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集成运放组成的运算电路习题解答

第7章集成运放组成的运算电路

本章教学基本要求

本章介绍了集成运放的比例、加减、积分、微分、对数、指数和乘法等模拟运算电路及其应用电路以及集成运放在实际应用中的几个问题。表为本章的教学基本要求。

表第7章教学内容与要求

学完本章后应能运用虚短和虚断概念分析各种运算电路，掌握比例、求和、积分电路的工作原理和输出与输入的函数关系，理解微分电路、对数运算电路、模拟乘法器的工作原理和输出与输入的函数关系，并能根据需要合理选择上述有关电路。

本章主要知识点

1. 集成运放线性应用和非线性应用的特点

由于实际集成运放与理想集成运放比较接近，因此在分析、计算应用电路时，用理想集成运放代替实际集成运放所带来的误差并不严重，在一般工程计算中是允许的。本章中凡未特别说明，均将集成运放视为理想集成运放。

集成运放的应用划分为两大类：线性应用和非线性应用。 (1) 线性应用及其特点

集成运放工作在线性区必须引入深度负反馈或是兼有正反馈而以负反馈为主，此时其输出量与净输入量成线性关系，但是整个应用电路的输出和输入也可能是非线性关系。

集成运放工作在线性区时，它的输出信号o U 和输入信号（同相输入端+U 和反相输入端-U 之差）满足式（7-1）

)(od o -+-=U U A U (7-1)

在理想情况下，集成运放工作于线性区满足虚短和虚断。虚短：是指运放两个输入端之间的电压几乎等于零；虚断：是指运放两个输入端的电流几乎等于零。即

虚短：0≈-+-U U 或 +-≈U U 虚断：0≈=+-I I

(2) 非线性应用及其特点

非线性应用中集成运放工作在非线性区，电路为开环或正反馈状态，集成运放的输出量与净输入量成非线性关系)(od o +--≠U U A U 。输入端有很微小的变化量时，输出电压为正饱和电压或负饱和电压值（饱和电压接近正、负电源电压），+-=U U 为两种状态的转折点。即

当+->U U 时，OL o U U = 当+-

非线性应用中，集成运放在理想情况下，满足虚断，即0≈=+-I I 。

2. 运算电路及其分析方法

基本运算电路的共同特点是集成运放接成负反馈形式，工作在线性放大状态，集成运放满足虚短和虚断。

比例电路是各种运算电路的基础。

反相输入比例运算电路（如图7-1）的特点是：引入电压并联负反馈，在深度负反馈和理想情况下，运放的同相输入端电位为零，运放的反相输入端为虚地点0≈-u ，它的输入电阻等于1R ，输

出电阻0of ≈R ，流过反馈电阻的电流F i 等于输入电流1i ，电压放大倍数1

F I O uf R R

u u A -==。

同相输入比例运算电路（如图7-2）的特点是：引入电压串联负反馈，在深度负反馈和理想情况下，运放两个输入端的对地电压等于输入电压i u ，输入电阻为无穷大，输出电阻0of ≈R ，电压放

大倍数是1

F I O uf 1R R

u u A +==。

图7-1 反相输入比例运算电路图7-2 同相输入比例运算电路

求解运算电路输出与输入函数关系的一般方法是：

(1) 判断集成运放是否工作在线性放大状态。通常检查是否存在足够强的负反馈以及运放输出是否处于极限状态。

(2) 除考虑运算电路的误差外，一般可将运算电路中的集成运放视为理想运放。

(3) 在运算电路具有深度负反馈的前提下，可运用虚短和虚断概念，求解运算电路输出与输入的函数关系。

(4) 对于积分器等含有电容的运算电路，必要时可运用拉氏变换，先求出运算电路的传递函数或输出电压的象函数，再进行拉氏反变换，得出输出与输入的函数关系。

(5) 对于多级运算电路，可抓住电路具有深度电压负反馈、输出电阻近似为零的特点，从而可不考虑后级输入电阻对前级的影响，分别列出各级输出与输入的函数关系，再联立求解，得出整个电路输出电压与各输入信号的函数关系。

自测题

判断题

1. 反相求和电路中集成运放的反相输入端为虚地点，流过反馈电阻的电流等于各输入电流之代数和。（）

2. 同相求和电路跟同相比例电路一样，各输入信号的电流几乎等于零。（）

3. 由于比例或求和运算电路的电压负反馈很强，输出电阻几乎等于零，因此在计算双运放加减运算电路的前级输出电压时，一般可以不考虑后级输入电阻对前级的影响。（）

【解】1.√ 2.× 3. √

填空题

1. 理想运放的=od A ，=id r ，=o r

2. 当集成运放处于线性放大状态时，可运用和概念。

3. 比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地，而比例运算电路中集成运放两个输入端的电位等于输入电压。

4. 比例运算电路的输入电阻大，而比例运算电路的输入电阻小。

5. 比例运算电路的输入电流等于零，而比例运算电路的输入电流等于流过反馈电阻中的电流。

6. 比例运算电路的比例系数大于1，而比例运算电路的比例系数小于零。

7. 运算电路可实现A u >1的放大器，运算电路可实现A u <0的放大器。

8. 运算电路可将方波电压转换成三角波电压。

9. 运算电路可实现函数y ＝ax 1＋bx 2＋cx 3，a 、b 和c 均大于零。

运算电路可实现函数y ＝ax 1＋bx 2＋cx 3，a 、b 和c 均小于零。运算电路可实现函数y ＝ax 2。

10. 同相比例运算放大电路输入阻抗通常比反相运算放大电路输入阻抗

11. 若将电路中在集成运放反馈支路接上二极管，便可得运算电路;而将电路中在输入回路接上二极管，便可得到运算电路。

12. ，比例电路的电压放大倍数是1

f 1R R +。 13.欲实现A u ＝－100的放大电路，应选用

【解】1.∞，∞ ，0 2.虚短，虚短 3.反相，同相 4.同相，反相 5.同相，反相 6. 同相，反相 7. 同相，反相 8.积分 9. 同相加法，反相加法，比例 10. 大 11. 反相比例运算，对数；反相比例运算，指数 12. 反相，同相 13. 反相比例运算电路

运算电路如图所示，试分别求出各电路输出电压的大小。

(a) (b)

图T

【解】(a) V 8.16.01236O -=?-=u ；(b)V 52.0)1

1(O =?+=u

写出图所示各电路的名称，分别计算它们的电压放大倍数和输入电阻。

(a) (b) (c)

