集成运算放大器（以后简称集成运放）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。它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，下图所示为
集成运放的内部电路组成框图。图中输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差动放
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其他方面的性能，它的两个
输人端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成。输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器构成，以降
低输出电阻，提高带负载能力。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电路等。
一个简单运算放大器的原理电路如下图a所示。VT
1、VT
2
组成差动放大电路，信号由
双端输入，单端输出。为了提高整个电路的电压增益，电压放大级由VT
3、VT
4
组成复合管
共射极电路。由VT
5、VT
6
组成两级电压跟随器而构成电路的输出级，它不仅可以提高带负
载的能力，而且可进一步使直流电位下降，以达到输入信号电压u
id =u
i1
-u
i2
为零时，输出
电压u
o ＝0和二极管VD组成低电压稳压电路以供给VT
9
的基准电压，它与VT
9
一起构成电
流源电路以提高VT
5
的电压跟随能力。由此可见，运算放大器有两个输入端（即反相输入端1和同相输入端2），与一个输出端3。与此相对应，在下图b中画出了运算放大器的图形符号，其中反相输人端用“－”表示，同相输人端用“＋”表示。该器件外端输入、输出相应地用N、P和0表示。
下面以741型集成电路运算放大器作为模拟集成电路的典型例子，其原理电路如下图a所示。该电路由输入级、偏置电路、中间级和输出级组成。图b是简化电路。
（1）偏置电路741型集成运放由24个晶体管、10个电阻和一个电容所组成。在体积小的条件下，为了降低功耗以限制温升，必须减小各级的静态工作电流，故采用微电流源电路。
如图a所示，由＋V
CC →VT
12
→R
5
→VT
11
→- V
EE
构成主偏置电路，决定偏置电路的基准电
流I
REF 。主偏置电路中的VT
11
和VT
10
组成微电流源电路（I
REF
≈I
C11
），由I
C10
供给输入级中
VT
2、VT
4
的偏置电流，且I
C10
远小于I
REF
。
VT
8
和VT
9
为一对横向PNP型晶体管，它们组成镜像电流源（I
E8
＝I
E9
），供给输入级
VT
1、VT
2
的工作电流（I
E8
≈I
C10
），这里I
E9
为I
E8
：的基准电流。于是I
C1
=I
C2
=（1＋2／β）
I
C8／2，I
C1
≈I
C3
＝I
C4
≈I
C5
＝I
C6
。必须指出，输入级的偏置电路本身构成反馈环。可减小零
点漂移。例如，当温度升高时，则产生如下的自动调整过程；
温度↑→（I
C3|4＋I
C4
）↑→I
E8
↑→I
E9
↑→I
C9
↑→I
3|4
↓→（I
C3
＋I
C4
）↓
因为：I
C9＋I
3|4
＝I
C10
≈常数
由此可见，由于I
C10恒定，上述反馈作用保证了I
C3
和I
C4
十分恒定，从而起到了稳定
工作点的作用。提高了整个电路的共模抑制比。
VT
12和VT
13
构成双端输出的镜像电流源。VT
12
是一个双集电极的横向PNP型晶体管，可
视为两个晶体管，它们的两个基－集结彼此并联。一路输出为VT
13A 集电极，使I
C16
＋I
C17
＝
I
C13B ，主要作为中间放大级的有源负载；另一种输出为VT
13A
的集电极，供给输出级的偏置
电流，使VT
14、VT
20
工作在甲乙类放大状态。
（2）输入级：图b所示为741的简化电路，只是将图a中产生恒定电流的电路都用
恒流源来代替。输入级是由VT
1～VT
6
组成的差动式放大电路。由VT
6
的集电极输出。VT
1
、
VT
3和VT
2
、VT
4
组成共集共基复合差动电路，纵向NPN型晶体管VT
1
、VT
2
组成共集电路可以
提高输入阻抗。
运算放大器的基本工作原理 理想运算放大器的工作原理 关于运算放大器的概念，前面虽然已经介绍过了，这里再稍微详细的介绍一下。 由于运算放大器的增益极高，所以不能在两输入端之间加上输入信号，而一定要用作反馈放大器。这种运算放大器基本上可分为图 2 － 9 所示的非倒相放大电路和图 2 － 10 所示的倒相放大电路两类。 (a) 非倒相放大电路 首先，我们来讨论非倒相放大电路。设 IN+ 端和 IN －端的电压分别为和，并认 为运算放大器的增益无限大，则为要获得有限的输出电压，则= 。这点则是运算放 大器工作中的一大特征。在此前提下，分析电路工作就能变得十分简单。根据此特征，输入与输出的关系为： (b) 倒相放大电路
