运放ic原理
运算放大器知识点总结
u otu u i1i2运算放大器知识点总结1、 部分组成偏置电路，输入级，中间级，输出级。
2、零点漂移： （1）表现：输入u i =0时，输出有缓慢变化的电压产生。
（2）原因：由温度变化引起的。
当温度变化使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时，这种变化量会被后面的电路逐级放大，最终在输出端产生较大的电压漂移。
因而零点漂移也叫温漂。
（3）衡量方法：将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。
例如100,=u1A100=u2A 10000=u A如果输入等效为100uV ，漂移为1V 。
（4）减小漂移的措施： 采用差动放大电路采用温度补偿，非线性元件 3运放的输入级一般采用差动放大电路。
差动放大电路又称差分放大电路，它的输出电压与两个输入电压之差成正比。
它能较好地克服直接耦合放大器的零点漂移问题，是集成运算放大器的基本组成单元。
结构如右图：（1）对称性结构 β1=β2=β U BE1=U BE2= U BE r be1= r be2= r be R C1=R C2= R C R b1=R b2= R b（2）信号分类差模信号：i2i1id =uu u -ou VCC V EE ou V CC V EEi2uEE共模信号：)(21=i2i1icuuu+差模电压增益：idodud=uuA共模电压增益：icocuc=uuA总输出电压：icucidudocodo=uAuAuuu+=+211EEAB RRRVU+=3ABC3V7.0RUI-=2C3C2C1III==②动态恒流源等效电阻：)//1(321be33ce RRRrRrR+++=β等效，且212121//RRRRRR+⨯=（5）差动放大器输入、输出方式的接法u i1=u i2 =u ic，u id=0设u i1 ↑，u i2↑→u o1↓，u o2↓。
因u i1 = u i2，→u o1 = u o2→ u o= 0 (理想化)共模电压放大倍数A UC=0 i2i1u①双端输入双端输出共模电压放大倍数 A UC =0 差模输入电阻：()be s id 2r R R += 输出电阻：()be s id 2r R R += ②双端输入单端输出差模电压放大倍数：使用于将差分信号转化为单端输出的信号 差模输入电阻：()be id 2r R R b += 输出电阻：R 0=R C共模电压放大倍数 u i1=u i2 =u ic ， 设u i1 ↑，u i2 ↑→ i e1 ↑ ，i e1 ↑ 。
互导运算放大器LM13700的原理与应用
【作者简 介 】谢光明，男，解放军蚌埠坦克学院电子教研室讲师，主要从事电子技术的教学与科研工作。
４３
维普资讯
１０＝Ｉ￣ｉｉ－Ｉｃ９＝Ｇ （ＶＩ＋一ＶＩ一）
从 网络理论看 ，电子放大器是一种线性受 控源 ，由于受控 源有 四种类型 ：ＶＣＶＳ（电压控制电压源 ）、ＣＣＣＳ（电流控制电流 源 ）、ＶＣＣＳ（电压控制 电流源 ）、ＣＣＶＳ（电流控制 电压源 ），故集 成运算放大器也有 四种类型 ：电压运算 放大器、电流运算放 大 器、互导运算放大器及互阻运算放大器。
图 ２的电路由 １２只晶体管和六只二极管组成 ，在结构上 可分为输入级 、电流传输级和输出级 ，下面分别简要介绍 。 １．１ 输 入 级
ＶＴ 、ｖＬ 是差分输入级的差分对管 ，ＶＴ 、ＶＴ２和 ＶＤ。组成
放 大器 ＝极管 输 入 输入
缓冲 器 缓 冲器
偏 流输入 偏 流 （＋） （．） 输 出 ｖ＋ 输入 输出
想将有所变化，要强调 ＯＴＡ参数 的可控性及最佳化等问题 。
２．３通频带 的比较
ＯＴＡ的 一３ｄＢ带宽比常规运放要宽得多。这是 因为在 电流
传输级或电流放 大级 电路 中，无需设置高阻抗结点 ，晶体管极
间电容两端没有大的电压摆幅，而常规运放 的输出量是 电压 ， 为了将 晶体管的输出电流转换成大幅度输 出电压 ，必须在每一
们都有两个输人端和一个输出端。 ２．２ 放 大作 用 的 比较
用 常规 运 放 组 成 的 电 压 放 大 电 路 是 在 运 放 外 部 加 入 反 馈
３．２ 调 幅 电路
集成运算放大器
A/D转换方法
– 计数法 速度慢 – 双积分式A/D转换器 精度高、干扰小 速度慢 – 逐次逼近式A/D转换器 原理同计数式相似，只是从最高位开始，通过试探值来计数。
例1：ADC0804 （8位,100us,转换精度 ±1LSB,内带可控三态门）。
例2：ADC570 (输入电压：0~10V 或 -5V~+5V）
例3. 8位以上A/D转换器和系统连接。 ADC1210：12位，100us，启动端SC，结束转换CC。
例4. ADC0809: 逐次逼近式8通道8位ADC。