图T

【解】(a) 反相比例运算电路，201

O uf -=-==u u A ，0if ≈R ；

(b) 同相比例运算电路，211

201I

O uf =+==u u A ，∞≈if R ；

O uf 2021

20)1201()1

201(u u u u u A =+=+==+，∞≈if R 。

运放应用电路如图所示，试分别求出各电路的输出电压。

(a) (b)

图T

【解】(a) V 5.01.05O1-=?-

=R R u ，V 5.255O1O1O2=-=?-=u u R

u ， V 3)5.0(5.2O1O2O =--=-=u u u ；

(b) V 2O1-=u ，V 422O1O11

O =-=?-

=u u

R R u 图所示的电路中，当V 1I =u 时，V 10O -=u ，试求电阻F R 的值。

图T

【解】I F O k Ω3u R u ?-

=，k Ω301

3k Ω3I O F =-?-=?-=u u R 反相加法电路如图（a ）所示，输入电压I1u 、I2u 的波形如图(b)所示，试画出输出电压O u 的波形（注明其电压变化范围）

u I1

u I2

u I1

u I2

u O

(a) (b)

图T 图解T 【解】I2

O u

=输出电压波形如图解。

图T 所示的积分与微分运算电路中，已知输入电压波形如图(c)所示，且t=0时，0

u，集成运放最大输出电压为V

±，试分别画出(a)、(b)电路的输出电压波形。

u i

(a) (b) (c)

图T

【解】(a) 积分电路，输出电压波形如图解T (a)

t: V

u，o

o10

?-，V0

t=0ms时，0

u；t=1ms时, V

u；

t: V

u，1

o10

?-，V

C t=3ms时，V

u；

t：V

u，2

o10

?-，V

C t=5ms时, V

u；

(b) 微分电路，输出电压波形如图解T (b)

d i

t=0ms时, V

u，-∞

d i u

，V

u；

t=1ms时, V

u，+∞

d i u

，V

u；

t=3ms时, V

u，-∞

d i u

，V

u；

t =5ms 时, V 3~3i +-=u ，

+∞=dt

d i

u ，V 15o -=u ；

(a)

(b)

图解T

图所示电路中，当t = 0时，0C =u ，试写出o u 与i1u 、i2u 之间的关系式。

图T

【解】2

i21i1R u R u i +=，dt

d o f u C i -

=，f i i =，dt 1

dt 1

i22i11o ?

=u C R u C

R u 电路如图所示，求输出电压O u 的表达式，并说明对输入电压1u 、2u 有什么要求

(a) (b)

图T

【解】要求图T 中输入电压02>u ，从而I u 、O u 同极性，保证电路为负反馈（电压串联负反馈）。 (a) 1u u u =≈+-，O2212u R R R u +=

-，2O O2u ku u =，∴2

121O )1(1u u

R R k u +=，

(b) 1u u u =≈+-，2O u ku u =-，2

O 1u u k u ?=

电路如图所示，已知模拟乘法器的增益系数1V 1.0-=k ，当V 2I =u 时，求?O =u 当V 2I -=u 时，?O =u

图T 图T

【解】根据虚短有：0=≈+-u u ，虚断有：2

1O 1

I R u R u -=，2

O O1ku u =

，

I I I 12O 2010

1.011u u u R R k u -=?-=-

=，因0O1>u ，为保证电路为负反馈（电压并联负反馈），要求0I

7.12 正电压开方运算电路如图所示，试证明0I >u 时输出电压等于I 12

O u KR R u =

。【解】2

2O 1

I R u R u -=，O1O2u u -=，2

O O1ku u =，∴当0I >u 时，I 1

O u KR R u =

。因0O1>u ，0O2u 时，电路为电压并联负反馈，电路才能正常工作。

习题

设计一个比例运算电路，要求输入电阻R i ＝20k Ω，比例系数A uf =-100。【解】反相输入的比例运算电路如图解所示。

图解P

设计一个加减法运算电路，实现I4I3I2I1O 5432u u u u u --+=功能。

【解】(a) 加减法运算电路如图解(a)所示。假设：P N R R =，即//R //R R //R //R R 21F 43=。当电路只有同相输入端输入时，输出电压为

)(

2I2

1I1F O1R u R u R u +=；当电路只有反相输入端输入时，输出电压为

)(

3I3F 2O R u R u R u +-=；利用叠加原理得

)(

3I32I21I1F O R u R u R u R u R u --+=。取电阻k Ω60F =R ，k Ω301=R ，k Ω202=R ，k Ω153=R ，k Ω124=R ，k Ω12=R ，得

I4I3I2I1O 5432u u u u u --+=

(b) 两级反相输入加法运算电路组成减法电路, 如图解(b)所示。

)(I22

F I11F O1u R R

u R R u +-= )(

O1F F I44F I33F O u R R

u R R u R R u ++-= )(

3I32I21I1F O R u R u R u R u R u --+= 取电阻k Ω60F =R ，k Ω301=R ，k Ω202=R ，k Ω153=R ，k Ω124=R ，k Ω101='R ，k Ω6.52='R ，其中，F 211

////R R R R ='，F F 432//////R R R R R ='

I4I3I2I1O 5432u u u u u --+=

(a) (b)

图解P

电路如图所示，试求：(1) 输入电阻；(2) 比例系数。

图P

【解】根据“虚地”的概念，有

23O

//3R R R u i R +=

423O 4

//3

2i R R R R R R u R R R i i R R -=++=

423O 1I //R R R R R R u R u ++-

= 比例系数，即电压增益： 1041

F 1

4434232I

O uf -=-=++-==R R

R R R R R R R R u u A

5.2M Ωk Ω52004

34232F ==++=

R R R R R R R R

可见，若用一个反馈电阻F R 代替T 形电阻网络，F R 的阻值远大于T 形电阻网络中的元件阻值。同相输入端的补偿电阻

)//(//43215R R R

R R +=

输入电阻k Ω501if ==R R 。

试求图所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。

(a)

(b)

