第2章 运算放大器[1]

2.1 集成电路运算放大器

2.2 理想运算放大器

2.3 基本线性运放电路

2.4 同相输入和反相输入放大电

路的其他应用

1. 集成电路运算放大器的内部组成单元

图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图

1. 集成电路运算放大器的内部组成单元

图2.1.2 运算放大器的代表符号

（a）国家标准规定的符号（b）国内外常用符号

图2.1.3 运算放大器的电路模型

通常：

?开环电压增益

A v o 的≥105 （很高）

?输入电阻

r i ≥106Ω （很大）

?输出电阻

r o ≤100Ω （很小）

v O ＝A v o (v P －v N )

（V －＜v O ＜V ＋）

注意输入输出的相位关系

当A v o (v P －v N ) ≥V ＋时

v O ＝V ＋

当A v o (v P －v N ) ≤V -时

v O ＝V -电压传输特性

v O ＝f (v P －v N )线性范围内

v O ＝A v o (v P －v N )A v o ——斜率

2.2 理想运算放大器

1.v o 的饱和极限值等于运放的电源电压V ＋和V －

2. 运放的开环电压增益很高

若（v P －v N ）＞0则v O = +V om =V ＋若（v P －v N ）＜0则v O = –V om =V －3. 若V －< v O

则（v P －v N ） 04. 输入电阻r i 的阻值很高

使i P ≈ 0、i N ≈ 05. 输出电阻很小，r o ≈ 0

r i ≈∞r o ≈0A v o →∞

v o ＝A v o (v p －v n )

图2.2.1 运放的简化电路模型

2.3 基本线性运放电路

2.3.1 同相放大电路

2.3.2 反相放大电路

1. 基本电路

（a）电路图（b）小信号电路模型

图2.3.1 同相放大电路

2. 负反馈的基本概念

?开环?闭环

?反馈：将放大电路输出量，

通过某种方式送回到输入回路的过程。

?瞬时电位变化极性——某时刻电位的斜率

电路有

v o ＝A v o (v p －v n )

引入反馈后：v n 0，v p (v i )不变→(v p －v n )↓→v o ↓ 使输出减小了，增益A v ＝v o /v i 下降了，这时的反馈称为负反馈。

3. 虚假短路

?图中输出通过负反馈的作用，

使v

n 自动地跟踪v

p

，

即v

p ≈v

n

，或v

id

＝v

p

－v

n

≈0。

这种现象称为虚假短路，简称

虚短

?由于运放的输入电阻r i很大，所以，运放两输入端之间的

i p ＝-i

n

＝(v

p

－v

n

) / r

i

≈0，这种现象称为虚断。

虚短和虚断两个重要概念，是

分析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握。

4. 几项技术指标的近似计算（1）电压增益A v

根据虚短和虚断的概念有

v p ≈v n ，i p ＝-i n ＝0o

2

11

n p i v v v v ?+===R R R 所以:

1

2

121i o 1R R R R R A +

=+==v v v （可作为公式直接使用）

4. 几项技术指标的近似计算（2）输入电阻R i 输入电阻定义：

i

i

i i v R =

根据虚短和虚断有：

v i ＝v p ，i i ＝i p ≈0

所以∞

→=i

i

i i v R （3）输出电阻R o

R o →0

5. 电压跟随器

根据虚短和虚断有：

v o ＝v

n

≈ v

p

＝v

i

1

i

o≈

=

v

v

v

A

（可作为公式直接使用）

电压跟随器的作用:

无电压跟随器时,负载上得到的电压为：

s

s s

L

s L

o 01.01

1001 v v v v ≈?+=?+=R R R 接电压跟随器时，由于有：

i p ≈0，v p ＝v s

根据虚短和虚断有：

v o ＝v n ≈ v p ＝v s

（a ）电路图

（b ）由虚短引出虚地v n ≈0

图2.3.5 反相放大电路

1. 基本电路

2. 几项技术指标的近似计算（1）电压增益A v

根据虚短和虚断的概念有：

v n ≈v p ＝0，i i ＝0所以

i 1＝i 2

1

2i o R R A -

==v v v 2

o n 1n i R R v v v v -=-即（可作为公式直接使用）

2. 几项技术指标的近似计算

（2）输入电阻R i

1

1

i i

i i i /R R i R ===v v v （3）输出电阻R o

R o →0

当R 2>> R 3时，

（1）试证明V s ＝( R 3R 1/R 2) I m 解（1）根据虚断有I i =0

所以I 2= I s = V s /R 1，例2.3.3直流毫伏表电路

（2）R 1＝R 2＝150k Ω，R 3＝1k Ω，输入信号电压V s ＝100mV 时，通过毫伏表的最大电流I m(max)＝？

又根据虚短有V p =V n =0

R 2和R 3相当于并联，所以–I 2R 2= R 3(I 2 -I m )所以

1

s

332m R V R R R I )

(+=当R 2>> R 3时，V s ＝( R 3R 1/R 2) I m

（2）代入数据计算即可

2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用2.4.1 求差电路

2.4.2 仪用放大器

2.4.3 求和电路

2.4.4 积分电路和微分电路

从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。

4o

n 1n i1R v v R v v -=-3

p 2p i20

R v R v v -=-i1

14

i2323141o v R R v R R R R R R v -++=))((当,2314R R R R =则)

