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1．输入级
输入级是接受微弱电信号、抑制零漂的关键一级，决定整个电路性能指标的优劣。
输入级均采用带恒流源的差分放大器。能有效抑制零漂、具有较高的输入阻抗及可观的电压增益。
2．中间级
主要任务是提供足够的电压增益，又称放大级。采用恒流源负载共发射极放大电路。往往还附有射极跟随器，用以隔离中间级与输出级的相互影响，兼作电位移动。
3．输出级
采用射极（源极）输出器或互补对称电压跟随器组成。
要求：输入阻抗高，输出阻抗低，电压跟随性好。以减小或隔离与中间级的相互影
双列直插式引脚排列规则：将半圆凹口标记置于左方，自下而上逆时针转向可读出各引脚的递增序号。
．图形符号
”表示开环增益极高。 具有较宽的工作电压范围，并且既可采用双电源工作，三、集成运放的性能指标 d v
无反馈时集成运放差模电压增益，称为开环差模增益，记作它等于开环情况下，输出电压与输入差模电压之比。d A v 越大，集成运放性能越好。
IO
当输入电压为零时，为了使放大器输出电压也为零，在输入端外加的补偿电压，IO V 越小，运放性能越好。
”表示开环电压放大倍数为无穷大的理想化条件。
输出特性分为线性区和非线性区（饱和区）。
当运放工作在线性区时，输出电压O V 与输入电压ID V （+-V ）
虚短：理想运放两输入端电位相等，好似短接但不是实际的短接，称为“虚短接”虚断：理想运放两输入端无电流，好似断开但不是实际的断开，称为“虚断开”“虚短”或“虚断”是集成运放特有的极限状态或理想特性。第二节 反馈放大器 一、反馈放大器及其分类
反馈：把放大器输出信号，按一定路径馈送到输入端的过程称为反馈。反馈放大器：施加反馈的放大器称为反馈放大器。
反馈放大器组成：基本放大器（主网络）A 和反馈网络F 构成的闭合环路，．正反馈和负反馈
正反馈：反馈信号f x 的加入使净输入信号i i x x '
>，这种反馈称为正反馈。负反馈：反馈信号f x 的加入使净输入信号i i x x '
<，这种反馈称为负反馈。采用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈。 与i x 同极性，则为正反馈；f x 与i x 反极性，则为负反馈。．直流反馈和交流反馈
．串联反馈与反馈
串联反馈：反馈信号串接于输入回路的方式称为串联反馈。
并联反馈：反馈信号并接于输入回路的方式称为并联反馈。
判断方法：若反馈信号与输入信号一并送到放大管的输入极，则为并联反馈，）。否则，反馈信号送到放大管的非信号输入极，则为串联反馈。如图（
3-1]试判别图示两电路中，前后两级放大器之间是否有反馈。若有反馈，试判别反馈类型。
1）判别级间有无反馈
3-2] 试判别图示各电路的反馈类型。
图（a ）中，反馈信号f v 取自输出电压O v ，净输入电压i f i d v v v v <-=路为电压串联负反馈放大电路。
）中，反馈电压f v 取自输出电流O i ，净输入电压i f i d v v v v <-=，故电路为
二、闭环增益的一般表达式
反馈系数：接入负反馈后，将反馈信号f x 与输出信号o x 之比，定义为反馈系数o f /x x F =
'i i o i f i AFx x Fx x x x -=-=-
)(1i AF /x +
o i o i )(i AFx Ax Fx x A Ax '
-=-== 则负反馈放大器增益的一般表达式： )/(1i o f AF A x /x A +== 引入负反馈后，放大器的闭环放大倍数降低了，且降低开环增益的AF 。反馈深度：（1+AF ）反映了反馈的强弱程度，被称为反馈放大器的反馈深度。）>> 1时， F AF /A AF A A 1/)/(1f =≈+=
说明闭环深度反馈时，增益仅与反馈系数有关，与开环增益无关，由于反馈环节一
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送到集成运放的反相输入端，输出信号I I f F I O ))/((/R R i R i v v A v -=-==与I v 反相，故称为反相放大器。有关，选取阻值稳定、精度高的电阻
馈送到集成运放的同相输入端，输出信号1f I O /1/R R v v A v +==
])()[(I22f I11f O v R /R v R /R v +-=可见，输出电压与输入电压反相，且O v 是两输入信号加权后的负值相加，故称反))(I2I11f v v R /R + )(I2I1v v +-=
I13231f )]/()[v R R R R /R ++
I23221f )]/()[(1v R R R R /R ++ 共同作用时，
})]/([)]I2323I132v R R R v R R +++，则I2I1O v v v +=。
利用虚短和虚断特性可得I I 1R /V i i C ==
??-=-=/v C /t i C /C ()1(d )1(I 输出电压正比于输入电压对时间的积分，负号表示输出电压与输入电压反相。直流输入时，输出电压将随时间线性增长。
设电容上的初始电压等于零（即t = 0时，0=C v ），且输入电压为恒定直流信号
在自动控制系统中，积分电路常用来实现延时、定时和产生各种波形。时间常数
取值越大，延时和定时时间越长，电路的抗干扰性能越强。
根据理想运放的虚短和虚断特性可得F C 1i i i ==，=+v v )d (d f f f f C R t /v C R R i C C -=-=-=输出电压与输入电压的微分成正比，负号表示输出电压与输入电压反相。