图P

【解】(a) 解法1∵加减法运算电路P N R R =，即3F 21R //R //R R =，∴

I3I2I1I3I2I13I32I21I1F O 522)20

5050100()(u u u u u

u R u R u R u R u +--=+--=+--

=；解法2：图(a)加减法运算电路，也可利用叠加原理来解。当电路只有同相输入端输入时，输出电压为

I3I3I321F O15)50

//50100

1()//1(u u u R R R u =+=+

当电路只有反相输入端输入时，输出电压为

I2I1I2I12I21I1F 2O 22)50

50(100)(

u u u u R u R u R u --=+-=+-= 利用叠加原理得

I3I2I1O 522u u u u +--=

(b) ∵P N R R =，即32F 1//R R //R R =，

I1I3I2I1I3I21I13I32I2F O 1010)10

10010100()(

u u u u

u u R u R u R u R u -+=-+=-+= (c) ∵减法电路P N R R =， )8()(25

200

)(I1I2I1I2I1I21F O u u u u u u R R u -=-=-=

(d) ∵加减法运算电路P N R R =，即43F 21//R R //R //R R =，

I2I1I4I3I2I1I4I32I21I14I43I3F O 202040)10

102005200()(

u u u u u

u u u R u R u R u R u R u --+=--+=--+=

电路如图所示。

(1) 写出u O 与u I1、u I2的运算关系式；

(2) 当R W 的滑动端在最上端时，若u I1＝10mV ，u I2＝20mV ，则u O ＝

(3) 若u O 的最大幅值为±14V ，输入电压最大值 u I1max ＝10mV ，u I2max ＝20mV ，最小值均为0V ，则为了保证集成运放工作在线性区，R 2的最大值为多少

图P

【解】(1) I2F F u R R R u +=

+，)(O1I1F

O1u u R R R u u -++=-，∵-+≈u u ，得 )(I1I2F O1u u R R u -=，

O W

1O1u R R u =

，)(1

100)(1010010)(I1I21I1I21I1I2F 1W O u u R u u R u u R R R R u -=-?=

-= (2) 当R W 的滑动端在最上端时，若u I1＝10mV ，u I2＝20mV ，则u O ＝100mV (3) )(1100

I1I21O u u R u -=，)1020(1

100141

-=R ，k Ω0174.01m in =R ，k Ω9826.92m ax =R

分别求图所示各电路的运算关系。

(a) (b)

【解】(a) 设R 3、R 4、R 5的节点为M ，则

))(( )(

1I15434344M O 5

2I21I15342

1I13M R u R u R R R R R R i u u R u R u R u i i i R u R u R u R R R R ++

+-=-=-+=

-=+-=

(b) 设I2I1I u u u -=，I1u 为A 1的同相输入端电压，I2u 为A 2的同相输入端电压， A 1、A 2本级均为电压串联负反馈，前级的输出电压不受后级输入电阻的影响。：

对A 1：I11

3O1)1(u R R

u +=，

对A 2：

I 4

5I1I245

I15445I245I11345I245O14

5I245O )1())(1()1()1()1()1()1(u R R u u R R u R R

R R u R R u R R

u R R u +

-=-+

=+-+=+-+=-+= (c) 解法1∵加法运算电路N P R R =，即432111////////R R R R R R =，∴

)(10)(33

330)(I3I2I1I3I2I1I3I2I112o u u u u u u u u u R R u ++=++=++=

解法2：

)

(10)())(//////(//1)()////////)(())(////////)(1()1(I3I2I1I3I2I11

I3I2I121114314I3I2I111121121134344I3I2I11

2112

11343

o u u u u u u R R u u u R R R R R R R R u u u R R R R R R R R R R R R R R u u u R R R R R R R R R u R R u ++=++=

++??=++++=++++=+=+

试分别求图所示各电路的运算关系。

(a) (b)

图P

【解】(a) 1

1R u i =

，t i C R i u d 1121o ?-?-=

???--=?-?-=-?-

=-t u u t u u t R u C R R u u d 1000d 2010

05.012020d 1I I i

6i 1i 21i o

(b) t u C i d d i 1

1=，t i C Ri u d 1

121o ?

--=

o ；，t

u C i R

u u d d C i ++==-，t

u u C i R

u d )(d o C ---==，且-+≈u u ，整理得RC

u t

u i o d d =，

???=???==

-t u t u t u RC u d 1000d 10

1.010101

d 1i i 63i o (d) 2

i21

i1R u R u i C +=，t u u t u u t R u R u C t i C u d )5.0(100)d 10

201010(101)d (1d 1i2i13i2

3i162i21i1C o +-=?+?-=+-=-

=????-

在图所示电路中，已知R 1＝R ＝R '＝100kΩ，R 2＝R F ＝100kΩ，C ＝1μF 。 (1) 试求出u o 与 u i 的运算关系。

(2) 设t ＝0时u o ＝0，且u i 由零跃变为－1V ，试求输出电压由零上升到＋6V 所需要的时间。

图P

【解】(1) R u u t u C

C o1C d d -=，o C u u =，R R R u u R u u u u ''

+=≈-+=+-2o

i o1i ，整理的： ??-==

t u t u C

R u d 10d i i 2

o (2) t )1(106-?-=，s 6.01=t

试求出图所示电路的运算关系。

图P

【解】0≈-u ，o o 3

C 2)1(u u R R u =+

=，1i C d d R u t u C -=，

???-=????-=-

=-t u t u t u C R u d d 10

10105021

d 21i i 63i 1o

画出利用对数运算电路、指数运算电路和加减运算电路实现除法运算的原理图。【解】略

求出图所示电路的运算关系。

(a) (b)

图P

【解】(a) 0≈-u ，3

O 2

I21

I1R u R u

R u '-=+，O I3O 1.0u u u ='，)(102

I21

I1I3

3O R u R u u R u +-=；

(b) 3I 23

42I 2

4I 1

42O 3

41O 2

4I 1

4o u k R R ku R R u R R u R R u R

R u

R R u --

-=---=

电路如图所示，试求出o u 与i1u 和2i u 的函数关系。

图P

【解】t R u u C t i C u u )d (1d 1o C i1??-==

---，t R

u C t i C u u )d (1d 1C i2??+

+==-，-+≈u u ，整理得： ?=

-t u RC u u d 1

o I1I2，)(d d I1I2o u u t

RC u -= 电路如所示，求(1) ?I

1O 1u ==u u A (2) ?I

2O 2u ==u u

A 1

图P

【解】(1)