下面我们来分析倒相放大电路。= ，这点是与非倒相放大电路情况相同的，所以 =0V 。这样，尽管有输入信号，然而端处为 0V 。恰似接地，所以被叫做假想接地。 于是，若讨论流经、的电流 I ，由于运算放大器的输入电流为 0 ，则 据此，可得出输入与输出的关系 可见，非倒相放大器和倒相放大电路，是从对应于输入，其输出是否倒向这一事实出发而得名的。 (c) 差分放大电路 如图 2 － 11 所示，可将两个这种放大电路组合成差分放大电路。端的电压由 和分压而得 流经和的电流 I 为 由上述两式可得 其中，如设＝，＝，则
即差分放大器能够获得和之差成正比的输出。 实际的运算放大器 以上所述是均是理想的运算放大器的情况。实际上，运算放大器的增益不可能无限大，有电 流向、端子流入（或流出），并且其电流不一定相等。即使在无信号时，、 之间也有一定的电压。 (a) 输入偏置电流()的影响 如果运算放大器的输入级由晶体管构成，要使电路能正常工作，应有偏置电流（基极电流）流过。该输入偏置电流流经反馈电阻时，会产生压降，从而造成输出误差。 在图 2 － 12 电路中，尽管无输入，但是在输出端也会出现位移电压。此 为： 由于，设＝// ( 与并联的值 ) ，则＝ 0 ，输入偏 流的影响消失。并且，采取 C 耦合，将电容器与串连时，若设，则＝0 。 对于采用场效应管构成输入级的运算放大器，由于输入偏流几乎可以忽略不计，不必产生过去的顾虑。但是，由于采用场效应管输入的运算放大器来讲，如果温度上升 10 摄氏度，则输入偏流将增高两倍，因此，这种运算放大器必须避免在高温情况下使用。
第五章集成运放电路习题答案(总 13页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-- --内页可以根据需求调整合适字体及大小--
集成运算放大器 1．集成运算放大器的的特点 （1）内部电路采用直接耦合，没有电感和电容，需要时可外接。 （2）用于差动放大电路的对管在同一芯片上制成，对称性好，温度漂移小。 （3）大电阻用晶体管恒流源代替，动态电阻大，静态压降小。 （4）二极管由晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。 2．集成运算放大器的组成 （1）输入级：是双端输入、单端输出的差动放大电路，两个输入端分别为同相输入端和反相输入端，作用是减小零点漂移、提高输入电阻。 （2）中间级：是带有源负载的共发射极放大电路，作用是进行电压放大。 （3）输出级：是互补对称射极输出电路，作用是为了提高电路的带负载能力。 （4）偏置电路：由各种恒流源电路构成，作用是决定各级的静态工作点。 3．集成运放的理想模型 集成运放的主要参数有：差模开环电压放大倍数A do ，共模开环电压放大倍数A co ，共模抑制比K CMR ，差模输入电阻r id ，输入失调电压U io ，失调电压温度系数 ΔU io /ΔT ，转换速率S R 等。 在分析计算集成运放的应用电路时，通常将运放的各项参数都理想化。集成运放的理想参数主要有： （1）开环电压放大倍数∞=do A （2）差模输入电阻∞=id r （3）输出电阻0o =r （4）共模抑制比∞=CMR K 理想运放的符号以及运放的电压传输特性)(do i do o -+-==u u A u A u 如图所示。 u o u －u + （a ）理想运放的符号 （b ）运放的电压传输特性 图 理想运放的符号和电压传输特性 4．运放工作在线性区的分析依据 引入深度负反馈时运放工作在线性区。工作在线性区的理想运放的分析依据为： （1）两个输入端的输入电流为零，即0==-+i i ，称为“虚断”。 （2）两个输入端的电位相等，即-+=u u ，称为“虚短”。若0=+u ，则0=-u ，即反相输入端的电位为“地”电位，称为“虚地”。 5．运放工作在非线性区的分析依据 处于开环状态或引入正反馈时运放工作在非线性区。工作在非线性区的理想运放的分析依据为：
集成运算放大电路实验 【实验目的】 1、验证理想运算放大器的功能。 2、掌握集成运算放大器反相比例放大电路的设计方法，并测量集成运算放大器反相比例放大电路的放大倍数。 3、学习基于集成运算放大电路的RC 文氏桥振荡电路的设计方法，并观测振荡现象。 【实验原理/实验基础知识】 集成运算放大器是现代电子电路中使用最为广泛的一种模拟电子电路。LM358一种常用的双运放集成电路，芯片内部封装了2个完全相同的运算放大器，不需要调零端，如下图所示： 电压放大倍数定义为输出电压和输入电压的比值，即o u i u A u 。 【实验环境】