比例用于常规（主）调节、并作用于调节过程的始终；积分用于抑制干扰；微分用于快速反应变化趋势并加以抑制。
二、集成运放的非线性应用
：参考电压或基准电压，加在集成运放的同相输入端。：被比较的对象，送到集成运放的反相输入端。
：输出电压反映比较的结果，或为高电平电压、或为低电平电压，以满足后面
和0两种逻辑电平的要求。
集成运放工作于开环状态。其开环增益很高，两个输入电压有微小的差别，0-R I ID <-=-=+v v V v v ，集成运放输出正向饱和电压0-R I ID >-=-=+v v V v v ，集成运放输出负向饱和电压
0，则输入电压
v每次过零时，输出电压v
I
这种比较器称为过零比较器，又称过零检测器。
正向导通，VZ2反向击穿，输出电压
v
O
反向击穿，VZ2正向导通，输出电压
v
O
传输特性如图所示。
此外，还有抗干扰能力很强的迟滞比较器和检测给定范围电压的双限比较器。
将输出信号幅度限制在一定界限内。当信号在限幅界限内，
输入成正比，而信号超过限幅界限时，则其输出等于界限值。
集成运放的开环增益很大，其内部存在寄生电容，使用时，如果引入深度负反馈，使电路无法正常工作。目前大多数集成运放内部已接入相位补偿网络，使用时不必外接补偿电路。
集成运放大多需要正、负双电源供电才能正常工作，但有些场合希望采用单电源，这时可选用允许单电源工作的集成运放，如F324，如果选用双电源运放而必须单电源供电，可采用图示电路。
运放与比较器的用法 NE5532是双极型双运放，剩下的一个不用，可以将它们的输入端全部悬空即可，跟该运放相似的还有LM358、LM324，它们不用的输入端都可以悬空。而对于CMOS运放，由于输入阻抗极高，若将输入端悬空，很容易受干扰，故对于像ICL7642、MC14573这类CMOS 运放，内部用不完的运放，输入端一般要接高电平或地。 1、运放可以连接成为比较输出，比较器就是比较。 2、比较器输出一般是OC，便于电平转换；比较器没有频补，Slew Rate比同级运放大， 但接成放大器易自激。 比较器的开环增益比一般放大器高很多,因此比较器正负端小的差异就引起输出端变化. 3、频响是一方面，另外运放当比较器时输出不稳定，不一定能满足后级逻辑电路的要求。 4、比较器为集电极开路输出，容易输出TTL电平，而运放有饱和压降，使用不便。 关于运算放大器与专用比较器的区别可分为以下几点: 1.比较器的翻转速度快,大约在ns数量级,而运放翻转速度一般为us数量级(特殊高速运放 除外); 2.运放输入可以接成负反馈电路,而比较器不能使用负反馈,虽然比较器也有同相和反相两 个输入端,但因为其内部没有相位补偿电路,如果输入负反馈,电路不能稳定工作,内部无相位补偿电路.这也是比较器比运放速度快的原因. 3.运放的初级一般采用推挽电路,双极性输出,而多数比较器输出极为集电级开路结构,所 以需要上拉电阻,单极性输出,容易和数字电路连接. 加法器和减法器就是用运算放大器搭的运算电路. 电压比较器 电压比较器可以看作是放大倍数接近―无穷大‖的运算放大器。 电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)： 当‖＋‖输入端电压高于‖－‖输入端时，电压比较器输出为高电平； 当‖＋‖输入端电压低于‖－‖输入端时，电压比较器输出为低电平； 电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。 简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此我们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有：滞回比较器和窗口比较器。 运放，是通过反馈回路和输入回路的确定―运算参数‖，比如放大倍数，反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。而比较器则不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平。电压比较器输入是线性量，而输出是开关（高低电平）量。一般应用中，有时也可以用线性运算放大器，在不加负反馈的情况下，构成电压比较器来使用。
运算放年夜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。在阐发它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头年夜。为此自己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，看完后有所斩获。 遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放年夜器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比方这是一个同向放年夜器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出V o=(1+Rf)Vi，那是一个反向放年夜器，然后得出Vo=Rf*V i……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！偶曾面试过至少100个以上的年夜专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放年夜器电路阐发得一点不错的没 有超出10个人！其它专业结业的更是可想而知了。 今天，芯片级维修教各位战无不堪的两招，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”，不过要把它运用得入迷入化，就要有较深厚的功底了。 虚短和虚断的概念 由于运放的电压放年夜倍数很年夜，一般通用型运算放年夜器的开环电压放年夜倍数都在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缺乏1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放年夜倍数越年夜，两输入真个电位越接近相等。