I 2423421O 1////R u

R R R R R R u -=??+，

2.540

5040606080408041433242I 1O 1u -=??+?+?-=++-==

R R R R R R R R u u A (2) 1

I 2A R u

R u -=，I 4152I 1245A 452O )(u R R R R u R R R R u R R u =

--=-=，44050100804152I 2O 2u =??=

==R R R R u u A

利用图所示方框图的思路，分别设计5次方运算电路和5次方根运算电路。

图P

【解】略

7.15 用理想运放和模拟乘法器为基本单元设计一个能实现2

2X O u u K u +=的电路，并验证之。【解】略

集成运放基本运算电路的分析与设计

实验报告实验名称集成运放基本运算电路的分析与设计课程名称模电实验院系部：控计专业班级：学生姓名：学号：同组人：实验台号：指导老师：成绩：实验日期：华北电力大学一、实验目的和要求 1．掌握使用集成运算放大器构成反相输入比例运算电路、同相输入比例运算电路、反相输入求和运算电路、减法运算电路的方法。2．进一步熟悉该基本运算电路的输出与输入之间的关系。二、实验设备 1．模拟实验箱 2．数字万用表 3．运算放大器LM324 4．10K、20K、100K的电阻若干

5．模拟实验箱上有滑动变阻器可供同学使用三、实验原理．实际运放具有高增益、低漂移、高输出阻抗、低输出阻抗、可靠性高的特点，可视为理想器件。运放的理想参数： 1．开环电压增益 A=∞vd2．输入电阻 R=∞，R=∞icid3．输出电阻 R =0 o4．开环带宽 BW= ∞ KCMR =∞．共模抑制比5 ．失调电压、电流6 、=0VI=0 ioio 根据分析时理想运放的条件，得出两个重要结论： =V 虚开路：I=0 V虚短路：i+-下图为反相比例运算放大器与同相比例运算放大器。四、实验方法与步骤： 1.反向输入比例运算按实验原理中所示电路接线，接通电源。从实验箱的直流信号源引入输入信号U，测量对应的输出信号U的值，算出A，将实验值与理论值uiO相比较，分析误差产生的原因。 2.同向输入比例运算参照反相输入比例运算的电路，设计比例系数为6的同相比例运算电路，设计出相应的电路图及表格，得到四组数据。并将测量值与设计要求进行比较。输入电压不能过大，要保证运放工作在线性区。

3.反向输入比例求和运算按实验原理中所示电路接线，接通电源。从实验箱的直流信号源引入输入信号U，测量对应的输出信号U的值，算出A，将实验值与理论值uOi相比较，分析误差产生的原因。 4.减法运算参照反相输入求和运算的电路，设计比例系数为5的减法运算电路，设计出减法运算的电路图及相应的表格，得到四组数据。然后将测量值与设计要求进行比较。．输入电压不能过大从而保证运放工作在线性区。五、实验结果与数据处理反向输入比例运算(V) U i U(V) o A 实验值u A-5 计算值 -5 -5 -5 u同向输入比例运算自行设计的电路图自行设计的表格 (V)i (V) U o A 实验值u A6 6 6 6 计算值u反向输入求和运算 U(V) i1U-1 1 -1 (V) 1 i2U实验值o U计算值o减法运算自行设计电路图自行设计表格 U (V) i1． -1 1 -1 1 (V) U i2U 实验值o U 计算值o六、思考题第

集成运放组成的基本运算电路实验报告

实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：基本运算电路设计实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求 1.掌握集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的设计。 2.掌握基本运算电路的调试方法。 3.学习集成运算放大器的实际应用。二、实验内容和原理 1.实现反相加法运算电路 2.实现反相减法运算电路 3.用积分电路将方波转换为三角波 4.同相比例运算电路的电压传输特性（选做） 5.查看积分电路的输出轨迹（选做）三、主要仪器设备 HY3003D-3型可调式直流稳压稳流电源示波器、信号发生器、万用表实验箱LM358运放模块四、操作方法和实验步骤 1.两个信号的反相加法运算 1) 按设计的运算电路进行连接。 2) 静态测试：将输入接地，测试直流输出电压。保证零输入时电路为零输出。 3) 调出0.2V 三角波和0.5V 方波，送示波器验证。 4) V S1输入0.2V 三角波，V S2输入0.5V 方波，用示波器双踪观察输入和输出波形，确认电路功能正确。记录示波器波形（坐标对齐，注明幅值）。 2. 减法器（差分放大电路）减法器电路，为了消除输入偏置电流以及输入共模成分的影响，要求R1=R2、RF=R3。

1) 按设计的运算电路进行连接。 2) 静态测试：输入接地，保证零输入时为零输出。 3) V S1和V S2输入正弦波（频率和幅值），用示波器观察输入和输出波形，确认电路功能正确。 4) 用示波器测量输入和输出信号幅值，记到表格中。 3.用积分电路转换方波为三角波电路中电阻R2的接入是为了抑制由I IO、V IO所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零点。在t<<τ2（τ2=R2C）的条件下，若V S为常数，则V O与t将近似成线性关系。因此，当V S为方波信号并满足T P<<τ2时（T P为方波半个周期时间），则V O将转变为三角波，且方波的周期越小，三角波的线性越好，但三角波的幅度将随之减小。 1) 连接积分电路，加入方波信号（幅度？）。 2) 选择频率，使T P <<τ2，用示波器观察输出和输入波形，记录线性情况和幅度。 3) 改变方波频率，使T P ≈τ2，观察并记录输出波形的线性情况和幅度的变化。 4) 改变方波频率，使T P >>τ2，观察并记录输出波形的线性情况和幅度的变化。 4.同相比例运算电压传输特性同相比例运算电路同反相加法运算电路，其特点是输入电阻比较大，电阻R’的接入同样是为了消除平均偏置电流的影响，故要求R’=R1//R F。 1) 连接同相比例运算电路。 2) 静态测试：输入接地，保证零输入时为零输出。 3) 加入正弦波，用示波器观察输入和输出波形，验证电路功能。 4) 用示波器测出电压传输特性：示波器选择XY显示模式，选择适合的按钮设置。 5) 适当增大输入信号，使示波器显示整个电压传输特性曲线（即包含线性放大区和饱和区）。