(i1i21

4

o v v R R v -=若继续有,

14R R =则i1

i2o v v v -=根据虚短、虚断和N 、P 点的KCL 得：

p

n v v =

第一章 高性能放大器

第一章高性能(特殊)运算放大器 内容： 一．集成运算放大器的主要参数 二．动态校零型斩波放大器 三．仪器放大器 四．隔离放大器 五．仪器放大器和隔离放大器的应用 引言 问题1：放大器的作用？等效模型？有哪几个参数？ 问题2：运放的基本结构？多级直接耦合放大电路存在的主要问题？为何采用差分输入级？ 放大电路的等效模型：主要有Ri，Ro和Avo三个参数。还有其它一些参数如：带宽等。 集成电路运算放大器是一种①高电压增益、②高输入阻抗和③低

输出阻抗的④多级直接耦合放大电路。它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处。图1-1是集成运故的内部电路组成原理框图，图1-2是uA741的内部电路图。 (1)图中输入级一般是由BJT，JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和抑制零点漂移，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。 (2)电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级直接耦合放大电路组成。 (3)输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。 (4)偏置电路是为各级提供合适的工作电流。此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等。

复习:运算放大器理想化模型所做的几点假设是什么？ (1) (2) (3) (4) 复习:理想运放在负反馈电路中有哪两个特点？ 问题1：反相比例放大器的电路, 放大倍数，反馈类型和特点，电路特点？ 问题2：同相比例放大器的电路, 放大倍数，反馈类型和特点，电路特点？ 问题3：一个实际使用时的有趣问题：下图中输出电压Vo＝？

运算放大器使用技巧

运算放大器使用技巧 一、采用哪种放大器 运算放大器基本电路有反相放大器及同相放大器，在实际使用中如何选择? 如果输入与输出要求反相，当然要采用反相放大器，若放大的是交流信号，并无相位要求则可以采用同相放大器或反相放大器。采用哪种好呢？这要根据具体情况来分析。 采用反相放大器的优点是：运放不管有无输入信号，其两输入端电位始终近似为零．两输入端之间仅有低于μV级的差动信号(或称差模信号)．而同相输入放大器的两个输入端之间除有极小的差模信号外，同时还存在较大的共模电压。虽然运放有较大的共模抑制比，但多少也会因共模电压带来一些误差。同相放大器的优点是输入阻抗极高，因此输入电阻取大取小影响不大，而反相放大器的输入阻抗Zi与输入电阻Ri大小有关(输入阻抗Zi等于输人电阻Ri) 例如，输入阻抗要求100kΩ；增益要求300，则若采用反相放大器时，Ri=100kΩ，Rf=30MΩ．这样大的反馈阻值对通用运放很难正常工作了，在这种情况时，采用同相放大器更合适。 另外，还要看信号源的内阻大小。某些传感器的内阻较大，若采用输入阻抗较小的放大电路，会影响测量精度、在这种情况时采用同相放大器更为合适。 这里介绍一种既采用反相放大器，而且也不采用阻值大的反馈电阻的电路，如图1 所示这电路中的反馈电 阻Rf不直接接在输出端， 而按在由R1、R2组成分 压器的中点A。现对此电 路进行一些分析。 此电路要求输入阻抗为100KΩ，增益为-500。按一般反相放大器设计，Ri=100 K Ω，Rf=50MΩ。 A点的分压比为R1/（R1+R2）=1/500，且有R1《Rf。根据“虚短”及“虚断”原则，可以列出下式： Ii=Vi/100KΩ=If, IfRf=-VA,

模电训练题及答案第二章

【1】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 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。 【2】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。反馈类型？ 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】 （1）当的滑动端上移到最上端时，电路为典型的反相输入比例放大电路。输出电压

（2）当的滑动端处在中间位置时，画出输出端等效电路及电流的参考 方向如图(b)所示。图中。 图(b) 由图可知 以上各式联立求解得 代入有关数据得 （3）当的滑动端处于最下端时，电路因负反馈消失而工作在开环状态。此时，反相输入端电位高于同相输入端电位，运放处于负饱和状态。输出电压。 【3】电压－电流转换电路如图所示，已知集成运放为理想运放，R2＝R3＝R4＝R7＝R，R5＝2R。求解i L与u I之间的函数关系。

第一章习题答案

《传感器与测试技术》复习题 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。 （2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ①MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。 ②研制仿生传感器 ③研制海洋探测用传感器 ④研制成分分析用传感器 ⑤研制微弱信号检测传感器 （3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。 （4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。 （5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。 3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。 1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度； 2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值； 3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；

第一章 模拟电子技术基础答案_黄瑞祥版

运算放大器习题解答 1．1 在图P1.1所示的电路中，运算放大器的开环增益A 是有限的，Ω=M R 11，Ω=K R 12。当V v i 0.4=时，测得输出电压为V v o 0.4=，则该运算放大器的开环增益A 为多少？ i v 图P1.1 解：V v R R R v i 1001441010106 33212=?+=+=+，100110014400===-=+-+v v v v v A 1．2 假设图P1.2所示电路中的运算放大器都是理想的，试求每个电路的电压增益i o v v G = ，输入阻抗i R 及输出阻抗o R 。 (a) i v Ω K 100 (b) i v i R Ω K 100(c) i v o Ω K 100(e) i v (d) i v i R Ω K 100(f) i v i R Ω K 100 图P1.2