“虚短”是指在阐发运算放年夜器处于线性状态时，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。显然不克不及将两输入端真正短路。 由于运放的差模输入电阻很年夜，一般通用型运算放年夜器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入真个电流往往缺乏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，且输入电阻越年夜，两输入端越接近开路。“虚断”是指在阐发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。显然不克不及将两输入端真正断路。 在阐发运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘失落什么同向放年夜、反向放年夜，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘失落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年夜器（其实在维修中和年夜大都设计过程中，把实际放年夜器当作理想放年夜器来阐发也不会有问题）。 好了，让我们抓过两把“板斧”“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了。 令狐采学
1. 功能及应用：主要用来判断输入信号电位之间的相对大小，它至少有两个输入端及一个输出端，通常用一个输入端接被比较信号U i，另一个则接基准电压V R定门限电压(或称阀值)的U T。输出通常仅且仅有二种可能即高、低二电平的矩形波，应用于模－数转换，波形产生及变换，及越限警等。 2. 运放的工作状态：开环和正反馈应用：运放在线性运用时，由于开环增益一般在105以上，所以其对应的输入的线性范围很小，U i数量级，为了拓宽其线性范围就必须引入负反馈，降低其开环增益。而比较器则希望其输入的线性范围越小越好(即比较灵敏度越高)采用开环或使开环增益更高的正反馈应用。在这儿有必要重复展现运放开环电压传输特性。见图8.2.1，请注意横、纵坐标标度的不同 (1) 从途中可化称 (2) 若U i发出变化，使Uo从负波饱和值突变到正饱和值，只在经过极窄的线性区 时，才遵循在线性工作时才特有的“虚短”，其它时刻“虚短”不复存在。 (3) 若横坐标采用与纵坐标相同的标尺，则线性部分特性与纵轴合拢。 (4) 若用正反馈使Aod↑，则可缩短状态的转换时间。 3. 分类： (1) 单限比较器
(2) 迟滞比较器(Schmitt) (3) 双限比较器(窗口比较器) 二. 单限比较器 1. U i与U R分别接运放两输入端的开环串接比较器，见图8. 2.2 ΔU i>U R Uo=+Uom ΔU i运放与比较器的本质区别
谈谈运放与比较器的本质区别 2018-10-05 02:32 来源：电子元件技术网 概述 运算放大器和比较器无论外观或图纸符号都差不多，那么它们究竟有什么区别，在实际应用中如何区分？今天我来图文全面分析一下，夯实大家的基础，让工程师更上一层楼。 先看一下它们的内部区别图：
从内部图可以看出运算放大器和比较器的差别在于输出电路。运算放大器采用双晶体管推挽输出，而比较器只用一只晶体管，集电极连到输出端，发射极接地。 比较器需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻，该上拉电阻相当于晶体管的集电极电阻。 运算放大器可用于线性放大电路（负反馈），也可用于非线性信号电压比较（开环或正反馈）。 电压比较器只能用于信号电压比较，不能用于线性放大电路（比较器没有频率补偿）。 两者都可以用于做信号电压比较，但比较器被设计为高速开关，它有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。 运算放大器 做为线性放大电路，我这里就不多说了（以后有需要单独讨论放大器），这个在主板电路图很常见，一般用于稳压电路，使用负反馈电路它与晶体管配合相当于一个三端稳压器，但使用起来更灵活。如下图：
在许多情况下，需要知道两个信号中哪个比较大，或一个信号何时超出预设的电压（用作电压比较）。用运算放大器便可很容易搭建一个简单电路实现该功能。当V＋电压大于V－电压时，输出高电平。当V＋电压小于V－电压时，输出低电平。如下图： 分析一下电路，2．5v经电阻分压得到1V输入到V－端，当总线电压正常产生1．2v时，输入到V＋，此时V＋电压比V－电压高，输出一个高电平到CPU电源管理芯片的EN开启脚。如果总线电压没输出或不正常少于1v，此时V＋电压比V －电压低，输出低电平。 电压比较器