同时有模拟电路和数字电路的系统中地 线的连接
模拟电路 ADC DAC 数字电路
模拟电路 AGND
数字电路 DGND
模拟地
公共接地点
if RF
R1 R2
R3 RP
－ ＋
u0
ui 1 ui 2 ui 3 uo R1 R2 R3 Rf 可得： uo R f ( ui 1 ui 2 ui 3 ) R1 R2 R3 若R1=R2=R3=R，则 u R f ( u u u ) o i1 i2 i3 R
集成运算放大器
1．集成运算放大器概述
集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出 电阻的多级直接耦合放大电路，一般由四部分组成：
输入级：一般是差动放大 器，利用其对称特性可以 提高整个电路的共模抑制 比和电路性能，输入级有 反相输入端“-”、同相 输入端“+”两个输入端； 中间级：的主要作用是
3、差动比例运算电路
R1=R2，R’=RF Uo=-RF/R1(Ui1-Ui2)
差动比例运算电路 又称减法运算电路
OPA
Ui
O
+ Uo(sat)
O
线性积分时间
–Ui
t
输出电压随时 –Uo(sat) 间线性变化
t 积分饱和 u i = Ui > 0
采用集成运算放大器组成的积分电路，由于充电 电流基本上是恒定的，故 uo 是时间 t 的一次函数， 从而提高了它的线性度。
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运算放大器基础
负反馈组态
积分器与微分器
积分、微分运算利用电容的VCR特性：
ic
C v c
1 dvc ic c ；vc ic dt c dt
if C
积分器
vi dvo ii i f C R dt 1 vo vi dt vc (0) RC
vi
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运算放大器基础
理想运算放大器的工作原理
一个理想的运算放大器（ideal OP-AMP） 应具备下列特性： 无限大的输入阻抗（Zin=∞）：理想的运算放 大器输入端不容许任何电流流入，即上图中的V+与V-两端点的电流 信号恒为零，亦即输入阻抗无限大。 趋近于零的输出阻抗（Zout=0）：理想运算放大器的输出端是一个完 美的电压源，无论流至放大器负载的电流如何变化，放大器的输出 电压恒为一定值，亦即输出阻抗为零。 无限大的开环增益（Ad=∞）：理想运算放大器的一个重要性质就是 开环的状态下，对输入端的差动信号有无限大的电压增益，这个特 性使得运算放大器十分适合在实际应用时加上负反馈组态。 无限大的共模抑制比（CMRR=∞）：理想运算放大器只能对V+与V两端点电压的差值有反应，亦即只放大V+−V− 的部份。对于两输入 信号的相同的部分（即共模信号）将完全忽略不计。 无限大的带宽：理想的运算放大器对于任何频率的输入信号都将以 一样的差动增益放大之，不因为信号频率的改变而改变。 失调为零：即输入为零时输出也为零
01-集成运算放大器-xus
(2)虚断
rid
i i 0
运放的两输入端视为断路——虚断 “虚断”是指在分析理想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。
（动画8-2）
３.理想运放在非线性区工作时的特点
u u 时，uo U OPP u u时，uo U OPP
u0 Aod uid
RL
u0 Aod (dB ) 20 lg uid
RL
(2)开环共模电压放大倍数 指输入共模分量时输出电压与输入共模信号电 压之比，表示运放对共模信号的放大能力
u0 Aoc uic
(3) 共模抑制比 开环差模电压放大倍数与开环共模电压放大倍数 之比，综合评价运放的放大能力
K CMR
Aod Aoc
Aod K CMR (dB) 20 lg Aoc
１.2 理想运放
1.理想运放的技术指标 理想运放就是将集成运放的各项技术指标理 想化，理想运放的主要技术指标为： 开环差模增益 Aod 实际上Aod≥80dB 差模输入电阻 输出电阻 共模抑制比 路的 电阻大2～3个量级 ro 0 实际上ro比输出端外电 路的电阻小1～2个量级 K CMR
rid 实际上rid比输入端外电
在做一般原理性分析时，运算放大器都可以视为理想的
２.理想运放在线性区工作时的特点
(1)虚短
uo Aod (u “短路”——虚短 “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。
1 集成运算放大器
• 1.1 集成运放的基本特性 • 1.2 理想运放
1.1 集成电路的基本特性
1.集成电路分类 数字集成电路 运算放大器 宽频带放大器 功率放大器 模拟乘法器 模拟锁相环 集成稳压器 …...