解： （a ）01010=Ω=-=O i R K R G ，， （b ）01010=Ω=-=O i R K R G ，， （c ）01010=Ω=-=O i R K R G ，， （d ）00==-∞=O i R R G ， ， （e ）0100=Ω==O i R K R G ，， （f ）Ω=Ω=-=501010O i R K R G ， ， 1.3有一个理想运算放大器及三个ΩK 10电阻，利用串并联组合可以得到最大的电压增益 G （非无限）为多少？此时对应的输入阻抗为多少？最小的电压增益G （非零）为多少？ 此时对应的输入阻抗为多少？要求画出相应的电路。 解：最大的电压增益可以采用同相放大器形式，如下图（a ），其电压增益为3，对应的输入阻抗为无穷大； 最小的电压增益可以采用反相放大器形式，如下图（b ），其电压增益为0.5，对应的输入阻抗为ΩK 10或ΩK 5； i v i R Ω K 10o i v i R Ω K 10ΩK 10 1.4一个理想运算放大器与电阻1R 、2R 组成反相放大器，其中1R 为输入回路电阻，2R 为闭合环路电阻。试问在下列情况下放大器的闭环增益为多少？ （a ）Ω=K R 101，Ω=K R 502 (b) Ω=K R 101，Ω=K R 52

第四章 集成运算放大器(36)

第四章集成运算放大器 运算放大器简称运放，它是一种高增益直流放大器，因最初用于模拟计算机中进行各种数学运算而得名。如果将整个运算放大器制在一小块硅片上，就成了集成运算放大器。 集成运放具有性能稳定、可靠性高、寿命长、体积小、重量轻、耗电量少等优点，在电子技术中的应用非常广泛。 §4-1 集成运放的组成与性能 一、集成运算放大器的组成 1.集成运放的基本组成及各组成部分的特点和作用 a.集成运放的组成方框图如图4-1(a)所示。 b.各组成部分的特点和作用： (1)输入级一般采用差动放大电路，其特点是输入阻抗高、零漂小、抗共模干扰信号的能力强。 (2)中间级一般由共发射极放大电路构成，其主要作用是进行高增益的电压放大。 (3)输出级一般由互补对称电路或射极跟随器构成，其特点是输出阻抗低、带负载的能力强、能够输出足够大的电压与电流。 (4)偏臵电路一般由各种恒流源电路构成，其作用是为上述各级电路提供稳定和合适的偏臵电流，决定各级的静态工作点。 (5)为防止输入信号过大或输出端短路，在集成运放中还设臵有过电流保护电路。 2.集成运放的电路符号 a.集成运放的电路符号如图4-1(b)所示。箭头所指方向是信号的正向传输方向;“∞”表示放大倍数很

大;它有两个输入端，一个是同相输入端、一个是反相输入端，输出端的电压相位与同相输入端的相同。 b.在集成运放的电路符号中，一般没有将正、负电源的连接端以及调零端、相位补偿端画出来。但在实际电路中这些端子都是非常重要的。 c.在应用集成运放时，重要的是掌握它各个管脚的用途及它的主要性能指标，至于它内部电路的结构如何，可以不去关注。 3.集成运放的分类：常用的集成运放有通用型、低功耗型、高精度型、高输入阻抗型、高速型、宽带型和高压型等。各种集成运放的性能详见教材的附录四。 二、集成运算放大器的主要性能指标 为了正确挑选和使用集成运放，需对集成运放的主要性能指标有所了解。 1.输入失调电压U IO： a.理想集成运放无失调，实际集成运放存在失调现象（即输入的零时，输出不为零）。 b.输入失调电压U IO的定义：为了使集成运放的输出电压为零，而加在其输入端的直流补偿电压（输入这个直流补偿电压后，输出电压将为零），叫做集成运放的输入失调电压U IO。（U IO ＝U os/A ud，U os是输入电压为零时的输出电压，A ud为集成运放的电压增益。） c. U IO的大小反映了差动输入级的对称程度，U IO越大，集成运放的对称性越差。 2.输入失调电流I IO： a. I IO就是无输入信号时，两个输入端的静态电流I＋与I－之差，即I IO＝I＋－I－。 b. I IO是由差动输入级两个晶体管的β值不一致而引起的。 3.开环电压增益A ud： a.定义：运放开环运用（无外接反馈电路）时 。

运算放大器基本应用

东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电子电路实验 第一次实验 实验名称：运算放大器的基本应用 院（系）：吴健雄学院专业：电类强化 姓名：周晓慧学号：61010212 实验室: 105实验组别： 同组人员：无实验时间：2012年03月23日评定成绩：审阅教师：