四、实验内容 【实验步骤】 1、实验电路如图4－1所示。按图4－1所示，连接电路（注意：接线前先调节稳压电源输出电压为+12V ，关断电源后再连线）。 2、观察集成运算放大电路工作在线性放大区的理想特性 （1）、正负输入端虚短路（正负输入端电位相等）： 使用万用表直流电压20V 档，测试正输入端、负输入端对地之间的电位 （2）、运放输入电阻r id 等于无穷大（输入端无电流流过）： 使用万用表电流200uA 档，测试输入端电流。 （3）、其它理想特性：开环放大倍数等于无穷大，输出电阻接近0。 3、电压放大倍数研究 ※图4-1电路中，根据反相比例运算电路可知闭环放大倍数为： ===1 1 闭环电压放大倍数：－ 闭环输入电阻：输出电阻：（几十欧姆） f f i o R A R r R r 图4-1
观察实际测量值与理论计算值是否符合。 （1）将信号发生器输出设置为正弦波、频率为1KHz、峰-峰值为100mV，接到放大器输入端u i处，观察u i和u o端波形、并比较相位。 （2）信号源频率不变，逐渐加大幅度，观察u o的变化并填表4－1。 表2－2 4、观察RC文氏桥振荡电路的振荡现象 （1）按照图4-2搭建实验电路。 （2）按照图4-2电路计算的振荡频率（其中R=R2=R3，C=C1=C2）
集成运算放大器（以后简称集成运放）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。它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，下图所示为 集成运放的内部电路组成框图。图中输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差动放 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其他方面的性能，它的两个 输人端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成。输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器构成，以降 低输出电阻，提高带负载能力。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电路等。 一个简单运算放大器的原理电路如下图a所示。VT 1、VT 2 组成差动放大电路，信号由 双端输入，单端输出。为了提高整个电路的电压增益，电压放大级由VT 3、VT 4 组成复合管 共射极电路。由VT 5、VT 6 组成两级电压跟随器而构成电路的输出级，它不仅可以提高带负 载的能力，而且可进一步使直流电位下降，以达到输入信号电压u id =u i1 -u i2 为零时，输出 电压u o ＝0和二极管VD组成低电压稳压电路以供给VT 9 的基准电压，它与VT 9 一起构成电 流源电路以提高VT 5 的电压跟随能力。由此可见，运算放大器有两个输入端（即反相输入端1和同相输入端2），与一个输出端3。与此相对应，在下图b中画出了运算放大器的图形符号，其中反相输人端用“－”表示，同相输人端用“＋”表示。该器件外端输入、输出相应地用N、P和0表示。 下面以741型集成电路运算放大器作为模拟集成电路的典型例子，其原理电路如下图a所示。该电路由输入级、偏置电路、中间级和输出级组成。图b是简化电路。 （1）偏置电路741型集成运放由24个晶体管、10个电阻和一个电容所组成。在体积小的条件下，为了降低功耗以限制温升，必须减小各级的静态工作电流，故采用微电流源电路。 如图a所示，由＋V CC →VT 12 →R 5 →VT 11 →- V EE 构成主偏置电路，决定偏置电路的基准电 流I REF 。主偏置电路中的VT 11 和VT 10 组成微电流源电路（I REF ≈I C11 ），由I C10 供给输入级中 VT 2、VT 4 的偏置电流，且I C10 远小于I REF 。 VT 8 和VT 9 为一对横向PNP型晶体管，它们组成镜像电流源（I E8 ＝I E9 ），供给输入级 VT 1、VT 2 的工作电流（I E8 ≈I C10 ），这里I E9 为I E8 ：的基准电流。于是I C1 =I C2 =（1＋2／β）
集成运算放大器内部电 路 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
集成运算放大器（以后简称集成运放）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。它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，下图所示为集成运放的内部电路组成框图。图中输入级一般是由BJT 、JFET 或MOSFET 组成的差动放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输人端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成。输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器构成，以降低输出电阻，提高带负载能力。