第六章《集成运算放大电路》
U od = U od 1 U od 2 = A u1 U id A u 2 ( U id ) = 2 A u 1 U id
U od 结论：差模电压放大倍数等于 结论： Ad = = A u1 半电路电压放大倍数。 半电路电压放大倍数。 2 U id
21
§6-3．差分放大电路
（2）共模输入方式
非线性区： 非线性区：
u o只有两种可能 : + U OM或 U OM
7
§6-2．集成运放中的电流源电路
( 一) 电 流 源 概 述
一、电流源电路的特点： 电流源电路的特点：
这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 BJT、FET工作在放大状态时 工作在放大状态时， 1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒流特 性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、微电流源、 镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等 电流源电路一般都加有电流负反馈。 3、电流源电路一般都加有电流负反馈。 电流源电路一般都利用PN结的温度特性， PN结的温度特性 4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电路进 行温度补偿，以减小温度对电流的影响。 行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
差模输入信号为Ui1 － Ui2=2 Uid 差模输入信号为U
差模输入方式
定义： 定义：Ad=Uod/2Uid
20
§6-3．差分放大电路
A u1 U od 1 = U i1
U od 2 U i2
A u2 =
第9章 集成运算放大器
输入级一般采用具有恒流源的双输入端的差分放大 电路，其目的就是减小放大电路的零点漂移、提高输入 阻抗。 中间级的主要作用是电压放大，使整个集成运算放 大器有足够的电压放大倍数。 输出级一般采用射极输出器，其目的是实现与负载 的匹配，使电路有较大的功率输出和较强的带负载能力。
偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定合适的偏 置电流，稳定各级的静态工作点，一般由各种恒流源电路 构成。 图9-2所示为 LM 741集成运算放大器的外形和管脚图。 它有8个管脚，各管脚的用途如下: (1)输入端和输出端
第二级为反相电路，则有 R21= RF =100 kΩ 平衡电阻为 Rb2= RF∥R21 =100∥100=50 kΩ
三、减法运算电路
如果两个输入端都有信号输入，则为差分输入。差 分运算在测量和控制系统中应用很多，其放大电路如图 9-12所示。 根据叠加原理可知，uo为ui1和ui2分别单独在反相 比例运算电路和同相比例运算电路上产生的响应之和， 即
四、微分运算电路和积分运算电路
1.微分运算电路 微分运算电路如图9-13（ a）所示。依据 u u ≈0，可得 iR=iC 所以
d(ui u ) u uo C dt，因此称为微分运算电路。 在自动控制电路中，微分运算电路不仅可实现数学 微分运算，还可用于延时、定时以及波形变换。如图913（ b）所示，当ui为矩形脉冲时，则uo为尖脉冲。
（2）集成运算放大器同相输入端和反相输入端的输 入电流等于零（虚断）因为理想集成运算放大器的 rid→∞，所以由同相输入端和反相输入端流入集成运算 放 大器的信号电流为零，即 i i ≈0
u u
图9-3 理想集成运算放大器 的符号
图9-4 集成运算放大器的电 压传输特性
集成运放
RC1
C1
RC2 + uO T1 vE RE T2
C2
u o uC1 uC 2 A uc = = 0 u ic u i1
ui2
+
-
ui1
+
-
差分放大电路很好 的抑制了温漂信号。 这种抑制主要是通 过电路参数的对称 性实现的。
RC1
C1
RC2 + uO T1 ue T2
C2
+
-
ui1
ui2 2RE
差模和共模信号同时存在时,
uo Aud uid Aucuic
§4.4 集成电路运算放大器（简称：运放）
--------对直流信号、交流信号放大 一、集成运算放大器的基本结构及符号 １、基本结构 + 差分放大电路
ui -
（输入级）
电压放大电路 （中间级）
互补功率放大器 （输出级）
uo
2、符号
ric = 1/2ri1 = 1/2[rbe+(1+β)2RE]
rO = rO1 = RC
差动放大器动态参数计算总结
(1)差模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 双端输出时：
RL ( Rc // ) 2 Au d rbe
Aud
单端输出时：
Rc // RL
3、理想运放的特点
u+
i+
ui + + ui0
∞
uo
Au
uo ui u u Au
………虚短
即：u u
ri
即：i i 0
ui ii 0 ri
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运放（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种集成电路，它是一种高增益、差分输入、单端输出的电压放大器。
运放的原理基于差分放大器的工作原理，它具有以下特点：
1. 高增益：运放的增益非常高，通常在几万到几百万倍之间，可以将微弱的输入信号放大到较大的输出信号。
2. 差分输入：运放具有两个输入端，分别为非反相输入端（+）和反相输入端（-）。
它通过比较这两个输入端的电压差异来产生输出信号。
3. 单端输出：运放的输出信号只有一个输出端，通常为反相输出端（-）。
4. 高输入阻抗：运放的输入阻抗非常高，可以减小输入信号源对电路的负载影响。
5. 低输出阻抗：运放的输出阻抗非常低，可以提供较大的输出电流。
6. 可调节增益：运放的增益可以通过外部电阻和电容的连接方式进行调节。
运放的工作原理是基于差分放大器的工作原理，差分放大器是由两个晶体管组成的差动对，通过比较两个输入端的电压差异来产生输出信号。
运放通过增加电流源和反馈电阻等电路来提高差分放大器的增益和稳定性。
运放的应用非常广泛，可以用于信号放大、滤波、比较、积分、微分等各种电路中。
它在模拟电路设计、信号处理、自动控制等领域都有重要的应用。
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