所有的运算放大器都可用作电压比较器的芯片。常见的有LM324 LM358 uA741 TL081\2\3\4 OP07 OP27，这些都可以做成电压比较器（不加负反馈）。LM339、LM393是专业的电压比较器，切换速度快，延迟时间小，可用在专门的电压比较场合，其实它们也是一种运算放大器。 1.最主要的区别是输出结构。比较器往往是集电极开路输出，这样可以多个比较器的输出并联，构成与门，这叫“线与”。而运放通常是推挽输出，输出端不能并联。 2.比较器的输出要加上拉电阻，运放的输出不需要加。 3.比较器工作在开环或者正反馈状态，一般不会自激。运放工作一般工作在负反馈状态，而开环或正反馈的时候需要加补偿电路，否则容易自激。 4.精密运放的开环增益很高，120dB左右。普通运放和比较器则不是很高，60dB左右。 5.运放工作一般工作在线性状态，内部结构决定了它非线性失真比较小。比较器工作在开关状态，如果用做线性放大的话，不能保证失真度。 比较器和运放虽然在电路图上符号相同，但这两种器件确有非常大的区别，一般不可以互换，区别如下: 1、比较器的翻转速度快，大约在ns数量级，而运放翻转速度一般为us数量级(特殊的高速运放除外)。 2、运放可以接入负反馈电路，而比较器则不能使用负反馈，虽然比较器也有同相和反相两个输入端，但因为其内部没有相位补偿电路，所以，如果接入负反馈，电路不能稳定工作。内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快很多的主要原因。 3、运放输出级一般采用推挽电路，双极性输出。而多数比较器输出级为集电极开路结构，所以需要上拉电阻，单极性输出，容易和数字电路连接。 补充:比较器工作在非线性条件下,强调的是翻转速度,放大器用于放大,比较注重的是线性.当用比较器作放大时会发现放大输出失真,即使放大负反馈较深也非常明显,而用运放做比 较器时,会发现翻转速度不够. 运放可以做比较器，同时也可以作为放大器，比较器只能做比较器。
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+-比较器工作原理及应用
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。 什么是电压比较器 简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。VA和VB的变化如图1(b)所示。在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。在这种情况下，Vout 的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB>VA 时，Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。 如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。输出电平变化与VA、VB的输入端有关。
图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。VB>VA时，Vout输出饱和负电压。 如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。 比较器的工作原理 比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
常见电压比较器分析比较 电压比较器通常由集成运放构成，与普通运放电路不同的是，比较器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号，运放就会进入非线性区，属于集成运放的非线性应用范围。在分析比较器时，虚断路原则仍成立，虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。?? 一、零电平比较器(过零比较器) 电压比较器是将一个模拟输入信号ui与一个固定的参考电压UR进行比较和鉴别的电路。 参考电压为零的比较器称为零电平比较器。按输入方式的不同可分为反相输入和同相输入两种零电位比较器，如图1(a)、(b)所示
图1 过零比较器 (a)反相输入；(b)同相输入 通常用阈值电压和传输特性来描述比较器的工作特性。 阈值电压(又称门槛电平)是使比较器输出电压发生跳变时的输入电压值，简称为阈值，用符号UTH表示。 估算阈值主要应抓住输入信号使输出电压发生跳变时的临界条件。这个临界条件是集成运放两个输入端的电位相等(两个输入端的电流也视为零)，即U+=U–。对于图1(a)电路，U–=Ui, U+=0, UTH=0。
传输特性是比较器的输出电压uo与输入电压ui在平面直角坐标上的关系。 画传输特性的一般步骤是：先求阈值，再根据电压比较器的具体电路，分析在输入电压由最低变到最高(正向过程)和输入电压由最高到最低(负向过程)两种情况下，输出电压的变化规律，然后画出传输特性。 二、任意电平比较器(俘零比较器) 将零电平比较器中的接地端改接为一个参考电压UR(设为直流电压)，由于UR的大小和极性均可调整，电路成为任意电平比较器或称俘零比较器。
图2 任意电平比较器及传输特性 (a)任意电平比较器；(b)传输特性 图 3 电平检测比较器信传输特性 (a)电平检测比较器；(b)传输特性 电平电压比较器结构简单，灵敏度高，但它的抗干扰能力差。也就是说，如果输入信号因干扰在阈值附近变化时，输出电压将在高、低两
