁共模压造比央供矮输出电阻小，戴背载本领强央供搁大倍数较大时，反馈电阻阻值下，宁静性好.如果央供搁大倍数100，R1=100K，Rf=10M2. T型反馈搜集真短、真断共相比率电路1. 基原电路：电压串联背反馈输进端真短、真断个性：输进电阻下，输出电阻小，戴背载本领强V-=V+=Vi，所以共模输进等于输进旗号，对于运搁的共模压造比央供下2. 电压跟随器输进电阻大输出电阻小，能真正在天将输进旗号传给背载而从旗号源与流很小§8.2 加减运算电路供战电路1.反相供战电路真短、真断个性：安排某一路旗号的输进电阻不效率其余路输进与输出的比率闭系2.共相供战电路真短、真断单运搁战好电路单运搁战好电路例1:安排一加减运算电路安排一加减运算电路，使 V o=2Vi1+5Vi2-10Vi3解：用单运搁真行如果选Rf1=Rf2=100K，且R4= 100K则：R1=50K R2=20K R5=10K例2:如图电路，供Avf，Ri解：§8.3 积分电路战微分电路积分电路电容二端电压与电流的闭系：积分真验电路积分电路的用途将圆波形成三角波（Vi：圆波，频次500Hz，幅度1V）将三角波形成正弦波（Vi：三角波，频次500Hz，幅度1V）（Vi：正弦波，频次500Hz，幅度1V）思索：输进旗号与输出旗号间的相位闭系？（Vi：正弦波，频次200Hz，幅度1V）思索：输进旗号频次对于输出旗号幅度的效率？积分电路的其余用途：去除下频搞扰将圆波形成三角波移相正在模数变更中将电压量形成时间量§8.3 积分电路战微分电路微分电路微分真验电路把三角波形成圆波（Vi：三角波，频次1KHz，幅度0.2V）输进正弦波（Vi：正弦波，频次1KHz，幅度0.2V）思索：输进旗号与输出旗号间的相位闭系？（Vi：正弦波，频次500Hz，幅度1V）思索：输进旗号频次对于输出旗号幅度的效率？§8.4 对于数战指数运算电路对于数电路对于数电路矫正基原对于数电路缺面：运算粗度受温度效率大；小旗号时exp(VD/VT)与1好已几大，所以缺面很大；二极管正在电流较大时伏安个性与PN结伏安个性不共较大，所以运算只正在较小的电流范畴内缺面较小.矫正电路1：用三极管代替二极管电路正在理念情况下可真足与消温度的效率矫正电路3：真用对于数电路如果忽略T2基极电流，则M面电位：指数电路1. 基原指数电路2. 反函数型指数电路电路必须是背反馈才搞仄常处事，所以：§8.5 乘除运算电路基原乘除运算电路1. 乘法电路乘法器标记共相乘法器反背乘法器2. 除法电路. 乘法器应用1. 仄圆运算战正弦波倍频如果输进旗号是正弦波：只消正在电路输出端加一隔直电容，即可得到倍频输出旗号.2. 除法运算电路注意：惟有正在VX2>0时电路才是背反馈背反馈时，根据真短、真断观念：3. 启圆运算电路输进电压必须小于0，可则电路将形成正反馈.二种可使输进旗号大于0的规划：3. 调造（调幅）4. 压控删益乘法器的一个输进端交直流电压（统造旗号），另一个交输进旗号，则输出旗号与输进旗号之比（电压删益）成正比.V0=KVXvY电流-电压变更器由图可知可睹输出电压与输进电流成比率.输出端的背载电流：电流-电压变更电路若Ｒl牢固，则输出电流与输进电流成比率，此时该电路也可视为电流搁大电路.电压-电流变更器背载不交天背载交天由背载不交天电路图可知：所以输出电流与输进电压成比率.对于背载交天电路图电路，R1战R2形成电流并联背反馈；R3、R4战RL形成形成电压串联正反馈.计划：1. 当分母为整时， iO →∞，电路自激.2. 当R2 /R1 =R3 /R4时, 则：证明iO与VS成正比 , 真行了线性变更.电压-电流战电流-电压变更器广大应用于搁大电路战传感器的连交处，是很有用的电子电路.