实验一运算放大器的基本应用 一、实验目的： 1、熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法、积分、微分等电路的设计方法； 2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、幅频特性、传输特性曲线、 带宽的测量方法； 3、了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度 漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（最大差模输入电压、最大共模输入电压、最大输出电流、最大电源电压等）的基本概念； 4、了解运放调零和相位补偿的基本概念； 5、掌握利用运算放大器设计各种运算功能电路的方法及实验测量技能。 二、预习思考： 1、查阅741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释 参数含义。

2、 设计一个反相比例放大器，要求：|A V |=10，Ri>10K Ω，将设计过程记录在预习报告上； （1） 仿真原理图 （2） 参数选择计算 因为要求|A v |=10，即|V 0/V i |= |-R f /R 1|=10,故取R f =10R 1,.又电阻应尽量大些，故取：R 1=10k Ω，Rk=100 k Ω, R L =10 k Ω （3） 仿真结果 图中红色波形表示输入，另一波形为输出，通过仿真可知|V 0/V i |=9.77≈10，仿真正确。 3、 设计一个电路满足运算关系U O = -2U i1 + 3U i2

第八章 集成运算放大器及应用

第八章 集成运算放大器及应用 §8.1 知识点归纳 一、通用集成运放的特点 集成运放（OA ）是模拟IC 中最重要的品种。它是一个以差动放大器作输入级的高增益直接耦合电压放大器，一般具有很高的输入电阻和很低的输出电阻的特点。 通用集成运放741电路分析（图8-3）： ·输入级：CC-CB 差放（41~T T ），有源负载（75~T T ），恒流源偏置（98~T T ） ·第一隔离级：射极输出器（16T ） ·中间高增益级：共射组态（17T ），有源负载（12T ，a T 13） ·第二隔离级：射级输出器（a T 24），有源负载（12T ，b T 13） ·输出级：NPN-PNP 互补OCL 电路（14T ，18T ），克服交越失真的偏置（15T ，23T ） ·保护电路：（1）输出保护电路（19T ，20T ） （2）中间级保护电路（22T ，21T ），20T 工作时，启动该电流源对16T 提供保护。 相位补偿电路：内部电路中唯一的电容具有单位增益补偿功能，使741在闭环增益为1时仍不会自激。 二、集成OA 的主要指标 ·开环增益vd A ，一般在80~120dB 。 ·差模输入电阻id R ，数十6k ~10M ΩΩ。 ·输入失调电压IO v 及其温度系数T V IO d d 。 ·输入失调电流IO I 及其温度系数d d IO I T 。 两个失调参数是衡量高精度运放的指标。 ·电源电压：一般在36V 以下。有双电源和单电源运放之分。“轨到轨”运放是指最 大输出几乎等于电源电压的运放。低电压工作运放是手持通信设备所需的品种。 ·增益带宽积G BW ：指频率升高使1=vd A 时的频率值。射频运放的G BW 可高达1GHz 以上。G BW 是衡量运放放大高频小信号能力的参数。 ·转换速度SR ：运放对输入大信号的上升沿和下降沿的响应速度。SR 是衡量运放对 高速信号处理的能力，高速OA 的SR 可达到4000V/s μ。 三、理想运放及理想运放分析法 1．集成OA 具有vd A 、id R 极大，0R 很小的接近理想电压放大器的特点。 在OA 负反馈应用电路中，往往满足深负反馈条件。故在分析这类应用电路时，把OA 视为“理想运放”。分析理想运放应用电路时，可采用理想运放满足的“虚短路（-+=V V ）”和“虚开路（0==-+I I ）”的条件。 2．运放的两种基本负反馈放大器 采用理想运放分析法可获得运放同相和反相放大器的一些指标。总结为表8-2。 表8-2 反相放大器与同相放大器比较

运算放大器在实际中的应用

运算放大器在实际中的应用 广西大学电气工程学院摘要：运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,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。 关键词：结构组成，工作原理，基本原理电路,实际应用 The application of Operational amplifier in practice Abstract：Operational amplifier is one of the most widely used devices, when external access different linear or nonlinear components of input and negative feedback circuit, can flexibly implement specific function. In the aspects of linear composition proportion, addition, subtraction, integral, differential, logarithm, simulation operation circuit. Keywords：structure ，working principle，The basic principle of the circuit ，The practical application 绪论：模拟运算放大器从诞生至今，已有40多年的历史了。运算放大器最早被设计出来的目的是用来进行加、减、微分、积分的模擬数学运算，因此被称为“运算放大器。直流放大电路在工业技术领域中，特别是在一些测量仪器和自动化控制系统中应用非常广泛。如在一些自动控制系统中，首先要把被控制的非电量（如温度、转速、压力、流量、照度等）用传感器转换为电信号，再与给定量比较，得到一个微弱的偏差信号。因为这个微弱的偏差信号的幅度和功率均不足以推动显示或者执行机构，所以需要把这个偏差信号放大到需要的程度，再去推动执行机构或送到仪表中去显示，从而达到自动控制和测量的目的。因为被放大的信号多数变化比较缓慢的直流信号，分析交流信号放大的放大器由于存在电容器这样的元件，不能有效地耦合这样的信号，所以也就不能实现对这样信号的放大。能够有效地放大缓慢变化的直流信号的最常用的器件是运算放大器。 运算放大器最早被发明作为模拟信号的运算（实现加减乘除比例微分积分等）单元，是模拟电子计算机的基本组成部件，由真空电子管组成。目前所用的运算放大器，是把多个晶体管组成的直接耦合的具有高放大倍数的电路，集成在一块微小的硅片上。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。 一、运算放大器的结构组成和工作原理 运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。