第8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：一是差模输入电压相同，称为“虚短”；二是输入电流为零，称为“虚断”。 二、判断题： 1. 放大电路一般采用的反馈形式为负反馈。（对） 5. 电压比较器的输出电压只有两种数值。（对） 6. 集成运放未接反馈电路时的电压放大倍数称为开环电压放大倍数。（对） 7. “虚短”就是两点并不真正短接，但具有相等的电位。（对） 8. “虚地”是指该点与接地点等电位。（对） 三、选择题：（每小题2分，共16分） 1. 理想运算放大器的开环放大倍数A U0为（A），输入电阻为（A），输出电阻为（B）。 A、∞； B、0； C、不定。 2. 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。 3. 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。 4. 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。
许多人偶尔会把运算放大器当比较器使用。一般而言，当您只需要一个简 单的比较器，并且您在四运算放大器封装中还有一个“多余”的运算放大器时，这种做法是可行的。只是运算放大器需要相位补偿才能运行，因而把运算放大 器用作比较器时其速度会非常低，但是如果对速度要求不高，则运算放大器可 以满足需求。偶尔会有人问到我们运算放大器的这种使用方法，因为他们发现 这种方法有时有效，有时却不如人们预期的那样效果好。为什么会出现这种情 况呢？ 许多运算放大器都在输入端之间有电压钳位，其大多数一般都使用背靠背 二极管（有时使用两个或者更多的串联二极管）来实施。这些二极管保护输入 晶体管免受其基极结点反向击穿的损害。许多IC工艺在差动输入约为6V时便 会出现击穿，这会极大地改变或者损坏晶体管。图1显示了NPN输入级，D1和 D2提供了这种保护功能。 图1 在大多数常见运算放大器应用中，输入电压均约为零伏，根本无法开启这些二极管。但是很明显，对于比较器的运行而言，这种保护便成了问题。在一 个输入拖拽另一个输入（以一种讨厌的方式拉其电压）以前，差动电压范围 （约0.7V）受限。尽管如此，我们还是可以把运算放大器用作比较器。但是， 在我们这样做时必须小心谨慎。在一些电路中，这种做法可能是完全不能接受的。问题是我们（包括其他运算放大器厂商）并没有总是说明这些钳位的存在，即使有所说明，可能也不会做详细的解释或者阐述。也许我们应该说：“用作 比较器时，请小心谨慎！”产品说明书的作者们通常也只是假设您肯定会把运 算放大器当作运算放大器用。 TI在美国亚利桑那州图森产品部召开了一个会议，会议决定，TI以后将会更加清楚地说明这种情况。但是，现在已经生产出来的运算放大器怎么办呢？ 下列指导建议可能会对您有所帮助： 一般而言，双极NPN晶体管运算放大器都有输入钳位，例如：OP07、
电压比较器（以下简称比较器）就是一种常用得集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F 变换电路、 A ／D 变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用得电压比较器。 什么就是电压比较器 简单地说，电压比较器就是对两个模拟电压比较其大小（也有两个数字电压比较得，这里不介绍）,并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。图1（a）就是比较器，它有两个输入端：同相输入端（“ + ” 端）及反相输入端（“一”端）,有一个输出端Vou t （输出电平信号）。另外有电源V+ 及地（这就是个单电源比较器），同相端输入电压VA,反相端输入VB。V A与VB得变化如图1（b ）所示。在时间0~ t 1时,V A > V B ;在上1?t 2时,V B > VA ;在上2~t3时,V A> VB。在这种情况下，Vo u t得输出如图1 （c）所示：V A>VB 时，Vou t输出高电平（饱与输出）；V B >V A时，V o u t输出低电平。根据输出电平得高低便可知道哪个电压大.
如果把V A 输入到反相端，V E 输入到同相端，VA 及V B 得电压变化仍然如图1(b)所示则Vout 输出如图1(d )所示.与图 1 (c )比较,其输出电平倒了一下。输出电平变化与 VA 、VE 得输入 端有关。 图2⑻就是双电源(正负电源)供电得比较器?如果它得 VA 、VB 输入电压如图1 (b )那样，它得输出特性如图2(b)所示。VB > V A 时,Vou t 输出饱与负电压。 国1 ■KT \ I V 咚庄
第三章集成运放电路 一、填空题 1、（3-1，低）理想集成运放的A ud= ，K CMR= 。 2、（3-1，低）理想集成运放的开环差模输入电阻ri= ，开环差模输出电阻ro= 。 3、（3-1，中）电压比较器中集成运放工作在非线性区，输出电压Uo只有或两种的状态。 4、（3-1，低）集成运放工作在线形区的必要条件是___________ 。 5、（3-1，难）集成运放工作在非线形区的必要条件是__________，特点是___________，___________。 6、（3-1，中）集成运放在输入电压为零的情况下，存在一定的输出电压，这种现象称为__________。 7、（3-2，低）反相输入式的线性集成运放适合放大 (a.电流、b.电压) 信号，同相输入式的线性集成运放适合放大 (a.电流、b.电压)信号。 8、（3-2，中）反相比例运算电路组成电压（a.并联、b.