§8.6 有源滤波电路滤波电路前提知识一. 无源滤波电路战有源滤波电路无源滤波电路: 由无源元件 ( R , C , L ) 组成有源滤波电路: 用处事正在线性区的集成运搁战RC搜集组称，本质上是一种具备特定频次赞同的搁大器.有源滤波电路的便宜, 缺面: 请瞅书籍.二. 滤波电路的分类战主要参数1. 按所处理的旗号可分为模拟的战数字的二种；2. 按所采与的元器件可分为有源战无源；3. 按通过旗号的频段可分为以下五种:a. 矮通滤波器( LPF )Avp: 通戴电压搁大倍数fp: 通戴停止频次过度戴: 越窄标明选频本能越佳,理念滤波器不过度戴b. 下通滤波器( HPF )c. 戴通滤波器( BPF )d. 戴阻滤波器( BEF )、e. 齐通滤波器( APF )4. 按频次个性正在截行频次fp附近形状的分歧可分为Butterworth , Chebyshev 战 Bessel等.理念有源滤波器的频响：滤波器的用途滤波器主要用去滤除旗号中无用的频次身分，比圆，有一个较矮频次的旗号，其中包罗一些较下频次身分的搞扰.滤波历程如图所示.§8.6 有源滤波电路矮通滤波电路 ( LPF )矮通滤波器的主要技能指标（1）通戴删益Avp通戴删益是指滤波器正在通频戴内的电压搁大倍数，如图所示.本能良佳的LPF通戴内的幅频个性直线是仄坦的，阻戴内的电压搁大倍数基原为整.（2）通戴截行频次fp其定义与搁大电路的上限截行频次相共.通戴与阻戴之间称为过度戴，过度戴越窄，证明滤波器的采用性越佳..1 一阶矮通滤波电路 ( LPF )一. 电路形成组成：简朴RC滤波器共相搁大器个性：│Avp│ >0，戴背载本领强缺面：阻戴衰减太缓，采用性较好.二. 本能分解有源滤波电路的分解要领:1.电路图→电路的传播函数Av(s)→频次个性Av(jω)2. 根据定义供出主要参数3. 绘出电路的幅频个性一阶LPF的幅频个性:.2 简朴二阶 LPF一. 电路形成组成: 二阶RC搜集共相搁大器通戴删益：二. 主要本能1. 传播函数:2.通戴截行频次:3.幅频个性:个性：正在 f>f0 后幅频个性以-40dB/dec的速度下落；缺面：f=f0 时，搁大倍数的模惟有通戴搁大倍数模的三分之一..3 二阶压控电压源 LPF二阶压控电压源普遍形式二阶压控电压源LPF分解：Avp共前对于节面 N , 不妨列出下列圆程：联坐供解以上三式，可得LPF的传播函数：上式标明，该滤波器的通戴删益应小于3，才搞包管电路宁静处事.频次个性:当Avp≥3时，Q =∞，有源滤波器自激.由于将交到输出端，等于正在下频端给LPF加了一面正反馈，所以正在下频端的搁大倍数有所抬下，以至大概引起自激.二阶压控电压源LPF的幅频个性：巴特沃思（压控）LPF仿真截行Q=0.707 fp=f0=100Hz§8.6 有源滤波电路.4 无限删益多路反馈滤波器无限删益多路反馈有源滤波器普遍形式，央供集成运搁的启环删益近大于60DB无限删益多路反馈LPF由图可知：对于节面N , 列出下列圆程：通戴电压搁大倍数频次赞同为：巴特沃思（无限删益）LPF仿真截行Q=0.707 fp=f0=1000Hz下通滤波电路 ( HPF ).1 HPF与LPF的对于奇闭系1. 幅频个性对于奇(相频个性分歧过失奇)2. 传播函数对于奇矮通滤波器传播函数下通滤波器传播函数HPF与LPF的对于奇闭系3. 