集成运放组成的运算电路习题解答

第7章集成运放组成的运算电路本章教学基本要求本章介绍了集成运放的比例、加减、积分、微分、对数、指数和乘法等模拟运算电路及其应用电路以及集成运放在实际应用中的几个问题。表为本章的教学基本要求。表第7章教学内容与要求学完本章后应能运用虚短和虚断概念分析各种运算电路，掌握比例、求和、积分电路的工作原理和输出与输入的函数关系，理解微分电路、对数运算电路、模拟乘法器的工作原理和输出与输入的函数关系，并能根据需要合理选择上述有关电路。本章主要知识点 1. 集成运放线性应用和非线性应用的特点由于实际集成运放与理想集成运放比较接近，因此在分析、计算应用电路时，用理想集成运放代替实际集成运放所带来的误差并不严重，在一般工程计算中是允许的。本章中凡未特别说明，均将集成运放视为理想集成运放。集成运放的应用划分为两大类：线性应用和非线性应用。 (1) 线性应用及其特点集成运放工作在线性区必须引入深度负反馈或是兼有正反馈而以负反馈为主，此时其输出量与净输入量成线性关系，但是整个应用电路的输出和输入也可能是非线性关系。集成运放工作在线性区时，它的输出信号o U 和输入信号（同相输入端+U 和反相输入端-U 之差）满足式（7-1） )(od o -+-=U U A U (7-1) 在理想情况下，集成运放工作于线性区满足虚短和虚断。虚短：是指运放两个输入端之间的电压几乎等于零；虚断：是指运放两个输入端的电流几乎等于零。即虚短：0≈-+-U U 或 +-≈U U 虚断：0≈=+-I I

(2) 非线性应用及其特点非线性应用中集成运放工作在非线性区，电路为开环或正反馈状态，集成运放的输出量与净输入量成非线性关系)(od o +--≠U U A U 。输入端有很微小的变化量时，输出电压为正饱和电压或负饱和电压值（饱和电压接近正、负电源电压），+-=U U 为两种状态的转折点。即当+->U U 时，OL o U U = 当+-

第六章集成运放组成的运算电路典型例题

第六章集成运放组成的运算电路运算电路例6-1例6-2例6-3例6-4例6-5例6-6例6-7例6-8例6-9 例6-10例6-11 乘法器电路例6-12例6-13例6-14 非理想运放电路分析例6-15 【例6-1】试用你所学过的基本电路将一个正弦波电压转换成二倍频的三角波电压。要求用方框图说明转换思路，并在各方框内分别写出电路的名称。【相关知识】波形变换，各种运算电路。【解题思路】利用集成运放所组成的各种基本电路可以实现多种波形变换；例如，利用积分运算电路可将方波变为三角波，利用微分运算电路可将三角波变为方波，利用乘方运算电路可将正弦波实现二倍频，利用电压比较器可将正弦波变为方波。【解题过程】先通过乘方运算电路实现正弦波的二倍频，再经过零比较器变为方波，最后经积分运算电路变为三角波，方框图如图（a）所示。【其它解题方法】先通过零比较器将正弦波变为方波，再经积分运算电路变为三角波，最后经绝对值运算电路（精密整流电路）实现二倍频，方框图如图（b）所示。

实际上，还可以有其它方案，如比较器采用滞回比较器等。【例6-2】电路如图(a)所示。设为A理想的运算放大器，稳压管DZ的稳定电压等于5V。（1）若输入信号的波形如图(b)所示，试画出输出电压的波形。（2）试说明本电路中稳压管的作用。图(a) 图(b) 【相关知识】反相输入比例器、稳压管、运放。【解题思路】（1）当稳压管截止时，电路为反相比例器。（2）当稳压管导通后，输出电压被限制在稳压管的稳定电压。【解题过程】（1）当时，稳压管截止，电路的电压增益故输出电压

集成运放基本应用之一—模拟运算电路

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实验十二集成运放基本应用之一——模拟运算电路一、实验目的 1、了解并掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的原理与功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。理想运算放大器特性：在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放：开环电压增益A ud=∞ 输入阻抗r i=∞ 输出阻抗r o=0 带宽f BW=∞ 失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压U O与输入电压之间满足关系式 U O＝A ud（U+－U－）由于A ud=∞，而U O为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。

（2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。基本运算电路 1) 反相比例运算电路电路如图5－1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 // R F 。图5－1 反相比例运算电路图5－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路电路如图5－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 / R 2 // R F 3) 同相比例运算电路图5－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 / R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图5－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ， i 1 F O U R R U -=

运算放大器11种经典电路

运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所收获。遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出 Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。虚短和虚断的概念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。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。在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。

集成运放电路实验报告

实验报告姓名：学号：日期：成绩：一、实验目的 1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。 =∞ 开环电压增益A ud =∞ 输入阻抗r i 输出阻抗r =0 o =∞ 带宽 f BW

失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压U O 与输入电压之间满足关系式 U O ＝A ud （U +－U －）由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。即U +≈U －，称为“虚短”。（2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。基本运算电路 1) 反相比例运算电路电路如图6－1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 // R F 。图6－1 反相比例运算电路图6－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路电路如图6－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 // R 2 // R F 3) 同相比例运算电路图6－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 // R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图6－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ， i 1 F O U R R U - =

集成运算放大器电路分析及应用(完整电子教案)

集成运算放大器电路分析及应用（完整电子教案） 3.1 集成运算放大器认识与基本应用在太阳能充放电保护电路中要利用集成运算放大器LM317实现电路电压检测，并通过三极管开关电路实现电路的控制。首先来看下集成运算放大器的工作原理。【项目任务】测试如下图所示，分别测量该电路的输出情况，并分析电压放大倍数。 R1 15kΩ R3 15kΩ R4 10kΩ V2 4 V XFG1 1 VCC 5V U1A LM358AD 3 2 4 8 1 VCC 3 5 2 4 R1 15kΩR2 15kΩ R3 15kΩ R4 10kΩ V2 4 V XFG1 1 VCC 5V U1A LM358AD 3 2 4 8 1 VCC 3 5 2 4 函数信号发生器函数信号发生器 (a)无反馈电阻(b)有反馈电阻图3.1集成运算符放大器LM358测试电路(multisim) 【信息单】集成运放的实物如图3.2 所示。图3.2 集成运算放大 1.集成运放的组成及其符号各种集成运算放大器的基本结构相似，主要都是由输入级、中间级和输出级以及偏置电路组成，如图3.3所示。输入级一般由可以抑制零点漂移的差动放大电路组成；中间级的作用是获得较大的电压放大倍数，可以由共射极电路承担；输出级要求有较强的带负载能力，一般采用射极跟随器；偏置电路的作用是为各级电路供给合理的偏置电流。