运算放大器在电路中发挥重要的作用

运算放大器在电路中发挥重要的作用，其应用已经延伸到汽车电子、通信、消费等各个领域，并将在支持未来技术方面扮演重要角色。在运算放大器的实际应用中，设计工程师经常遇到诸如选型、供电电路设计、偏置电路设计、PCB设计等方面的问题。在电子工程专辑网站举行的《运算放大器应用设计》专题讨论中，圣邦微电子有限公司总裁张世龙先生应邀回答与工程师进行互动。我们也基于此专题讨论，总结出了运算放大器应用设计的几个技巧，以飨读者。 一、如何实现微弱信号放大？ 传感器+运算放大器+ADC+处理器是运算放大器的典型应用电路，在这种应用中，一个典型的问题是传感器提供的电流非常低，在这种情况下，如何完成信号放大？张世龙指出，对于微弱信号的放大，只用单个放大器难以达到好的效果，必须使用一些较特别的方法和传感器激励手段，而使用同步检测电路结构可以得到非常好的测量效果。这种同步检测电路类似于锁相放大器结构，包括传感器的方波激励，电流转电压放大器，和同步解调三部分。他表示，需要注意的是电流转电压放大器需选用输入偏置电流极低的运放。另外同步解调需选用双路的SPDT模拟开关。 另有工程师朋友建议，在运放、电容、电阻的选择和布板时，要特别注意选择高阻抗、低噪声运算和低噪声电阻。有网友对这类问题的解决也进行了补充，如网友“1sword”建议： 1)电路设计时注意平衡的处理，尽量平衡，对于抑制干扰有效，这些在美国国家半导体、BB(已被TI收购)、ADI等公司关于运放的设计手册中均可以查到。 2)推荐加金属屏蔽罩，将微弱信号部分罩起来(开个小模具)，金属体接电路地，可以大大改善电路抗干扰能力。 3)对于传感器输出的nA级，选择输入电流pA级的运放即可。如果对速度没有多大的要求，运放也不贵。仪表放大器当然最好了，就是成本高些。 4)若选用非仪表运放，反馈电阻就不要太大了，M欧级好一些。否则对电阻要求比较高。后级再进行2级放大，中间加入简单的高通电路，抑制50Hz干扰。 二、运算放大器的偏置设置 在双电源运放在接成单电源电路时，工程师朋友在偏置电压的设置方面会遇到一些两难选择，比如作为偏置的直流电压是用电阻分压好还是接参考电压源好？有的网友建议用参考电压源，理由是精度高，此外还能提供较低的交流旁路，有的网友建议用电阻，理由是成本低而且方便，对此，张世龙没有特别指出用何种方式，只是强调双电源运放改成单电源电路时，如果采用基准电压的话，效果最好。这种基准电压使系统设计得到最小的噪声和最高的PSRR。但若采用电阻分压方式，必须考虑电源纹波对系统的影响，这种用法噪声比较高，PSRR比较低。 三、如何解决运算放大器的零漂问题？

第一章 集成运算放大器测试题

第一章 集成运算放大器自测题 一、填空题 二、分析计算题 1、某运算放大器电路如图1所示，运算放大器为理想的，且电阻值R 为已知，设输入信号为s v 。试问： （1）当输入信号s v 仅接在端口A 处，端口B 接地，试求该放大器的电压增益 s o v v G = ，从A 点看进去的输入阻抗i R ，输出阻抗o R 分别为多少？ （2）当输入信号s v 仅接在端口B 处，端口A 接地，试求该放大器的电压增益 s o v v G = ，从B 点看进去的输入阻抗i R ，输出阻抗o R 分别为多少？ （3）当输入信号s v 跨接在端口A 、B 处时，且要求s v 信号A 端为正，B 端为负，

试求该放大器的电压增益s o v v G =，从A 、B 点看进去的输入阻抗i R ，输出阻抗o R 分别为多少？ R 20o v 2、在图2所示的运算放大器电路中，假设运算放大器试理想的，并且各电阻为已知值。 （1）试写出输出函数的表达式（要求有过程）。 （2）试求图中所示的输入阻抗i R 和输出阻抗o R 。 1 v 2 v o 3、米勒积分器电路如图3（a ）所示，且初始输入电压和输出电压均为0，时间常数为mS RC 1==τ 。若输入的波形如图3（b ）所示，试画出输出的波形（要求坐标对齐并标明数值）。 o v 图3 i v 4、图4所示的电路为浮动负载（两个连接端都没接地的负载提供电压），这在电 源电路中有很好的应用性，假设运算放大器是理想的。 （1）当节点A 输入峰峰值为1V 的正弦波i v 时，试画出节点B 、节点C 对地时