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电路等。 一个简单运算放大器的原理电路如下图a 所示。VT 1、VT 2组成差动放大电路，信号由双端输入，单端输出。为了提高整个电路的电压增益，电压放大级由VT 3、VT 4组成复合管共射极电路。由VT 5、VT 6组成两级电压跟随器而构成电路的输出级，它不仅可以提高带负载的能力，而且可进一步使直流电位下降，以达到输入信号电压u id =u i1-u i2为零时，输出电压u o ＝0和二极管VD 组成低电压稳压电路以供给VT 9的基准电压，它与VT 9一起构成电流源电路以提高VT 5的电压跟随能力。由此可见，运算放大器有两个输入端（即反相输入端1和同相输入端2），与一个输出端3。与此相对应，在下图b 中画出了运算放大器的图形符号，其中反相输人端用“－”表示，同相输人端用“＋”表示。该器件外端输入、输出相应地用N 、P 和0表示。 下面以741型集成电路运算放大器作为模拟集成电路的典型例子，其原理电路如下图a 所示。该电路由输入级、偏置电路、中间级和输出级组成。图b 是简化电路。 （1）偏置电路741型集成运放由24个晶体管、10个电阻和一个电容所组成。在体积小的条件下，为了降低功耗以限制温升，必须减小各级的静态工作电流，故采用微电流源电路。 如图a 所示，由＋V CC →VT 12→R 5→VT 11→-V EE 构成主偏置电路，决定偏置电路的基准电流I REF 。主偏置电路中的VT 11和VT 10组成微电流源电路（I REF ≈I C11），由I C10供给输入级中VT 2、VT 4的偏置电流，且I C10远小于I REF 。 VT 8和VT 9为一对横向PNP 型晶体管，它们组成镜像电流源（I E8＝I E9），供给输入级VT 1、VT 2的工作电流（I E8≈I C10），这里I E9为I E8：的基准电流。于是I C1=I C2=（1＋2／β）I C8／2，I C1≈I C3＝I C4≈I C5＝I C6。必须指出，输入级的偏置电路本身构成反馈环。可减小零点漂移。例如，当温度升高时，则产生如下的自动调整过程； 温度↑→（I C3|4＋I C4）↑→I E8↑→I E9↑→I C9↑→I 3|4↓→（I C3＋I C4）↓ 因为：I C9＋I 3|4＝I C10≈常数 由此可见，由于I C10恒定，上述反馈作用保证了I C3和I C4十分恒定，从而起到了稳定工作点的作用。提高了整个电路的共模抑制比。 VT 12和VT 13构成双端输出的镜像电流源。VT 12是一个双集电极的横向PNP 型晶体管，可视为两个晶体管，它们的两个基－集结彼此并联。一路输出为VT 13A 集电极，使I C16＋I C17＝I C13B ，主要作为中间放大级的有源负载；另一种输出为VT 13A 的集电极，供给输出级的偏置电流，使VT 14、VT 20工作在甲乙类放大状态。
集成运放的组成 集成运放是一种广泛应用于电子电路中的集成电路器件。它由多个晶体管、电阻和电容等元器件组成，能够实现放大、滤波、积分、微分等功能。本文将从集成运放的组成、工作原理、应用领域等方面进行介绍。 一、组成 集成运放主要由四个关键组成部分构成：差动输入级、高增益级、输出级和电源级。差动输入级由两个晶体管组成，用于对输入信号进行放大和差分处理。高增益级是集成运放的核心部分，由多个晶体管级联而成，起到放大输入信号的作用。输出级由一个晶体管构成，负责将放大后的信号输出。电源级则提供电源电压，使集成运放能够正常工作。 二、工作原理 集成运放在工作时，将输入信号经过差动输入级进行差分放大，然后经过高增益级进行进一步放大，最后经过输出级输出。差动输入级通过对输入信号进行差分放大，可以抑制噪声干扰，提高信号的抗干扰能力。高增益级通过级联的晶体管放大器，将输入信号放大到较大的幅度。输出级通过一个晶体管实现对放大后的信号的输出。 三、应用领域 集成运放广泛应用于各种电子电路中，如仪器仪表、自动控制系统、
通信电路等。在仪器仪表中，集成运放可用于放大和滤波信号，提高信号的精度和稳定性。在自动控制系统中，集成运放可用于信号放大、比较和判断等功能，实现系统的自动控制。在通信电路中，集成运放可用于信号放大和滤波，提高通信质量和传输速率。 总结： 集成运放是一种功能强大的集成电路器件，由差动输入级、高增益级、输出级和电源级等组成。它通过差分放大、级联放大和输出放大的方式，实现对输入信号的放大和处理。集成运放广泛应用于各种电子电路中，如仪器仪表、自动控制系统、通信电路等，提高系统的性能和稳定性。随着科技的不断发展，集成运放在电子领域中的应用前景将更加广阔。