图3.3集成运算放大电路的结构组成集成运放的图形和文字符号如图 3.4 所示。图3.4 集成运放的图形和文字符号其中“-”称为反相输入端，即当信号在该端进入时，输出相位与输入相位相反；而“+”称为同相输入端，输出相位与输入信号相位相同。 2.集成运放的基本技术指标集成运放的基本技术指标如下。 ⑴输入失调电压 U OS 实际的集成运放难以做到差动输入级完全对称，当输入电压为零时，输出电压并不为零。规定在室温(25℃)及标准电源电压下，为了使输出电压为零，需在集成运放的两输入端额外附加补偿电压，称之为输入失调电压U OS ，U OS 越小越好，一般约为 0.5～5mV 。 ⑵开环差模电压放大倍数 A od 集成运放在开环时(无外加反馈时)，输出电压与输入差模信号的电压之比称为开环差模电压放大倍数A od 。它是决定运放运算精度的重要因素，常用分贝(dB)表示，目前最高值可达 140dB(即开环电压放大倍数达 107 )。 ⑶共模抑制比 K CMRR K CMRR 是差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，即od CMRR oc A K =A ，其含义与差动放大器中所定义的 K CMRR 相同，高质量的运放 K CMRR 可达160d B 。 ⑷差模输入电阻 r id r id 是集成运放在开环时输入电压变化量与由它引起的输入电流的变化量之比，即从输入端看进去的动态电阻，一般为M Ω数量级，以场效应晶体管为输入级的r id 可达104M Ω。分析集成运放应用电路时，把集成运放看成理想运算放大器可以使分析简化。实际集成运放绝大部分接近理想运放。对于理想运放，A od 、K CMRR 、r id 均趋于无穷大。 ⑸开环输出电阻 r o r o 是集成运放开环时从输出端向里看进去的等效电阻。其值越小，说明运放的带负载能力越强。理想集成运放r o 趋于零。其他参数包括输入失调电流I OS 、输入偏置电流 I B 、输入失调电压温漂 d UOS /d T 和输入失调电流温漂 d IOS /d T 、最大共模输入电压 U Icmax 、最大差模输入电压 U Idmax 等，可通过器件

集成电路运算放大器的定义

第四章集成运算放大电路第一节学习要求第二节集成运算放大器中的恒流源第三节差分式放大电路第四节集成电路运算放大器第五节集成电路运算放大器的要紧参数第六节场效应管简介第一节学习要求 1. 掌握差不多镜象电流源、比例电流源、微电流源电路结构及差不多特性。 2. 掌握差模信号、共模信号的定义与特点。 3. 掌握差不多型和恒流源型差分放大器的电路结构、特点，会熟练计算电路的静态工作点，熟悉四种电路的连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。 4. 熟练分析差分放大器对差模小信号输入时的放大特性，共模抑制比。会计算A VD、R id、 R ic、 R od、 R oc、K CMR。 5．熟悉运放的要紧技术指标及集成运算放大电路的一般电路

结构。学习重点：掌握集成运放的差不多电路的分析方法学习难点：集成运放内部电路的分析集成电路简介集成电路是在一小块 P型硅晶片衬底上，制成多个晶体管 ( 或FET)、电阻、电容，组合成具有特定功能的电路。集成电路在结构上的特点： 1. 采纳直接耦合方式。 2. 为克服直接耦合方式带来的温漂现象,采纳了温度补偿的手段 ----输入级是差放电路。 3. 大量采纳BJT或FET构成恒流源 ,代替大阻值R ,或用于设置静态电流。 4. 采纳复合管接法以改进单管性能。集成电路分为数字和模拟两大部分。返回第二节集成运算放大器中的恒流源一、差不多镜象电流源

电路如图6.1所示。T1,T2参数完全相同,即 β1=β2,I CEO1=I CEO2 ，从电路中可知V BE1=V BE2，I E1=I E2，I C1=I C2 3 / 34

集成运放的非线性失真分析及电路应用

集成运放的非线性失真分析及电路应用 0 引言运算放大器广泛应用在各种电路中，不仅可以实现加法和乘法等线性运算电路功能，而且还能构成限幅电路和函数发生电路等非线性电路，不同的连接方式就能实现不同的电路功能。集成运放将运算放大器和一些外围电路集成在一块硅片上，组合成了具有特定功能的电子电路。集成运放体积小，使用方便灵活，适合应用在移动通信和数码产品等便携设备中。线性特性是考查具有放大功能的集成运放和接收射频前端电路的一个重要参数，并且线性范围对集成运放的连接方式也有很大影响。集成运放的线性范围太小，就会造成输出信号产生多次谐波和较大的谐波功率，严重地影响整个电路的功能。基于集成运放的非线性分析，可以发现造成电路非线性失真的原因，并且在不改变电路设计的前提下，通过改变集成运放的连接方式，达到实现集成运放正常工作的目的。本文设计优化的集成运放电路应用于定位系统射频前端电路，完成对基带扫频信号的放大输出，能有效抑制了集成运放谐波的产生，实现射频接收前端电路的高增益，提高对后端电路设计部分的驱动能力。l 差分电路的接入方法和集成运放的非线性参数通用集成运放电路由：偏置电路、输入级、中间级和输出级等组成。其输入级部分由差分电路构成。差分电路有双端输入和单端输入两种信号输入方法；偏置电路可以采用单电源和双电源两种供电方式。在移动通信或便携设备中，一般采用单电源供电方式，单电源供电的集成运放要求输入信号采用单极性形式，即输入信号始终是正值或是负值，差分输入级可以用来保证输入中间级电路的信号极性，同时差分输入级放大电路可以有效抑制共模信号，增强集成运放的共模抑制比。但是，当共模输入信号较大时，差分对管就会进入非线性工作状态，放大器将失去共模抑制能力，严重影响到集成运放的共模抑制比。集成运放的非线性特性参数除了最大共模输入