的电压波形，并画出o v 的波形。 (2)电压增益 i o v v 为多少？ C B 图4 i v 5、图5为实用的单电源供电的自举式同相交流电压放大器电路，假设运算放大器是理想的。已知Ω===K R R R 10431，Ω=K R 502，Ω=M R 15。 F C C C μ10321===，V V CC 15+=。问： (1)放大器的各信号端口的直流电位为多少？电容321C C C 、、的作用是什么？ (2)交流放大倍数 i o v v 为多少，输入阻抗 i R 为多大？ o 6、在图6所示的电路中，比较器的输出电压的最大值为V 10±。试画出个电路 的电压传输特性曲线。 1 o v 图6 2 o v (a) (c) v 2(b) v 33 o i v

第3章 集成运算放大器习题集答案

第3章 集成运算放大器及其应用 一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错) 1.运放的输入失调电压U IO 是两输入端电位之差。( ) 2.运放的输入失调电流I IO 是两端电流之差。( ) 3.运放的共模抑制比c d CMR A A K ( ) 4.有源负载可以增大放大电路的输出电流。( ) 5.在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。( ) 6.运算电路中一般均引入负反馈。（ ） 7.在运算电路中，集成运放的反相输入端均为虚地。（ ） 8.凡是运算电路都可利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。 （ ） 9.各种滤波电路的通带放大倍数的数值均大于1。（ ） 二、选择题 (注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论) 1.集成运放电路采用直接耦合方式是因为 。 A.可获得很大的放大倍数 B .可使温漂小 C.集成工艺难于制造大容量电容 2.通用型集成运放适用于放大 。 A ．高频信号 B. 低频信号 C. 任何频率信号 3.集成运放制造工艺使得同类半导体管的 。 A. 指标参数准确 B. 参数不受温度影响 C ．参数一致性好 4.集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以 。 A ．减小温漂 B. 增大放大倍数 C. 提高输入电阻 5.为增大电压放大倍数，集成运放的中间级多采用 。 A ．共射放大电路 B. 共集放大电路 C ．共基放大电路 6.现有电路：A. 反相比例运算电路 B. 同相比例运算电路 C. 积分运算电路 D. 微分运算电路 E. 加法运算电路 选择一个合适的答案填入空内。 （1）欲将正弦波电压移相＋90O ，应选用 。 （2）欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用 。 （3）欲实现A u ＝－100的放大电路，应选用 。 （4）欲将方波电压转换成三角波电压，应选用 。

集成运算放大器的应用实验报告

集成运算放大器的应用实验报告 【摘要】： 本题目关于放大器设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预 设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块 均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电 路要求。 【关键字】：运算放大器LM324、三角波信号发生器、加法器、滤波器、比较器 一、设计任务 使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1（a ），实现下述功能： 使用低频信号源产生 ， 的正弦波信号， 加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加 入由自制振荡器产生的信号uo1， uo1 如图1（b ）所示， T1=，允许T1有±5%的误差。 （a ） （b ） 图中要求加法器的输出电压ui2=10ui1+uo1。ui2 经选频滤波器滤除uo1 频率分量，选 出f0 信号为uo2，uo2 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。uo2 信 号再经比较器后在1kΩ 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压uo3。 电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给。不得使用额外电源和其它型号 运算放大器。 要求预留ui1、ui2、uo1、uo2 和uo3 的测试端子。 二、设计方案 1、 三角波发生器 由于用方波发生器产生方波，再经过积分电路电路产生三角波需要运用两个运算放大器，而LM324只有四个运算放大器，每个电路运用一个，所以只能用一个运算放大器产生三 角波。同时由于器件不提供稳压二极管，所以电阻电容的参数必须设计合理，用直流电 压源代替稳压管。对方波放生电路进行分析发现，如果将输出端改接运放的负输入端， 出来的波形近似为三角波。电路仿真如下图所示： 2、 加法器 由于加法器输出11210o i i u u u += ，根据《模拟电子技术》书上内容采用求和电路，电路如 下所示： 3、 滤波器 由于正弦波信号1i u 的频率为500Hz ，三角波1o u 的频率为2KHz ，滤波器需要滤除1o u ，所 以采用二阶的有源低通滤波器。电路仿真如下图： 4、 比较器 由于单门限电压比较器的抗干扰能力差，所以采用迟滞比较器，电路仿真如图所示： 三、电路设计及理论分析: 1、 总电路图: 2、 三角波发生器：

运算放大器应用电路的设计与制作

运算放大器应用电路的设计与制作 一．实验目的 1.掌握运算放大器和滤波电路的基本工作原理； 2.掌握运用运算放大器实现滤波电路的原理方法； 3.会用Multisim10对电路进行仿真分析； 二．实验内容 1.讲解运算放大器和滤波电路的基本工作原理； 2.讲解用运算放大器实现滤波电路的原理方法； 3.用Multisim10对二阶有源低通滤波电路进行仿真分析； 三．实验仪器 1.支持Win2000/2003/Me/XP/vista的PC机； 2.Multisim10软件; 四．实验原理 (一）运算放大器 1.原理 运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,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。 运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。 图1运算放大器的特性曲线图2运算放大器输入输出端图示