113 实验3.8 集成运算放大器基本运算电路 一、实验目的 （1）掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等模拟运算电路功能。 （2）熟悉运算放大器在模拟运算中的应用。 二、实验设备及材料 函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、数字万用表、直流稳压电源、实验电路板。 三、实验原理 集成运算放大器在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。 1、反相比例运算电路 反相比例运算电路如图3.8.1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： i 1f o U R R U -= （3-8-1） 为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 ′=R 1||R f 。实验中采用10 k Ω和100 k Ω两个电阻并联。 2、同相比例运算电路 图3.8.2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 1f o )1(U R R U += （3-8-2） 当R 1→∞时，U o =U i ，即为电压跟随器。 3、反相加法电路 反相加法电路电路如图3.8.3所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )+(=B 2f A 1f o U R R U R R U - （3-8-3） R ′ = R 1 || R 2 || R f 4、同相加法电路 同相加法电路电路如图3.8.4所示，输出电压与输入电压之间的关系为： )+++(+= B 211 A 2123f 3o U R R R U R R R R R R U （3-8-4） 图3.8.3 反相加法运算电路 图3.8.2 同相比例运算电路 图3.8.1 反相比例运算电路
功 率 放 大 电 路 功率放大电路在多级放大电路的输出级，通常在大信号下工作，向负载提供尽可能大的功率，来推动负载工作。 功率放大电路的特点 1. 在负载允许的失真限度内尽可能的提供最大输出功率 2. 转换效率（直流电源供给功率）负载获得的功率V O P P ) (= η高。 3. 非线性失真尽可能小。 4. 散热好 功率放大电路的工作状态 按三极管静态工作点Q 在输出特性曲线上所处位置的不同，功率放大电路分为甲类、甲乙类、乙类三种工作状态。 甲类
当Q 点选择在交流负载线的中点时，信号整个周期内都有静态电流流过，这种工作状态称为甲类。 在甲类状态下，无论有无信号，电源提供的功率为C CC I U P =。无输入信号，即静态时，电源提供的功率全部消耗在管子和电阻上。有输入信号时，电源提供的功率一部分转化为有用的输出功率，信号越大，输出功率越大。 由于电流有较大的直流分量C I ，可以证明，甲类功率放大电路的效率理论上最高只能达到50% 甲乙类 为了提高效率，在电源电压C U 一定的条件下，可使Q 点沿交流负载线下移，使C I 减小，可得到如图所示的甲乙类工作状态。 若Q 下移到0≈C I ，此时静态管耗为最小，这种状态称为乙类。 功率放大电路工作在甲乙类和乙类，虽然降低了静态时的功耗，提高
了效率，但却产生严重的波形失真。 乙类 为了减小波形失真，在电路形式上一般可采用互补对称射极输出器的输出方式。 乙类互补对称功率放大电路 如下图为乙类互补对称功率放大电路的原理图，图中T1为NPN 型晶体管，T2为PNP 型晶体管，它们的特性、参数对称。电路为正、负电源供电，信号从基极输入，从发射极输出，为一对射极输出器。 静态时0=i u ，两管均处于截止状态，有021==B B I I ，021==C C I I ，所以发射极电位021==E E U U ，输出电压0=o u 。 动态时，在输入正弦交流电压i u 的正半周期T1导通，T2截止，流过负载电阻L R 的电流约为1C L i i =；在i u 的负半周期T1截止，T2导通，流过L R 的电流约为2C L i i =。所以当正弦交流电压i u 输入时，两管轮流
1．2 集成运放的基本构成和表示符号 1．2．1集成运放的基本构成 集成运放是以双端为输入，单端对地为输出的直接耦合型高增益放大器，是一种模拟集成电子器件。集成运放内部电路包括四个基本组成环节，分别是：输入级、中间级、输出级和各级的偏置电路。对于高性能、高精度等特殊集成运放，还要增加有关部分的单元电路。例如：温度控制电路、温度补偿电路、内部补偿电路、过流或过热保护电路、限流电路、稳压电路等。图1—2—l所示为集成运放内部电路方框图。由于三极管容易制造，且它在硅片上占的面积小，所以集成运放内部电路大量采用三极管代替其他元件，如用三极管代替二极管，用有源负载代替电阻负载等。由于三极管是在相同的工艺条件下同时制造的，同一硅片上的对管特性比较相近，易获得良好的对称特性，且在同一温度场，易获得良好的温度补偿，具有很好的温度稳定性。在集成电路中，各元件易于集成的顺序是：三极管、二极管、小的电阻、小的电容等，对于大的电阻或大的电容、电感等难以集成，可采用外接的方法。