电路结构对于奇将起滤波效率的电容换成电阻将起滤波效率的电阻换成电容矮通滤波电路下通滤波电路.2 二阶压控电压源HPF二阶压控电压源LPF二阶压控电压源HPF电路形式相互对于奇二阶压控电压源HPF传播函数:矮通:下通：二阶压控电压源HPF二阶压控电压源HPF幅频个性：.3 无限删益多路反馈HPF无限删益多路反馈LPF无限删益多路反馈HPF戴通滤波器(BPF)BPF的普遍形成要领：便宜:通戴较宽,通戴停止频次简单安排缺面:电路元件较多普遍戴通滤波电路仿真截行二阶压控电压源BPF二阶压控电压源普遍形式二阶压控电压源BPF传播函数:截行频次:RC选定后,改变R1战Rf即可改变频戴宽度二阶压控电压源BPF仿真电路仿真截行戴阻滤波器(BEF)BEF的普遍形式缺面:电路元件较多且HPF与LPF相并比较艰易.基原BEF电路共相比率无源戴阻(单T搜集)单T戴阻搜集单T戴阻搜集二阶压控电压源BEF电路正反馈,只正在f0附近起效率传播函数二阶压控电压源BEF仿真电路仿真截行例题1：央供二阶压控型LPF的 f0=400Hz , Q值为0.7，试供电路中的电阻、电容值.解：根据f0 ，采用C再供R.1. C的容量阻挡易超出 . 果大容量的电容器体积大，代价下，应尽管预防使用.与2．根据Ｑ值供战，果为时，根据与、的闭系，集成运搁二输进端中交电阻的对于称条件根据与R1 、Rf 的闭系，集成运搁二输进端中交电阻的对于称条件.例题1仿真截行例题与习题2LPF例题与习题2仿真截行例题与习题3HPF例题与习题3仿真截行例题与习题4例题与习题4仿真截行vo1 :白色vo :蓝色。
运算放大电路应用
放大你的电路：运算放大器的应用运算放大器是一种关键的电路元件，它能够对电压、电流、信号幅度等进行放大，从而被广泛应用在各种电路中，包括电源电路、放大电路、信号处理电路等。
在本文中，我们将详细介绍运算放大器的原理和应用，以及如何正确使用和设计这一重要的电路元件。
首先，让我们来了解一下运算放大器的基本原理。
运算放大器是一种高增益放大器，具有三个重要的特性：高增益、高输入阻抗、低输出阻抗。
它的增益可以通过外接电阻调节，其输入阻抗非常大，输出阻抗非常低，因此它可以将输入信号的小改变放大到足以驱动负载。
运算放大器通常由一个差分放大器和一个输出级组成，其中差分放大器负责对差模信号进行放大，输出级则将放大后的差模信号变成单端信号，以驱动负载。
接下来，我们将介绍一些运算放大器在实际电路中的应用。
第一个应用是放大电路，可以通过运算放大器将小信号放大成足以驱动负载的信号。
比如在放大声音信号的场合，我们可以将麦克风的输出信号通过运算放大器放大后再送到扬声器中。
第二个应用是滤波电路，可以通过运算放大器实现低通、高通、带通、带阻等不同类型的滤波效果，以对信号进行处理。
第三个应用是模拟运算电路，可以通过运算放大器实现加减乘除、积分微分等基本算术运算，以对信号进行处理和运算。
当实际使用运算放大器时，我们需要注意一些细节，以保证其正确工作。
首先，我们需要选择合适的运算放大器芯片，以满足具体应用的要求。
其次，我们需要合理设置运算放大器的供电电压，保证其工作在合适的工作区间，避免过度放大和饱和失真等现象。
此外，我们还需要合理设计反馈电路和环路增益，以保证系统的稳定性和可靠性。
在本文中，我们介绍了运算放大器的原理和应用，以及如何正确使用和设计这一重要的电路元件。
通过了解和掌握运算放大器的相关知识，我们可以更好地应用它来实现各种电路功能，同时也可以避免因为使用不当而引起的电路故障和失效等问题。
最全的运放典型应用电路
U& o
=
1−
R1 j ω0
U& i
ω
波 电 路
jωc U& + = U& −
ω o
=
1 RC
同
相
ui>uR uo=+Uo(sat)
比
ui=uR 转折点
较
ui<uR uo= - Uo(sat)
器
反
相
ui>uR uo=-Uo(sat)
比
ui=uR 转折点
较
ui<uR uo=+Uo(sat)
器
滞
回
u− = ui
RF
u+ = 0
u− = 0
ui + ui2 + ui3 = − uo