图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。如图2所示。U -对应的端子为“-”，当输入U -单独加于该端子时，输出电压与输入电压U -反相，故称它为反相输入端。U +对应的端子为“＋”，当输入U +单独由该端加入时，输出电压与U +同相，故称它为同相输入端。 输出：U 0= A(U +-U -) ； A 称为运算放大器的开环增益（开环电压放大倍数）。 在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到: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化参数。 2.理想运放在线性应用时的两个重要特性 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”。 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。 3. 运算放大器的应用 (1)比例电路 所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路，比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。 (a) 反向比例电路 反向比例电路如图3所示，输入信号加入反相输入端: 图3反向比例电路电路图 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： i 1 f O U R R U -=

电路第一章习题解答

第一章 1．由某元件一端流入该元件的电荷量为q =（6 t 2－12 t ）mC ，求在t =0和t =3s 时由该端流入该元件的电流i 。 解: ()t i = dt dq = ( )dt t t d 1262-()mA 1212-=t ()mA ,0时s t =∴ i () t 0 =t =mA 12- ,3时s t =∴ i ()t 3=t =3mA 241212=-? 2．由某元件一端流入该元件的电流为 i =6 t 2－2 t A ，求从t =1s 到t =3s 由该端点流入该元件的电荷量。 解: ()= t i dt dq ][()?=∴2 1 21,t t dt t i t t q () ?-= 2 1 262 t t dt t t () 21 2 32t t t t -= 从t=1s 到t=3s,由该端流入的电荷量为 ][3,1q =() 1233222331 2 3?--?=-t t ()C 441=+ 3．一个二端元件的端电压恒为6V ，如果有3A 的恒定电流从该元件的高电位流向低电位，求（a ）元件吸收的功率；（b ）在2s 到4s 时间内元件吸收的能量。 解:()1元件吸收功率W p 1836=?= ()2在2s 到4s 时间内元件吸收的能量 ()dt t dw p = ][21,t t w ∴()?=2 1t t dt t p []4,2w ()J dt 3624181842 =-== ? 4．一个二端元件吸收的电能w 如图题1-4所示。如果该元件的电流和电压为关联参考方向，

且A π1000 cos 1.0t i =，求在t =1ms 和t =4ms 时元件上的电压。 13 10 图题1-4 解: dt dw p = 又ui p = i dt dw u = ∴ 在()ms t 20-=时 ()mJ t w 5= ()V t i i dt dw u π1000cos 1.05 5= ==∴ ()V u t 5010 1000cos 1.05 3 1 -=?= ∴-= 在()ms t 82-=时 ()22 810 1310---=-t w ()mJ t w 92 1 += ()V t t i dt dw u ππ1000cos 51000cos 1.021 ===∴ () ()V u t 510 41000cos 5 3 4 =??= ∴-=π 5．求图题1-5中各电源所提供的功率。 2A 6V -9V (a) (b) (c) (d)

【电工学期末考试习题】第12章 集成运算放大器 习题参考答案

第12章 集成运算放大器 习题参考答案 一、填空题： 1. 理想运放同相输入端和反相输入端的“虚短”指的是 同相输入端与反相输入端两点电位相等，在没有短接的情况下出现相当于短接时的现象。 2. 将放大器 输出信号 的全部或部分通过某种方式回送到输入端，这部分信号叫做 反馈 信号。使放大器净输入信号减小，放大倍数也减小的反馈，称为 负 反馈；使放大器净输入信号增加，放大倍数也增加的反馈，称为 正 反馈。放大电路中常用的负反馈类型有 并联电压 负反馈、 串联电压 负反馈、 并联电流 负反馈和 串联电流 负反馈。 3. 若要集成运放工作在线性区，则必须在电路中引入 负 反馈；若要集成运放工作在非线性区，则必须在电路中引入 开环 或者 正 反馈。集成运放工作在线性区的特点是 输入电流 等于零和 输出电阻 等于零；工作在非线性区的特点：一是输出电压只具有 高电平、低电平两种稳定 状态和净输入电流等于 零 ；在运算放大器电路中，集成运放工作在 线性 区，电压比较器集成运放工作在 非线性 区。 4. 集成运放有两个输入端，称为 同相 输入端和 反相 输入端，相应有 同相输入 、 反相输入 和 双端输入 三种输入方式。 5. 放大电路为稳定静态工作点，应该引入 直流 负反馈；为提高电路的输入电阻，应该引入 串联 负反馈；为了稳定输出电压，应该引入 电压 负反馈。 6. 理想运算放大器工作在线性区时有两个重要特点是“虚短”和 “虚断” 。 三、选择题：（每小题2分，共16分） 1.集成运算放大器能处理（ C ）。 A 、直流信号； B 、交流信号； C 、交流信号和直流信号。 2. 为使电路输入电阻高、输出电阻低，应引入（ A ）。 A 、电压串联负反馈； B 、电压并联负反馈； C 、电流串联负反馈； D 电流并联负反馈。 3. 在由运放组成的电路中，运放工作在非线性状态的电路是（ D ）。 A 、反相放大器； B 、差值放大器； C 、有源滤波器； D 、电压比较器。 4. 集成运放工作在线性放大区，由理想工作条件得出两个重要规律是（ C ）。 A 、U ＋＝U －＝0，i ＋＝i －； B 、U ＋＝U －＝0，i ＋＝i －＝0； C 、U ＋＝U －，i ＋＝i －＝0； D 、U ＋＝U －＝0，i ＋≠i －。 5．分析集成运放的非线性应用电路时，不能使用的概念是（B ）。 A 、虚地； B 、虚短； C 、虚断。 6. 集成运放的线性应用存在（C ）现象，非线性应用存在（B ）现象。 A 、虚地； B 、虚断； C 、虚断和虚短。 7. 理想运放的两个重要结论是（B ）。 A 、虚短与虚地； B 、虚断与虚短； C 、断路与短路。 8. 集成运放一般分为两个工作区，它们分别是（B ）。 A 、正反馈与负反馈； B 、线性与非线性； C 、虚断和虚短。 四、问答题： 1. 集成运放一般由哪几部分组成？各部分的作用如何？ 答：集成运放一般输入级、输出级和中间级及偏置电路组成。输入级一般采用差动放大电路，以使运放具有较高的输入电阻及很强的抑制零漂的能力，输入