在集成电路中，不能直接集成电感元件，如在集成电路内部需要电感时，可用其他元件(如：三极管、电阻、电容等)模拟出电感元件 1，输入级 为了提高集成运放的输入电阻、减小失调电压和偏置电流、提高差模和共模输入电压范围等性能，集成运放的输入级的差动输入放大电路，常采用超揖管、达林顿复合管、串联互补复合管、场效应管等。为了获得较高的增益，减少内部电路的补偿要求，在差动输入放大级中，还采用有源负载或恒流源负载。输入级的保护电路也是不可缺少的。 2，中间级 集成运放的中间级常采用电平位移电路，将电平移动到地电平，其电路多采用恒流源、横向PNP管、稳压管、正向二极管链、电阻降压电路等。从双端变单端的变换，常采用并联电压负反馈、有源负载、电流负反馈、PNP管等方法。为了提高共模抑制能力、提高差模增益和提供稳定的内部工作电流，实际电路中广泛采用各种恒流源电路，如稳压管恒流源、镜像恒流源、多集电极恒流源、场效应管恒流源等。 3．输出级 输出级应输出以零电平为中心、有一定大小电流的正负电压，并能与中间电压放大级和负载进行匹配，所以常采用各种形式的互补推挽输出放大电路。为保证得到大电流和高电压输出，输出级电路中还使用复合三极管结构形式和耐高压的共基共射电路等。输出级设有保护电路，以保护输出级不致损坏。有些集成运放中还设有过热保护等。 4．偏置电路 偏置电路的作用是给各级电路提供所需的电源电压。集成运放中的偏置电路除了有偏置的电路外，还包括诸如差动放大电路的发射极恒流源、共射放大器的有源负载以及电平移动电路的有源负载和标准恒流源等。
第4章 集成运算放大电路 一 填空题 1、集成运放内部电路通常包括四个基本组成部分,即、、和 。 2、为提高输入电阻，减小零点漂移，通用集成运放的输入级大多采用_________________电路；为了减小输出电阻，输出级大多采用_________________ 电路。 3、在差分放大电路发射极接入长尾电阻或恒流三极管后，它的差模放大倍数ud A 将，而共模放大倍数uc A 将，共模抑制比CMR K 将。 4、差动放大电路的两个输入端的输入电压分别为mV 8i1-=U 和mV 10i2=U ，则差模输入电压为，共模输入电压为。 5、差分放大电路中，常常利用有源负载代替发射极电阻e R ，从而可以提高差分放大电路的。 6、工作在线性区的理想运放，两个输入端的输入电流均为零，称为虚______；两个输入端的电位相等称为虚_________；若集成运放在反相输入情况下，同相端接地，反相端又称虚___________； 即使理想运放器在非线性工作区，虚_____ 结论也是成立的。 7、共模抑制比K CMR 等于_________________之比，电路的K CMR 越大，表明电路__________越强。 答案：1、输入级、中间级、输出级、偏置电路；2、差分放大电路、互补对称电路；3、不变、减小、增大；4、-18mV , 1mV ；5、共模抑制比；6、断、短、地、断；7、差模电压放大倍数与共模电压放大倍数,抑制温漂的能力。 二选择题 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 .集成工艺难以制造大容量电容 2、为增大电压放大倍数，集成运放中间级多采用_______。 A . 共射放大电路 B. 共集放大电路 C. 共基放大电路 3、输入失调电压U IO 是_______。 A .两个输入端电压之差 B .输入端都为零时的输出电压 C .输出端为零时输入端的等效补偿电压。 4、集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以______。
集成运算放大器的工作原理 集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种常见的电子元器件，广泛应用于各种电路中。它的主要功能是放大电压信号，同时具备输入阻抗高、输出阻抗低、增益稳定等特点。本文将从工作原理的角度来介绍集成运算放大器。 我们要了解集成运算放大器的基本构成。一个典型的Op-Amp主要由差分放大器、电压级移电路以及输出级组成。差分放大器是Op-Amp的核心部分，负责放大输入信号。电压级移电路用于调整放大后的信号的直流偏置，使其适合输出级处理。输出级则将放大后的信号进行进一步增强，以便驱动外部负载。 那么，Op-Amp是如何工作的呢？首先，我们需要了解差分放大器的原理。差分放大器由两个输入端口（非反相输入端口和反相输入端口）和一个输出端口组成。当在非反相输入端口和反相输入端口之间加上一个差动输入电压时，差分放大器会对这个电压进行放大，并输出一个放大后的电压。这个放大倍数称为差分放大器的增益。 在差分放大器中，输入信号被分成两部分，一部分通过非反相输入端口进入，另一部分通过反相输入端口进入。当非反相输入端口的电压高于反相输入端口时，输出端口的电压会增大；反之，当非反相输入端口的电压低于反相输入端口时，输出端口的电压会减小。这就是差分放大器的放大作用。