R1 R2 R3
RF
主要特征
uo
=
(1 +
RF R1
)ui
（电压串联负反馈）
uo
=
−
RF R1
ui
（电压并联负反馈）
uo
=
−RF
(
ui1 R1
+
ui2 R2
+
ui3 ) R3
u+
=
R3 R2 + R3
ui 2
u−
=
R1
1 +
R2
( R1uo
比 较
u+
=
R1 R1 + R2
uo
器
矩
形 波
u+
=
R1 R1 + R2
uo
T = 2RC ln(1 + 2R2 )
史上最全的运放典型应用电路及分析
史上最全的运放典型应用电路及分析运放（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种非常重要的电子元件，被广泛应用于各种电路中。
它具有高增益、输入阻抗高、输出阻抗低和大动态范围等特点，适用于信号放大、滤波、求和、差分运算等各种应用。
下面将介绍几个常见的运放典型应用电路。
1. 基本运算放大器（Inverting amplifier）电路：该电路是运放最基本的应用之一，用于放大信号。
它的输入信号通过一个电阻连接到运放的一个输入引脚（负输入端），另一个输入引脚通过一个反馈电阻与输出端相连。
这样，在负输入端和输出端之间形成一个负反馈回路。
根据负反馈原理，输入信号被放大后反馈到负输入端，并与输入信号相位反向，达到放大输入信号的效果。
2. 非反转放大器（Non-inverting amplifier）电路：与基本运算放大器相比，非反转放大器电路在输入信号的反馈上有所不同。
在该电路中，输入信号直接连接到运放的一个输入引脚（正输入端），另一个输入引脚通过一个电阻与负电源端相连。
输出信号通过一个反馈电阻连接到正输入端。
这样，输出信号经过反馈后加入到正输入端，与输入信号相位相同，实现了对输入信号的放大。
3.滤波电路：运放可用于构建各种滤波电路，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
滤波器根据频率的不同选择性地削弱或放大信号的不同频段。
例如，低通滤波器能够削弱高频信号，使得输出信号更加接近原始信号的低频部分。
4.增益控制电路：运放可以用于实现可变增益放大器。
通过调节输入信号与反馈电阻之间的比例关系，可以实现对输出信号的不同放大倍数的控制。
这种电路广泛应用于音频设备、通信系统等领域。
5.比较器电路：利用运放的比较特性，可以将其应用为比较器。
比较器通过将待测信号与参考电压进行比较，并给出一个高低电平作为输出信号。
这种电路广泛应用于电压比较、开关控制、实现零点检测等场景。
总而言之，运放的应用非常广泛，可以根据不同的需求设计出各种典型电路。
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频特性曲线是平坦的，
阻带内的电压放大倍数
基本为零。
（2）通带截止频率fp
其定义与放大电路的上限截止频率相同。通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。
8.6.2.1一阶低通滤波电路( LPF )
一.电路构成
组成：简单RC滤波器同相放大器特点：│Avp│>0，带负载能力强缺点：阻带衰减太慢，选择性较差。
二.性能分析
有源滤波电路的分析方法:
1.电路图→电路的传递函数Av(s)→频率特性Av(jω)
2.根据定义求出主要参数
3.画出电路的幅频特性
一阶LPF的幅频特性:
8.6.2.2简单二阶LPF
一.电路构成
组成:二阶RC网络同相放大器
通带增益：
二.主要性能
1.传递函数:
2.通带截止频率: 3.幅频特性:
1.反相求和电路
2.