运算放大器的作用

运算放大器在电路中发挥重要的作用 运算放大器在电路中发挥重要的作用，其应用已经延伸到汽车电子、通信、消费等各个领域，并将在支持未来技术方面扮演重要角色。在运算放大器的实际应用中，设计工程师经常遇到诸如选型、供电电路设计、偏置电路设计、PCB设计等方面的问题。在电子工程专辑网站举行的《运算放大器应用设计》专题讨论中，圣邦微电子有限公司总裁张世龙先生应邀回答与工程师进行互动。我们也基于此专题讨论，总结出了运算放大器应用设计的几个技巧，以飨读者。一、如何实现微弱信号放大？ 传感器+运算放大器+ADC+处理器是运算放大器的典型应用电路，在这种应用中，一个典型的问题是传感器提供的电流非常低，在这种情况下，如何完成信号放大？张世龙指出，对于微弱信号的放大，只用单个放大器难以达到好的效果，必须使用一些较特别的方法和传感器激励手段，而使用同步检测电路结构可以得到非常好的测量效果。这种同步检测电路类似于锁相放大器结构，包括传感器的方波激励，电流转电压放大器，和同步解调三部分。他表示，需要注意的是电流转电压放大器需选用输入偏置电流极低的运放。另外同步解调需选用双路的SPDT模拟开关。 另有工程师朋友建议，在运放、电容、电阻的选择和布板时，要特别注意选择高阻抗、低噪声运算和低噪声电阻。有网友对这类问题的解决也进行了补充，如网友“1sword”建议： 1)电路设计时注意平衡的处理，尽量平衡，对于抑制干扰有效，这些在美国国家半导体、BB(已被TI收购)、ADI等公司关于运放的设计手册中均可以查到。 2)推荐加金属屏蔽罩，将微弱信号部分罩起来(开个小模具)，金属体接电路地，可以大大改善电路抗干扰能力。 3)对于传感器输出的nA级，选择输入电流pA级的运放即可。如果对速度没有多大的要求，运放也不贵。仪表放大器当然最好了，就是成本高些。 4)若选用非仪表运放，反馈电阻就不要太大了，M欧级好一些。否则对电阻要求比较高。后级再进行2级放大，中间加入简单的高通电路，抑制50Hz干扰。二、运算放大器的偏置设置

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=10M 2. 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+=V i，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A vf，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）

集成运算放大器的应用

集成运算放大器的应用 一、设计要求： 使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图如图12（a ），实现下述功能： 使用低频信号源产生.sin ()i u f t V π=10012，0500f Hz =的正弦波信号，加至加法器输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图12（b ）所示， .105T ms =，允许1T 有%5±的误差。 （a ） 2 -2 1 （b ） 图12 图中要求加法器的输出电压21110i i o u u u =+。2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ，2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。2o u 信号再经比较器在1K Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。 电源选用±12V 和±5V 两种单电源，由稳压电源供给。不得使用额外电源和其它型号运算放大器。要求预留1i u 、2i u 、1o u 、2o u 和3o u 的测试端子，以方便测试。 二、原理框图：

原理框图说明： 图中要求加法电路的输出电压21110i i o u u u =+。2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ，2o u 为峰-峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。2o u 信号再经比较器后在1 K Ω 负载上得到峰-峰值为2V 的输出电压3o u 。 三、实验设备及元器件： 直流稳压电源，低频信号发生器，面包板，LM324，电阻、电容若干 四、实验原理： 本次实验主要是考察运算放大器的应用，模拟电路知识的掌握。利用LM324中的4个运算放大器分别设计三角波发生电路，加法器电路，滤波电路以及比较器电路。利用电阻和电容将12V DC 变成±6V 的电源给运算放大器供电，合理分配运算放大器实现一个信号调制解调的过程。 五、设计步骤： 我们首先将各个模块电路做出来，查看是否正确，在对这些模块电路进行组装，测试总电路，完成电路设计工作。 1.三角波产生器设计。 利用LM324一功放和RC 震荡电路和T=2R5*C1*ln （1+2R3/R1），Uo1=R1/(R1+R2)调试R1和R3得到相关要求参数。三角波产生器仿真电路及实验结果如下：