差分放大器的输出电压与输入电压之间的差异被称为差模信号。在差模信号较小时，差分放大器的增益基本稳定，可以近似看作一个理想放大器。这也是Op-Amp的主要特点之一，即增益稳定。 在Op-Amp内部，还有一个电压比较器，用于将输入信号转换成数字信号。当输入电压超过一定阈值时，电压比较器会输出高电平；反之，当输入电压低于一定阈值时，电压比较器会输出低电平。通过这种方式，Op-Amp将模拟信号转换成数字信号，以便进一步处理。 Op-Amp的输入阻抗很高，输出阻抗很低。输入阻抗高意味着输入信号源不会受到太大的影响，可以减少信号源的负载效应。输出阻抗低意味着Op-Amp可以驱动外部负载，输出信号不容易受到干扰。 除了基本的放大功能外，Op-Amp还可以进行各种运算。例如，可以通过将输入电压分别接到非反相输入端口和反相输入端口，来实现加法运算。通过改变电阻的连接方式，还可以实现减法、乘法、除法等运算。这也是为什么Op-Amp被称为“运算放大器”的原因。 集成运算放大器是一种重要的电子元器件，具有放大电压信号、输入阻抗高、输出阻抗低、增益稳定等特点。它的工作原理是基于差分放大器的放大作用，并通过电压比较器将模拟信号转换成数字信
集成运算放大器的基本运算电路 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。 基本运算电路 （1)反相比例运算电路 电路如图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 uO＝-ui 图1 反相比例运算电路
为了减小输入偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1||RF。 (2)同相比例运算电路 图2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 )ui 当R1→∞时，uO=ui，即得到如图3所示的电压跟随器。图中R2=RF，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 图2 同相比例运算电路 图3 电压跟随器
(3)反相加法电路 电路如图4所示。 图4 反相加法运算电路 输出电压与输入电压之间的关系为uO=()R3=R1||R2||RF (4) 减法运算电路 对于图5所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF时，有如下关系式uO=(ui2-ui1) 图5 减法运算电路 (5)积分运算电路
反相积分电路如图6所示。在理想化条件下，输出电压uo等于 uo(t)= — 式中“—”号表示输出信号与输入信号反相。uc(o)是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。 图6 积分运算电路 如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(o)=0，则 — 即输出电压uo(t)随时间增长而线性下降。显然时间常数R1C的数值大，达到给定的uo值所需的时间就长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。 在进行积分运算之前，首先应对运放调零。为了便于调节，将图中K1闭合，通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将K1打开，以免因R2的接入造成积分误差。K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压uc(o)=0。另
集成运算放大器的基本运算电路 x 本文介绍了集成运算放大器的基本运算电路，包括其结构、功能、特性和应用。集成运算放大器是一种半导体器件，用于放大电气信号，它有助于提高信号的电压或电流，使信号可以传输到远处。集成运算放大器具有很多优点，如体积小、功耗低、抗干扰能力强、可靠性高等。此外，它还可以实现各种电路设计，如移相器、高通滤波器和低通滤波器等。本文将详细介绍集成运算放大器的基本运算电路，包括电路结构、工作原理、参数、应用等。 集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier）是一种具有可替代性的多输入半导体电路，它可以提高任何一路输入信号的电压或电流，可以实现各种复杂的放大电路。集成运算放大器的基本电路由一个或多个放大器组成，每个放大器由若干个部件组成，可以形成一个可调节复杂放大电路。集成运算放大器可分为多晶片、单晶片和小规模集成电路3种类型，根据处理信号的种类和放大系数的大小，它可以分为分立电路、模拟电路和数字电路。集成运算放大器的输出电压可以大大提高原始信号的电压，并且可以根据输入参数调节输出电压。 集成运算放大器的基本运算电路由放大器、输入端口和输出端口组成。输入端口由两个端口组成，分别是正输入端口和负输入端口，这两个端口可以接收一个正电压信号和一个负电压信号。输出端口可以接收较大的电压信号，输出信号与输入信号的相位一致。此外，很