虚短、虚断
特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系
3.同相求和电路
4.
虚短、虚断
8.2.2单运放和差电路
8.2.3双运放和差电路
例1:设计一加减运算电路
设计一加减运算电路，使Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3
解：用双运放实现
如果选Rf1=Rf2=100K，且R4= 100K
理想有源滤波器的频响：
滤波器的用途
滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。
§8.6有源滤波电路
8.6.2低通滤波电路( LPF )
低通滤波器的主要技术指标
（1）通带增益Avp
通带增益是指滤波器
在通频带内的电压放大
倍数，如图所示。性能
1.幅频特性对偶(相频特性不对偶)
2.传递函数对偶
低通滤波器传递函数
高通滤波器传递函数
HPF与LPF的对偶关系
3.电路结构对偶
将起滤波作用的电容换成电阻将起滤波作用的电阻换成电容
低通滤波电路 高通滤波电路
8.6.3.2二阶压控电压源HPF
二阶压控电压源LPF 二阶压控电压源HPF
电路形式相互对偶
二阶压控电压源HPF
虚短、虚断
8.1.2同相比例电路
1.基本电路：电压串联负反馈
输入端虚短、虚断
特点：
输入电阻#43;=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模 抑制比要求高
2.电压跟随器
输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小
§8.2加减运算电路
8.2.1求和电路
§8.1比例运算电路
8.1.1反相比例电路
1.基本电路
电压并联负反馈输入端虚短、虚断
特点：
反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低
输出电阻小，带负载能力强
要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。
如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M
2. T型反馈网络（T型反馈网络的优点是什么？）
特点：在f>f0后幅频特性以-40dB/dec的速度下降； 缺点：f=f0时，放大倍数的模只有通带放大倍数模的三分之一。
8.6.2.3二阶压控电压源LPF
二阶压控电压源一般形式
二阶压控电压源LPF
分析：Avp同前
对节点N ,可以列出下列方程：
联立求解以上三式，可得LPF的传递函数：
上式表明，该滤波器的通带增益应小于3，才能保障电路稳定工作。
8.4.1对数电路
对数电路改进
基本对数电路缺点：
运算精度受温度影响大；
小信号时exp(VD/VT)与1差不多大，所以误差很大；
二极管在电流较大时伏安特性与PN结伏安特性差别较大，所以运算只在较小的电流范围内误差较小。
改进电路1：用三极管代替二极管
电路在理想情况下可完全消除温度的影响
改进电路3：实用对数电路
有源滤波电路:用工作在线性区的集成运放和RC网络组称，实际上是一种具有特定频率响应的放大器。有源滤波电路的优点,缺点:请看书。
二.滤波电路的分类和主要参数
1.按所处理的信号可分为模拟的和数字的两种；
2.按所采用的元器件可分为有源和无源；
3.按通过信号的频段可分为以下五种:
a.低通滤波器( LPF )
电流-电压变换器
由图可知
可见输出电压与输入电流成比例。
输出端的负载电流：
电流-电压变换电路
若Ｒl固定，则输出电流与输入电流成比例，此时该电路也可视为电流放大电路。
电压-电流变换器
负载不接地 负载接地
由负载不接地电路图可知：
所以输出电流与输入电压成比例。
对负载接地电路图电路，R1和R2构成电流并联负反馈；R3、R4和RL构成构成电压串联正反馈。
无限增益多路反馈有源滤波器一般形式，要求集成运放的开环增益远大于60DB
无限增益多路反馈LPF
由图可知：
对节点N ,列出下列方程：
通带电压放大倍数
频率响应为：
巴特沃思（无限增益）LPF
仿真结果
Q=0.707fp=f0=1000Hz
8.6.3高通滤波电路( HPF )