串联）负反馈电路，而同相比例运算电路组成电压（a.并联、b.串联）负反馈电路。 9、（3-2，中）分别选择“反相”或“同相”填入下列各空内。 （1）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。 （2）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。 （3）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。 （4）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。 10、（3-2，难）分别填入各种放大器名称 （1）运算电路可实现A u＞1的放大器。 （2）运算电路可实现A u＜0的放大器。 （3）运算电路可将三角波电压转换成方波电压。 （4）运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均大于零。 （5）运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均小于零。 11、（3-3，中）集成放大器的非线性应用电路有、等。 12、（3-3，中）在运算电路中，运算放大器工作在区；在滞回比较器中，运算放大器工作在区。 13、（3-3，中）_________和_________是分析集成运算放大器线性区应用的重要依据。
运放与比较器的区别 运算放大器和比较器如出一辙，简单的讲，比较器就是运放的开环应用，但比较器的设计是针对电压门限比较而用的，要求的比较门限精确，比较后的输出边沿上升或下降时间要短，输出符合TTL/CMOS 电平/或OC等，不要求中间环节的准确度，同时驱动能力也不一样。一般情况：用运放做比较器，多数达不到满幅输出，或比较后的边沿时间过长，因此设计中少用运放做比较器为佳。 运放和比较器的区别 比较器和运放虽然在电路图上符号相同，但这两种器件确有非常大的区别，一般不可以互换，区别如下: 1、比较器的翻转速度快，大约在ns数量级，而运放翻转速度一般为us数量级(特殊的高速运放除外)。 2、运放可以接入负反馈电路，而比较器则不能使用负反馈，虽然比较器也有同相和反相两个输入端，但因为其内部没有相位补偿电路，所以，如果接入负反馈，电路不能稳定工作。内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快很多的主要原因。 3、运放输出级一般采用推挽电路，双极性输出。而多数比较器输出级为集电极开路结构，所以需要上拉电阻，单极性输出，容易和数字电路连接。 补充:比较器工作在非线性条件下,强调的是翻转速度,放大器用于放大,比较注重的是线性.当用比较器作放大时会发现放大输出失真,即使放大负反馈较深也非常明显,而用运放做比较器时,会发现翻转速度不够. 运放可以做比较器，同时也可以作为放大器，比较器只能做比较器。 比较器在最常用的简单集成电路中排名第二，仅次于排名第一的运算放大器。在各类 出版物中可以经常看到运算放大器的理论，关于运算放大器的设计和使用方法的图书也非 常多，可是我们却很难找到关于比较器的理论研究，究其原因，比较器本身功能十分简 单，只用于比较电压，然后根据比较结果，把输出电压设定在数字低态或高态。 很多人认为比较器类似于没有反馈引脚的运算放大器，真实情况并不是这样，当使用 比较器防止负面的意外事件时，我们应该了解更多的技术背景知识。 比较器可以用运算放大器代替吗吗？？？？ a) 过零比较器 b) 电压传输特性 在开环或高增益配置中用运算放大器代替比较器是十分常见的，虽然最好是使用专门 优化的比较器，但是用运算放大器代替比较器也是可以的。运算放大器是一种为在负反馈 条件下工作设计的电子器件，设计重点是保证这种配置的稳定性，压摆率和最大带宽等其
运算放大器可以用作比较器 许多人偶尔会把运算放大器当比较器使用。一般而言，当您只需要一个简单的比较器，并且您在四运算放大器封装中还有一个“多余”的运算放大器时，这种做法是可行的。只是运算放大器需要相位补偿才能运行，因而把运算放大器用作比较器时其速度会非常低，但是如果对速度要求不高，则运算放大器可以满足需求。偶尔会有人问到我们运算放大器的这种使用方法，因为他们发现这种方法有时有效，有时却不如人们预期的那样效果好。为什么会出现这种情况呢？ 许多运算放大器都在输入端之间有电压钳位，其大多数一般都使用背靠背二极管（有时使用两个或者更多的串联二极管）来实施。这些二极管保护输入晶体管免受其基极结点反向击穿的损害。许多IC工艺在差动输入约为6V时便会出现击穿，这会极大地改变或者损坏晶体管。图1显示了NPN输入级，D1和D2提供了这种保护功能。 图1 在大多数常见运算放大器应用中，输入电压均约为零伏，根本无法开启这些二极管。但是很明显，对于比较器的运行而言，这种保护便成了问题。在一个输入拖拽另一个输入（以一种讨厌的方式拉其电压）以前，差动电压范围（约0.7V）受限。尽管如此，我们还是可以把运算放大器用作比较器。但是，在我们这样做时必须小心谨慎。在一些电路中，这种做法可能是完全不能接受的。问题是我们（包括其他运算放大器厂商）并没有总是说明这些钳位的存在，即使有所说明，可能也不会做详细的解释或