简析集成运算放大器的发展及典型精典应用电路

模拟电子技术科技小论文简析集成运算放大器的发展及典型精典应用电路姓名：学院：电子工程学院专业：电子信息工程班级：2016级5班指导老师：

一、集成运算放大器的发展历史及现状 1934年的某天，哈里·布莱克（Harry·Black）搭渡从他家所在的纽约到贝尔实验室所在的新泽西去上班。渡船舒缓了他那紧张的神经，使得他可以做一些概念性的思考。哈里有个难题要解决：当电话线延伸得很长时，信号需要放大。但放大器是如此的不可靠，使得服务质量受到严重制约。首先，初始增益误差很大，但这个问题很快就通过使用一个调节器解决了。第二，即使放大器在出厂时调节好了，但是在现场应用的时候，增益的大范围漂移使得音量太低或者输入的语音失真。为了制造一个稳定的放大器，很多的方法都尝试过了，但是变化的温度和极差的电话线供电状况所导致的增益漂移，一直难以克服。被动元件比主动元件有更好的漂移特性，如果放大器的增益取决于被动元件的话，问题不就解决了吗？在这次搭渡途中，哈里构思了这样一个新奇的解决方法，并记录了下来。这个方法首先需要制造一个增益比实际应用所需增益要大的放大器，然后将部分的输出信号反馈到输入端，使得电路（包括放大器和反馈元件）增益取决于反馈回路而不是放大器本身。这样，电路增益也就取决于被动的反馈元件而不是主动的放大器，这叫做负反馈，是现代运算放大器的工作原理。哈里在渡船上记录了史上第一个有意设计的反馈电路，但是我们可以肯定在这之前，有人曾无意构建过反馈电路，只不过忽视了它的效果而已。起初，管理层和放大器设计者有很大的抱怨：“设计一个30-KHz增益带宽积（GBW）的放大器已经够难的了，现在这个傻瓜想要我们设计成3-MHz的增益带宽积，但他却只是用来搭建一个30-KHz增益带宽积的电路！”然而，时间证明哈里是对的。但是哈里没有深入探讨这带来的一个次要问题——振荡。当使用大开环增益的放大器来构建闭环电路时，有时会振荡。直至40年代人们才弄懂了个中原因，但是要解决这个问题需要经过冗长繁琐的计算，多年过去了也没有人能想出简单易懂的方法来。 1945年，H.W.Bode提出了图形化方式分析反馈系统稳定性的方法。此前反馈的分析是通过乘除法来完成的，传函的计算十分费时费力，需要知道的是，直至70年代前工程师是没有计算器和计算机的。波特使用了对数的方法将复杂的数学计算转变成简单直观的图形分析，虽然设计反馈系统仍然很复杂，但不再是只被“暗室”里的少数电子工程师所掌握的“艺术”了。任何电子工程师都可以使用波特图去寻找反馈电路的稳定性，反馈的应用也得以迅速增长。世界上第一台计算机是模拟计算机！它使用预先编排的方程和输入数据来计算输出，因为这种“编程”是硬件连线的——搭建一系列的电路，这种局限性最

5集成运放电路实验报告

实验报告姓名：学号：日期：成绩：课程名称模拟电子实验实验室名称模电实验室实验名称集成运放电路同组同学指导老师一、实验目的 1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。开环电压增益A ud =∞ 输入阻抗r i =∞ 输出阻抗r o =0 带宽 f BW =∞ 失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压U O 与输入电压之间满足关系式 U O ＝A ud （U + －U －）由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U + －U － ≈0。即U + ≈U －，称为“虚短”。

（2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。基本运算电路 1) 反相比例运算电路电路如图6－1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 // R F 。图6－1 反相比例运算电路图6－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路电路如图6－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 // R 2 // R F 3) 同相比例运算电路图6－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 // R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图6－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般R F 取10K Ω， R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 i 1 F O U R R U - =

集成运放组成的基本运算电路实验报告

实验报告课程名称：电路与电子技术实验指导老师：成绩：实验名称：集成运放组成的基本运算电路实验实验类型：同组学生：一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求 1.研究集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的功能； 2.掌握集成运算放大电路的三种输入方式。 3.了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题； 4.理解在放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大电路各项性能指标的影响； 5.学会用集成运算放大器实现波形变换二、实验容和原理 1.实现两个信号的反相加法运算 2.输入正弦波，示波器观察输入和输出波形，毫伏表测量有效值 3.实现单一信号同相比例运算(选做) 4.输入正弦波，示波器观察输入和输出波形，毫伏表测量有效值，测量闭环传输特性：Vo = f (Vs) 5.实现两个信号的减法(差分)运算 6.输入正弦波，示波器观察输入和输出波形，毫伏表测量有效值 7.实现积分运算(选做) 8.设置输出初态电压等于零；输入接固定直流电压，断开K2，进入积分；用示波器观察输出变化(如何设轴,Y轴和触发方式) 9.波形转换—方波转换成三角波 10.设：Tp为方波半个周期时间；τ=R2C 11.在T p<<τ、T p ≈τ、T p>>τ三种情况下加入方波信号，用示波器观察输出和输入波形，记录线性三、主要仪器设备 1.集成运算电路实验板；通用运算放大器μA741、电阻电容等元器件； 2.MS8200G型数字多用表；XJ4318型双踪示波器；XJ1631数字函数信号发生器；DF2172B型交流电压表；型可调式直流稳压稳流电源。

第六节集成运放组成的运算电路典型例题

例6-6例例例例例例【例6-1】试用你所学过的基本电路将一个正弦波电压转换成二倍频的三角波电压。要求用方框图说明转换思路，并在各方框内分别写出电路的名称。【相关知识】波形变换，各种运算电路。【解题思路】利用集成运放所组成的各种基本电路可以实现多种波形变换；例如，利用积分运算电路可将方波变为三角波，利用微分运算电路可将三角波变为方波，利用乘方运算电路可将正弦波实现二倍频，利用电压比较器可将正弦波变为方波。【解题过程】先通过乘方运算电路实现正弦波的二倍频，再经过零比较器变为方波，最后经积分运算电路变为三角波，方框图如图（a）所示。【其它解题方法】先通过零比较器将正弦波变为方波，再经积分运算电路变为三角波，最后经绝对值运算电路（精密整流电路）实现二倍频，方框图如图（b）所示。

当时，稳压管导通，电路的输出电压被限制在，即。根据以上分析，可画出的波形如图(c)所示。图(c) （2）由以上的分析可知，当输入信号较小时，电路能线性放大；当输入信号较大时稳压管起限幅的作用。【例6-3】在图(a)示电路中，已知, ，，设A为理想运算放大器，其输出电压最大值为，试分别求出当电位器的滑动端移到最上端、中间位置和最下端时的输出电压的值。图(a) 【相关知识】反相输入比例器。【解题思路】当时电路工作闭环状态；当时电路工作开环状态。【解题过程】

集成运算放大器比较器电路分析

集成运算放大器比较器电路分析 1.LM358比较器通过图3.13测试，可以看到当输入电压u i小于1V时，输出电压uo 约为5V左右；当输入电压在1-3V时，输出电压uo约为-5V。即当U iU r时，u o输出低电平。将u i和U R互相调换位置，重复上述过程，记录输出电压u o，可观察到结果刚好相反。在实验中为何会出向上述现象？分析一下其中的原因。在图3.13(a)电路中，同相输入端接基准电位(或称参考电位)U R。被比较信号由反相输入端输入。集成运放LM358处于开环状态。当u i>U R时，由于LM358 的电压放大倍数足够大，所以，输入端只要有微小的电压差，电压即饱和输出，在第一种情况下，输出电压为负饱和值为-U om；同理当u i