多放大器还具有滞后环节，可以进一步延迟放大器的输出信号，使其同输入信号的相位更为一致。 集成运算放大器的特性取决于其器件和结构，主要特性有：抗干扰能力强、体积小、功耗低、可靠性高等。此外，集成运算放大器还具有很多类型，如双路放大器、移相器、高通滤波器和低通滤波器等，每种器件都有其特定的应用。 集成运算放大器可用于实现各种电路，如低通滤波器、高通滤波器、移相器等，这些电路有助于提高电路系统的精度和灵敏度，从而实现精确的测量和控制。此外，它还可以用于实现多种复杂电路，如高阻率电路、低阻率电路和串行/并行电路等。 总之，集成运算放大器是一种半导体器件，它可以实现各种电路设计，具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、可靠性高等优点，可以应用于各种测量和控制系统。
《集成运算放大器的分类和组成》 摘要：集成运算放大器简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。它是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、集成化了的直接耦合多级放大器。它在自动控制、测量设备、计算技术和电信等几乎一切电子技术领域中获得了日益广泛的应用。 关键词：集成运算放大器封装样式使用注意事项 一、集成运算放大器的分类 集成运算放大器可以按照人们的不同需求进行多种划分，具体有以下几种类别。 1.按照集成运算放大器的参数分类 （1）通用型运算放大器 通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大、面广，其性能指标适合一般性的使用。如mA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。 （2）高阻型运算放大器 这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般rid>（109～1012）W，IIB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。 （3）低温漂型运算放大器 在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总希望运算放大器的失调电压较小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。 （4）高速型运算放大器
习 题 3.1 通用型集成运放一般由几部分电路组成，每一部分常采用哪种基本电路？通常对每一部分性能的要求分别是什么？ 解：通用型集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四个部分组成。 通常，输入级为差分放大电路，中间级为共射放大电路，输出级为互补电路，偏置电路为电流源电路。 对输入级的要求：输入电阻大，温漂小，放大倍数尽可能大。 对中间级的要求：放大倍数大，一切措施几乎都是为了增大放大倍数。 对输出级的要求：带负载能力强，最大不失真输出电压尽可能大。 对偏置电路的要求：提供的静态电流稳定。 3.2 已知一个集成运放的开环差模增益A o d 为100dB ，最大输出电压峰-峰值U o p p ＝±14V ，分别计算差模输入电压u I （即u P －u N ）为10μV 、100μV 、1mV 、1V 和－10μV 、－100μV 、－1mV 、－1V 时的输出电压u O 。 解：根据集成运放的开环差模增益，可求出开环差模放大倍数 5 od od 10 dB 100lg 20==A A 当集成运放工作在线性区时，输出电压u O ＝A o d u I ；当A o d u I 超过±14V 时，u O 不是＋14V ，就是－14V 。故u I （即u P －u N ）为10μV 、100μV 、1mV 、1V 和－10μV 、－100μV 、－1mV 、－1V 时，u O 分别为1V 、10V 、14V 、14V 、－1V 、－10V 、－14V 、－14V 。 3.3 已知几个集成运放的参数如表P3.3所示，试分别说明它们各属于哪种类型的运放。 表P3.3
解：A 1为通用型运放，A 2为高精度型运放，A 3为高阻型运放，A 4为高速型运放。 3.4 多路电流源电路如图P 4.4所示，已知所有晶体管的特性均相同，U B E 均为0.7V 。试求I C 1、I C 2各为多少。 图P 3.4 解：因为T 1、T 2、T 3的特性均相同，且U B E 均相同，所以它们的基极、集电极电流均相等，设集电极电流为I C 。先求出R 中电流，再求解I C 1、I C 2。 1000 BE BE4CC =--= R U U V I R μ A R R I I I I I I I I I ⋅+++= ++=++ =+=3 ) 1( 31322 C C C B C0B3C0βββ ββββ 当β（1＋β）＞＞3时 100C2C1=≈=R I I I μ A