者阐述。也许我们应该说：“用作比较器时，请小心谨慎！”产品说明书的作者们通常也只是假设您肯定会把运算放大器当作运算放大器用。 TI在美国亚利桑那州图森产品部召开了一个会议，会议决定，TI以后将会更加清楚地说明这种情况。但是，现在已经生产出来的运算放大器怎么办呢？下列指导建议可能会对您有所帮助： 一般而言，双极NPN晶体管运算放大器都有输入钳位，例如：OP07、OPA227和 OPA277等。uA741是一个例外，它具有NPN输入晶体管，并且有一些为NPN提供固有保护的附加串联横向PNP。 图2 使用横向PNP输入晶体管的通用运算放大器一般没有输入钳位，例如：LM324、LM358、OPA234、OPA2251和OPA244。这些运算放大器一般为“单电源”类型，意味着它们拥有扩展至负电源端（或者稍低）的共模范围。输入偏置电流为负数时，表示输入偏置电流自输入引脚流出。这时，通常可以认定它们为这类运算放大器。但是，需要注意的是，使用PNP输入的高速运算放大器一般有输入钳位，而这些PNP是一些具有更低击穿电压的垂直PNP。
16-001、同相比例运算放大电路通常比反相运算放大电路输入阻抗 ________ 16-002、设图中A 为理想运放，请求出各电路的输出电压值。 （12分） U o4 = 10 V U 05 = 2 V 16-003、在图示电路中，设 A 1、A 2、A 3均为理想运算放大器，其最大输出电压幅值为± 12V 。 1. 试说明A 1、A 2、A 3各组成什么电路？ 2. A 1、A 2、A 3分别工作在线形区还是非线形区？ 3 .若输入为1V 的直流电压，则各输出端 U O1、U θ2、U θ3的电压为多大？ （ 10分） 20 k'.1 U o6 20 k' J 20 k'.1 2V U o5 [ 2 V - I R 2
1．A1 组成反相比例电路，A2 组成过零比较器， A组成电压跟随器; 2．A1 和A3 工作在线性区，A2 工作在非线性 区；3．u O1 = -10V，u O2 = -12V ，u O3 = -6V 。
16-301 、试求图P7.8 所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式 图 P7.8 解：在图示各电路中，集成运放的同相输入端和反相输入端所 接总电阻均相 等。各电路的运算关系式分析如下： R f R f R f (a) U O U II U i2 (1 ) U I^ -2U ii -2U i2 5U i3 R 1 R 2 R 1// R 2 (b ) U^-RL U I 1 (V-RL ) R3 U I2 (V-RL ) R2 U^-10U I1 10U I2 U 13 R 1 R 1 R 2 + R 3 R 1 R 2 + R 3 (C )UO 送 (U I 2 " )5∣2F) + R f 、 R 4 +“+ R f 、 R 3 f ) 4 U ∣3 (1 f ) - U ∣4 R 1//R 2 R 4 R 3 R//R 2 R 4 R 3 R ? 50kΩ 廿H ---- -I 1 ----------- ? Λi 50k∩ ” O ---- ----------- 卜 R l ∣0kΩ H L IC ----- ? 1 ---------- * R. IOkQ 如 ---- L t I --------- ? Ildt (d ) U O 八 R U II-R U I2 (I R I R 2 =-20U ∣1 -20U ∣2 40U 13 A -I=ZF ∣00kΩ & 20kΩ 如 ------- 匚二I ----- (a) 禺 I(Wka u CiO-一?∑□ ----
One Technology Wa y ? P .O. Box 9106 ? No rwood, MA 02062-9106, U.S.A. ? Tel: 781.329.4700 ? Fax: 781.461.3113 ? https://www.doczj.com/doc/4d9361820.html, AN-849应用笔记 将运算放大器用作比较器 作者：James Bryant 06125-001 图1 为什么要将运算放大器用作比较器？ ????方便 经济低I B 低V OS 为什么不要将运算放大器用作比较器？ ?速度 ?不便的输入结构?不便的逻辑结构?稳定性/迟滞 简介 比较器是一种带有反相和同相两个输入端以及一个输出端的器件，该输出端的输出电压范围一般在供电的轨到轨之间。运算放大器同样如此。 然而，将运算放大器当作比较器使用却非常吸引人，其中原因有多种。本文余下部分将简要讨论将运算放大器用作比较器可能产生的各种意外后果，并总结其中的原因和注意事项。 不将运算放大器用作比较器的原因也有多种。最重要的原因是速度，不过也有输出电平、稳定性(和迟滞)，以及多种输入结构考虑。以下各节将详细讨论这些因素。 将运算放大器用作比较器的原因有多种。有些属于技术范畴，而有个原因则纯属经济使然。运算放大器不但有单运放封装，同时提供双运放或四运放型号，即将两个或四个运算放大器集成在一个芯片上。这类双核和四核型号比两个或四个独立运算器便宜，而且占用电路板面积更小，进一步节省了成本。尽管将四运放器件中的闲置运算放大器用作比较器而不是单独购买比较器实为经济之举，但这并不符合良好设计规范。 比较器专门针对干净快速的切换而设计，因此其直流参数往往赶不上许多运算放大器。因而，在要求低V OS 、低I B 和宽CMR的应用中，将运算放大器用作比较器可能比较方便。如果高速度非常重要，将运算放大器用作比较器将得不偿失。 比较器具有低偏置电压、高增益和高共模抑制的特点。运算放大器亦是如此。 那么两者之间有何区别呢？比较器拥有逻辑输出端，可显示两个输入端中哪个电位更高。如果其输出端可兼容TTL 或CMOS(许多比较器的确如此)，则比较器的输出始终为正负电源的轨之一，或者在两轨间进行快速变迁。