8.6.3.1 HPF与LPF的对偶关系
讨论：
1.当分母为零时，iO→∞，电路自激。
2.当R2/R1=R3/R4时,则：
说明iO与VS成正比,实现了线性变换。
电压-电流和电流-电压变换器广泛应用于放大电路和传感器的连接处，是很有用的电子电路。
§8.6有源滤波电路
8.6.1滤波电路基础知识
一.无源滤波电路和有源滤波电路
无源滤波电路:由无源元件( R , C , L )组成
二阶压控电压源BEF电路
正反馈,只在f0附近起作用
传递函数
二阶压控电压源BEF仿真电路
仿真结果
例题1：
要求二阶压控型LPF的f0=400Hz , Q值为0.7，试求电路中的电阻、电容值。
解：根据f0，选取C再求R。
1. C的容量不易超过 。 因大容量的电容器体积大，
价格高，应尽量避免使用。
取
计算出：R=3979Ω取R=3.9KΩ
传递函数: 低通:
高通：
二阶压控电压源HPF
二阶压控电压源HPF幅频特性：
8.6.3.3无限增益多路反馈HPF
无限增益多路反馈LPF
无限增益多路反馈HPF
8.6.4带通滤波器(BPF)
BPF的一般构成方法：
优点:通带较宽,通带截至频率容易调整
缺点:电路元件较多
一般带通滤波电路
仿真结果
二阶压控电压源BPF
2．根据Ｑ值求和，因为时，根据与、的关系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件
根据 与R1、Rf的关系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件。
例题1仿真结果
例题与习题2
LPF
例题与习题2仿真结果
例题与习题3
HPF
例题与习题3仿真结果
例题与习题4
例题与习题4仿真结果
vo1 :红色
vo:蓝色
如果忽略T2基极电流， 则M点电位：
8.4.2指数电路
1.基本指数电路
2.反函数型指数电路电路必须是负反馈才能正常工作，所以：
§8.5乘除运算电路
8.5.1基本乘除运算电路
1.乘法电路
乘法器符号
同相乘法器反向乘法器
2.除法电路
8.5.2.乘法器应用
1.平方运算和正弦波倍频
如果输入信号是正弦波：
只要在电路输出端加一隔直电容，便可得到倍频输出信号。
将三角波变为正弦波（Vi：三角波，频率500Hz，幅度1V）
（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）
思考：输入信号与输出信号间的相位关系？
（Vi：正弦波，频率200Hz，幅度1V）
思考： 输入信号频率对输出信号幅度的影响？
积分电路的其它用途：
去除高频干扰
将方波变为三角波
移相
在模数转换中将电压量变为时间量
频率特性:
当Avp≥3时，Q =∞，有源滤波器自激。由于将 接到输出端，等于在高频端给LPF加了一点正反馈，所以在高频端的放大倍数有所抬高，甚至可能引起自激。
二阶压控电压源LPF的幅频特性：
巴特沃思（压控）LPF
仿真结果
Q=0.707fp=f0=100Hz
§8.6有源滤波电路
8.6.2.4无限增益多路反馈滤波器
§8.3积分电路和微分电路
8.3.2微分电路
微分实验电路
把三角波变为方波
（Vi：三角波，频率1KHz，幅度0.2V）
输入正弦波
（Vi：正弦波，频率1KHz，幅度0.2V）
思考：输入信号与输出信号间的相位关系？
（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）
思考：输入信号频率对输出信号幅度的影响？
§8.4对数和指数运算电路
Avp:通带电压放大倍数
fp:通带截至频率
过渡带:越窄表明选频性能越好,理想滤波器没有过渡带
b.高通滤波器( HPF )
c.带通滤波器( BPF )
d.带阻滤波器( BEF )
、
e.全通滤波器( APF )
4.按频率特性在截止频率fp附近形状的不同可分为Butterworth ,Chebyshev和Bessel等。
则：R1=50KR2=20KR5=10K
平衡电阻R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K
例2:如图电路，求Avf，Ri
解：
§8.3积分电路和微分电路
8.3.1积分电路
电容两端电压与电流的关系：
积分实验电路
积分电路的用途