图3.15 比较器LM339 LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。电压比较器LM393/LM339特性如下： ①失调电压小，典型值为2mV； ②电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V； ③对比较信号源的内阻限制较宽； ④共模范围很大，为0-（U cc-1.5V）Vo； ⑤差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压； ⑥输出端电位可灵活方便地选用。 (2)单限比较器电路常用的单限电压比较器的阈值电压UT并不为零，其电路形式有多种，其中一种如图3.16所示。图3.16给出了一个LM393基本单限比较器。输入信号U in，即待比较电压，它加到同相输入端，在反相输入端接一个参考电压（门限电平）U r(此电路为2V)。当输入电压U in>U r时，输出为高电平U OH。图3.16(c)为其输出波形。

常用运算放大器电路 (全集)

常用运算放大器电路(全集) 下面是[常用运算放大器电路(全集)]的电路图常用OP电路类型如下: 1. Inverter Amp. 反相位放大电路: 放大倍数为Av = R2 / R1但是需考虑规格之Gain-Bandwidth数值。R3 = R4 提供1 / 2 电源偏压 C3 为电源去耦合滤波 C1, C2 输入及输出端隔直流此时输出端信号相位与输入端相反 2. Non-inverter Amp. 同相位放大电路: 放大倍数为Av=R2 / R1 R3 = R4提供1 / 2电源偏压 C1, C2, C3 为隔直流

此时输出端信号相位与输入端相同 3. Voltage follower 缓冲放大电路: O/P输出端电位与I/P输入端电位相同单双电源皆可工作 4. Comparator比较器电路: I/P 电压高于Ref时O/P输出端为Logic低电位 I/P 电压低于Ref时O/P输出端为Logic高电位 R2 = 100 * R1 用以消除Hysteresis状态, 即为强化O/P输出端, Logic高低电位差距，以提高比较器的灵敏度. (R1=10 K, R2=1 M) 单双电源皆可工作 5. Square-wave oscillator 方块波震荡电路: R2 = R3 = R4 = 100 K R1 = 100 K, C1 = 0.01 uF

Freq = 1 /（2π* R1 * C1） 6. Pulse generator脉波产生器电路: R2 = R3 = R4 = 100 K R1 = 30 K, C1 = 0.01 uF, R5 = 150 K O/P输出端On Cycle = 1 /（2π* R5 * C1） O/P输出端Off Cycle =1 /（2π* R1 * C1） 7. Active low-pass filter 主动低通滤波器电路: R1 = R2 = 16 K R3 = R4 = 100 K C1 = C2 = 0.01 uF 放大倍数Av = R4 / (R3+R4) Freq = 1 KHz 8. Active band-pass filter 主动带通滤波器电路:

集成运放电路的应用分析

摘要集成运算放大电路简称集成运放电路，其属直接耦合的多级放大电路的一种。它通过对半导体集成工艺的运用来实现电路与电路系统以及元件三结合。因其使用的集成工艺可使相邻元器件间的参数保持较高的一致性，且其采用多晶体管复杂电路，使得性能极为优越。集成运算电路型号较为复杂，但所有型号中，通用型集成运放应用最为广泛。其内部电路可大致分为差分输入级、中间级与互补输出级，且各级之间均带有不同的电流源电路。本文主要对集成运放电路的特点、分析及应用进行了初步分析，为集成运放电路的更为广泛的应用提供参考。【关键词】集成运放电路线性应用非线性应用运算放大器又称运放，其英文缩写为op amp，其最初应用于模拟计算机对模拟信号进行加减法、微积分等数学运算，并因此得名。自其1963年问世已经历了整整三代的升级，其第四代产品，即集成运放通过对中、大规模集成技术加以利用，将之前极为复杂的分立元件电路部件集成在一片极小的芯片上。第四代产品设计调试更为简便，且性能更为稳定可靠，通用性极强，性价比较之于前三代也更高，且灵活性更大。继承运放是包含两个输入端、高输入阻抗和一个输出端的高增益的电压放大器。我们在它的输入端与输出端之间加上一个反馈网络，则可成功实现各种电路功能。在当前的模拟电路中，除去大功率及高频等较特殊的场合外，集成运放电路已基本取代分立元件电路。运算放大器可顺利实现放大其、比较器、缓冲器、电平转换器、积分器、有源滤波器以及峰值检波器等多种电路功能，并且其应用范围已由最初的计算机延伸至电子、汽车、通信以及消费娱乐等诸多产品和各个领域。目前，基本上各个大型半导体制造商所制造的产品线中均应用了运算放大器。而且随着集成技术的不断发展，其应用也从最初的信号运算延伸至对信号的处理、产生及变换等。集成运放的应用可大致分为线性与非线性应用两大类型，对于电子技术人员来说，对运放电路进行正确判断极为重要，因而对其进行准确的分析则显得十分重要。 1 集成运放应用及其判断方法集成运放因其较强的通用性，目前已广泛应用于对信号进行处理、运算以及测量等诸多方面。集成运放电路具有多种不同型号，且不同型号之间其相应的内部线路也不相同，但各型号间电路总体机构极为相似，均是由输入级、输出级、中间放大级与偏置电路这四部分所构成，集成运放应用已发展为目前模拟电子技术中极为重要的一项内容，因而其相关应用也引起人们日渐重视。根据其相关属性可将集成运放电路分为线性与非线性应用两大类型，对某一运放电路及时作出准确判断极为重要。集成运放电路不同功能的实现必须通过对其的分析中得出，而通常情况下我们对电路类型的分析则是根据该电路工作的不同区域特点加以判断。若对电路运放所属应用类型无法准确判断，则难以利用其相应的应用特点来对其电路功能进行确定。集成运放电路其内部的多级放大电路可将其分为输入级、中间级、输出级与偏置电路四大基本部分（见图1）。 1.1 集成运放线性应用电路 1.1.1 判断方法集成运放电路线性应用最为重要的特征为其电路中存在负反馈，即是说在其相应的单元运放输出端与其反相输入端间跨接负反馈网络，只要该电路中存在负反馈网络，该集成运放则属于线性应用，该应用工作区域在线性区域。 1.1.2 理想集成运放线性区的特点一旦集成运放电路与深度电压负反馈进行外接后，该电路集成运算放大器即可处于理想的线性工作范围内，而此时该电路输出的电压vo及输入电压va两者间运算关系则取决于输入端阻抗与外接负反馈网络间的连接方式，而与该运放本身完全无关。如此我们则可充分利

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