运算放大器有一个模拟输出端，但输出电压通常不靠近两个供电轨，而是位于两者之间。这种器件设计用于各种闭环应用，来自输出端的反馈进入反相输入端。但多数现代运算放大器的输出端可以摆动到供电轨附近。为何不将它们用作比较器呢？ 运算放大器具有高增益、低偏置和高共模抑制的特点。其偏置电流通常低于比较器，而且成本更低。此外，运算放大器一般提供两个或四个一组的封装模式。如果需要三个运算放大器和一个比较器，购买四个运算放大器，使其中之一闲置，然后再单独买一个比较器，这样做似乎毫无意义。 然而，把运算放大器用作比较器时，最好的建议其实非常简单，那就是切勿这样做！ 比较器设计用于开环系统，用于驱动逻辑电路，用于高速工作，即使过载亦是如此。而这些均不是运算放大器的设计用途。运算放大器设计用于闭环系统，用于驱动简单的电阻性或电抗性负载，而且不能过载至饱和状态。
全面分析运算放大器和电压比较器的区别 作者： 运算放大器和比较器无论外观或图纸符号都差不多，那么它们究竟有什么区别，在实际维修中如何区分？今天我来图文全面分析一下，夯实大家的基础，让维修更上一层楼。 先看一下它们的内部区别图:
从内部图可以看出运算放大器和比较器的差别在于输出电路。运算放大器采用双晶体管推挽输出，而比较器只用一只晶体管，集电极连到输出端，发射极接地。比较器需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻，该上拉电阻相当于晶体管的集电极电阻。 运算放大器可用于线性放大电路（负反馈），也可用于非线性信号电压比较（开环或正反馈）。
电压比较器只能用于信号电压比较，不能用于线性放大电路（比较器没有频率补偿）。 两者都可以用于做信号电压比较，但比较器被设计为高速开关，它有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。 运算放大器：做为线性放大电路，我这里就不多说了（以后有需要单独讨论放大器），这个在主板电路图很常见，一般用于稳压电路，使用负反馈电路它与晶体管配合相当于一个三端稳压器，但使用起来更灵活。如下图： 在许多情况下，需要知道两个信号中哪个比较大，或一个信号何时超出预设的电压（用作电压比较）。用运算放大器便可很容易搭建一个简单电路实现该功能。当V+电压大于V-电压时，输出高电平。当V+电压小于V-电压时，输出低电平。如下图：
分析一下电路，2.5v经电阻分压得到1V输入到V-端，当总线电压正常产生1.2v时，输入到V+，此时V+电压比V-电压高，输出一个高电平到CPU电源管理芯片的EN开启脚。如果总线电压没输出或不正常少于1v，此时V+电压比V-电压低，输出低电平。 电压比较器：当比较器的同相端电压（V+）低于反相端电压（V-）时，输出晶体管导通，输出接地低电平；当同相端电压高于反相端时，输出晶体管截止，通过上拉电阻的电源输出高电平。如下图：
第七章测试题（选择题、判断题部分 1-14题） 1、理想集成运放工作在线性区时有（）。 A. U + = U ? B. U + > U ? C. U + < U ? D. 无法确定 2、理想集成运放工作在非线性区时，输出状态为（）。 A.高电平 B. 低电平 C. 高电平或低电平 D. 无法确定 3、反相比例电路有（）的特点。 A. 虚地 B. 共模输入电压小 C. 输出电阻低 D. 三者均有 4、同相比例电路有（）的特点。 A. 输入电阻高 B. 共模输入电压大 C. 输出电阻低 D. 三者均有 5、放大电压信号时，应选用（）输入方式。 A. 反相 B.同相 C.差分 D.三者均可 6、放大电流信号时，应选用（）输入方式。 A. 反相 B.同相 C.差分 D.三者均可 7、实际电路中若要求有效信号为20Hz~20kHz的音频信号，消除其它频率的干扰及噪声，应选用（）滤波电路。 A. 低通 B. 高通 C. 带通 D. 带阻 8、若要求有效抑制50Hz的工频干扰，应选用（）滤波电路。 A. 低通 B. 高通 C. 带通 D. 带阻 9、集成运放组成的电压比较器，在（）时输出状态发生跳变。 A. U + = U ? B. U + > U ? C. U + < U ? D.无法确定 10、电压比较器的阈值指的是（）时所对应的输入电压值。 A. U + = U ? B. U + > U ? C. U + < U ? D.无法确定 11、处于线性工作状态下的集成运放，反相输入端可按"虚地"来处理。 √ ×
12、反相比例运算电路属于电压串联负反馈，同相比例运算电路属于电压并联负反馈。 √ × 13、处于线性工作状态的实际集成运放，在实现信号运算时，两个输入端对地的直流电阻必须相等，才能防止输入偏置电流ＩIB带来运算误差。 √ × 14、在反相求和电路中，集成运放的反相输入端为虚地点，流过反馈电阻的电流基本上等于各输入电流之代数和。 √ ×
几种运算放大器比较器及电路的简单分析 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花了乱，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。为此本人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，看完后有所斩获。 遍观所有模拟电子技术的书籍和课程，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）。好了，让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了。 (原文件名: