集成运算放大电路组成
以集成运算放大电路组成为标题，我们来探讨一下这个话题。
集成运算放大电路（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种常见的电子器件，广泛应用于各种电子设备中。它由多个晶体管和电阻等元件组成，具有高增益、低失真等特点，是现代电子电路中不可或缺的一部分。
集成运算放大电路主要由四个部分组成：输入端、输出端、电源端和反馈回路。输入端通常有两个，一个是非反相输入端（+），另一个是反相输入端（-）。输出端则是通过一个输出电阻连接到负载上。电源端则提供电源电压，一般为正负对称的直流电压。反馈回路则是将部分输出信号再次输入到输入端，起到控制和调节输出信号的作用。
集成运算放大电路的工作原理是将输入信号经过放大后输出。当输入信号经过非反相输入端时，输出信号与输入信号同相；当输入信号经过反相输入端时，输出信号与输入信号反相。通过调节反馈回路中的电阻、电容等元件，可以实现对输出信号的放大或衰减，从而达到不同的电路功能。
集成运算放大电路有很多种不同的配置方式，常见的有反相放大器、非反相放大器、比较器、积分器等。下面我们分别来介绍一下这几种典型的配置方式。
首先是反相放大器。反相放大器的输入信号通过反相输入端进入，经过放大后从输出端输出，输出信号与输入信号相反。反相放大器的放大倍数由反馈电阻和输入电阻决定，可以通过调节这两个电阻的比例来改变放大倍数。
接下来是非反相放大器。非反相放大器与反相放大器相反，输入信号通过非反相输入端进入，经过放大后从输出端输出，输出信号与输入信号同相。非反相放大器的放大倍数也由反馈电阻和输入电阻决定，可以通过调节这两个电阻的比例来改变放大倍数。
比较器是另一种常见的集成运算放大电路配置方式。比较器通常用于判断输入信号的大小关系，并输出相应的逻辑电平。当输入信号大于某个阈值时，输出为高电平；当输入信号小于阈值时，输出为低电平。比较器的阈值可以通过调节电阻、电容等元件来改变。
最后是积分器。积分器可以将输入信号进行积分，输出信号为输入信号的积分值。积分器的输出信号随着时间的增加而不断变化，可以用于信号处理、滤波等应用。
除了以上几种常见的配置方式，集成运算放大电路还可以通过组合这些基本配置方式来实现更复杂的功能。例如，可以将反相放大器和非反相放大器组合起来，形成一个带有增益和相位控制功能的电路。
集成运算放大电路是一种功能强大、应用广泛的电子器件。通过不同的配置方式和调节元件参数，可以实现各种不同的电路功能。在实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的配置方式和参数，从而设计出满足要求的电子电路。
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：
第5章集成运算放大电路 （上一章介绍的用三极管、场效应管等组成的放大电路称为分立元件电子电路。） 集成电路：如果在一块微小的半导体基片上，将用晶体管（或场效应管）组成的实现特定功能的电子电路制造出来， 这样的电子电路称为集成电路。 （集成电路是一个不可分割的整体，具有其自身的参数及技术指标。模拟集成电路种类较多，本章主要介绍集成运 算放大电路。） 本章要求： （1）了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 （2）理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。 （3）理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理。 （4）理解电压比较器的工作原理和应用。 5.1集成运算放大器简介 5.1.1集成运算放大器芯片 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。集成运算放大器简称运放，是一种多端集成电路。集成运放是一种价格低廉、用途广泛的电子器件。早期，运放主 要用来完成模拟信号的求和、微分和积分等运算，故称为运算放大器。现在，运放的应用已远远超过运算的范围。它在通信、控制和测量等设备中得到广泛应用。 1、集成电路的概念 （1）集成电路：禾U用半导体的制造工艺，把晶体管、电阻、电容及电路连线等做在一个半导体基片上，形成不可分割的固体块。 集成电路优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。 （2）集成电路分类：模拟、数字集成电路；单极型、双极型集成电路，小、中、大、超大规模集成电路。 ①模拟集成电路：以电压或电流为变量，对模拟量进行放大、转换、调制的集成电路。 （可分为线性集成电路和非线性集成电路。） ②线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成线性关系的电路，如集成运算放大器。 ③非线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成非线性关系的电路，如集成稳压器。 （3）线性集成电路的特点 ①电路一般采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。 ②输入级采用差动放大电路，目的是克服直接耦合电路的零漂。 ③NPN管和PNP管配合使用，从而改进单管的性能。 ④大量采用恒流源设置静态工作点或做有源负载，提高电路性能。 2、集成运算放大器的原理电路集成运算放大器通常包括四个基本部分：输入级、中间级、输出级和偏置电路。 集成运算放大器组成框图
第21讲 6.3 简单的集成电路运算放大器 主要内容: 本节主要介绍了集成电路运算放大器。 基本要求： 了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点。 教学要点： 1．集成电路运算放大器的组成 集成电路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，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部分组成。 （1）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其他方面的性能，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2．简单的运算放大器 简单运算放大器的原理电路如图所示。
（1）T1,T2对管组成差分式放大电路，信号双端输入、单端输出。 （2）复合管T3,T4组成共射极电路，形成电压放大级，以提高整个电路的电压增益。 （3）T5,T6组成两级电压跟随器，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v id=v i1-v i2为零时，输出电压v O=0的目的。 （4）R7和D组成低电压稳压电路以供给的基准电压，它与T9一起构成电流源电路以提高T5的电压跟随能力。 （5）电路符号：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。在运算放大器的代表符号中，反相输入端用"-"号表示，同相输入端用"+"表示。器件外端输入、输出相应地用N,P和O表示。（6）输入和输出的相位：利用瞬时极性法分析可知，当输入信号电压v i1从反相输入端输入时（v i2=0），如v i1的瞬时变化极性为(+)时，各级输出端的瞬时电位极性为：v C2（+）→v O2（–）→v B6（–）→v O（–）则输出信号电压v o 与v i1反相；同时，当输入信号电压从同相端输入v i2(v i1=0)时，可以检验，输出电压v o与v i2同相。
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。它的增益高（可达60~180dB ），输入电阻大（几十千欧至百万兆欧），输出电阻低（几十欧），共模抑制比高（60~170dB ），失调与飘移小，而且还具有输入电压为零时输出电压亦为零的特点，适用于正，负两种极性信号的输入和输出。 模拟集成电路一样是由一块厚约0.2~0.25mm 的P 型硅片制成，这种硅片是集成电路的基片。基片上能够做出包括有数十个或更多的BJT 或FET 、电阻和连接导线的电路。 运算放大器除具有十、一输人端和输出端外，还有十、一电源供电端、外接补偿电路端、调零端、相位补偿端、公共接地端及其他附加端等。它的放大倍数取决于外接反馈电阻，这给利用带来专门大方便. 依照集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。 1）、通用型运算放大器 通用型运算放大器确实是以通用为目的而设计的。这种器件的要紧特点是价钱低廉、产品量大面广,其性能指 标能适合于一样性利用。例mA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入 级的LF356 都属于此种。它们是目前应用最为普遍的集成运算放大器。 2）、高阻型运算放大器 这种集成运算放大器的特点是差模输入阻抗超级高,输入偏置电流超级小,一样rid ＞（109~1012）W,IIB 为 几皮安到几十皮安。实现这些指标的要紧方法是利用处效应管高输入阻抗的特点,用处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、宽带和低噪声等优势, 但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF35六、LF35五、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 在周密仪器、弱信号检测等自动操纵仪表中,老是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的转变而变 化。低温漂型运算放大器确实是为此而设计的。目前经常使用的高精度、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 在快速A/D 和D/A 转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速度SR 必然要高,单位增益带宽BWG 必然要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器要紧特点是具有高的 转换速度和宽的频率响应。常见的运放有LM31八、mA715 等,其SR=50~70V/ms,BWG ＞20MHz 。 5）、低功耗型运算放大器 由于电子电路集成化的最大优势是能使复杂电路小型轻便,因此随着便携式仪器应用范围的扩大,必需利用 低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。经常使用的运算放大器有TL-022C 、TL-060C 等,其工作电 压为±2V~±18V,消耗电流为50~250mA 。目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600 的供电电源为1.5V, 功耗为10mW,可采纳单节电池供电。 6）、高压大功率型运算放大器 运算放大器的输出电压要紧受供电电源的限制。在一般的运算放大器中,输出电压的最大值一样仅几十伏, 输出电流仅几十毫安。假设要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必需要加辅助电路。 集成运算放大器的结构 集成运放是一种高放大倍数的多级直接耦合放大器。这种器件最初用于模拟运算机中实现数值运算，因此称为运算放大器。尽管应用不断扩展，但仍保留了运放的名称。集
第六章集成运放组成的运算电路一、教学要求 知识点教学要求学时掌握理解了解 运算电路的分析方法√ 基本运算电路的结构及工作原理√ 对数和反对数运算电路的工作原理√ 模拟乘法器工作原理√基本应用电路及分析方法√ 运放使用中的几个问题选型、调零、消振和保护√运算电路的误差分析√ 二、重点和难点 本章的重点是： 基本运算电路的结构、工作原理和分析方法，模拟乘法器的基本应用电路及分析方法。 本章的难点是： 模拟乘法器的工作原理，实际运算放大器运算电路的误差分析。 三、教学内容 6.1运算电路的分析方法 由于运算放大器的增益很高，引入负反馈后很容易满足深度负反馈条件，可实现性能优越的各种数学运算电路。为了突出基本概念，减少复杂的计算，在分析各种运算电路时，将集成运放视为理想器件。 1．理想运放的特性 和都趋向无限大，并且、、和均等于零，其它参数也不考虑，这就是理想运算放大器。 2．运放的工作状态 在运算电路中，由于电路引入深度负反馈，运放工作在线性状态。当输入信号过大时，输出信号受直流电源电压的限制，将会出现非线性失真。 3．虚短、虚断和虚地 对于工作在线性区的运放，下述两条重要结论普遍适用，也是分析运放应用电路的基本出发点。 虚短——运放两个输入端之间的电压差近似等于零。 虚断——流入运放输入端的电流近似等于零。 当信号从反相输入端输入，且同相输入端的电位等于零时，“虚短”的结论可引深为反相输端为“虚地”的结论。 4．分析计算方法 对纯电阻和运放组成的电路，利用虚短和虚断的结论和求解线性电路的方法，直接求解输出与输入的关系。 对于含有电容和电感的复杂运算电路，可运用拉氏变换，先求出电路的传递函数，再进行拉氏反变换后得出输出与输入的函数关系。 6.2基本运算电路 基本运算电路包含比例、加法、减法、积分和微分运算电路，其输入输出函数呈线性关系，也称为线性运算电路。
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。
集成运算放大电路组成 以集成运算放大电路组成为标题，我们来探讨一下这个话题。 集成运算放大电路（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种常见的电子器件，广泛应用于各种电子设备中。它由多个晶体管和电阻等元件组成，具有高增益、低失真等特点，是现代电子电路中不可或缺的一部分。 集成运算放大电路主要由四个部分组成：输入端、输出端、电源端和反馈回路。输入端通常有两个，一个是非反相输入端（+），另一个是反相输入端（-）。输出端则是通过一个输出电阻连接到负载上。电源端则提供电源电压，一般为正负对称的直流电压。反馈回路则是将部分输出信号再次输入到输入端，起到控制和调节输出信号的作用。 集成运算放大电路的工作原理是将输入信号经过放大后输出。当输入信号经过非反相输入端时，输出信号与输入信号同相；当输入信号经过反相输入端时，输出信号与输入信号反相。通过调节反馈回路中的电阻、电容等元件，可以实现对输出信号的放大或衰减，从而达到不同的电路功能。 集成运算放大电路有很多种不同的配置方式，常见的有反相放大器、非反相放大器、比较器、积分器等。下面我们分别来介绍一下这几种典型的配置方式。
首先是反相放大器。反相放大器的输入信号通过反相输入端进入，经过放大后从输出端输出，输出信号与输入信号相反。反相放大器的放大倍数由反馈电阻和输入电阻决定，可以通过调节这两个电阻的比例来改变放大倍数。 接下来是非反相放大器。非反相放大器与反相放大器相反，输入信号通过非反相输入端进入，经过放大后从输出端输出，输出信号与输入信号同相。非反相放大器的放大倍数也由反馈电阻和输入电阻决定，可以通过调节这两个电阻的比例来改变放大倍数。 比较器是另一种常见的集成运算放大电路配置方式。比较器通常用于判断输入信号的大小关系，并输出相应的逻辑电平。当输入信号大于某个阈值时，输出为高电平；当输入信号小于阈值时，输出为低电平。比较器的阈值可以通过调节电阻、电容等元件来改变。 最后是积分器。积分器可以将输入信号进行积分，输出信号为输入信号的积分值。积分器的输出信号随着时间的增加而不断变化，可以用于信号处理、滤波等应用。 除了以上几种常见的配置方式，集成运算放大电路还可以通过组合这些基本配置方式来实现更复杂的功能。例如，可以将反相放大器和非反相放大器组合起来，形成一个带有增益和相位控制功能的电路。
实验13 集成运放组成的基本运算电路 一、实验目的： 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功能。 2．了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 3．掌握在放大电路中引入负反馈的方法。 二、实验内容 1．实现两个信号的反相加法运算。 2．实现同相比例运算。 3．用减法器实现两信号的减法运算。 4．实现积分运算。 5．用积分电路将方波转换为三角波。 三、实验准备 1．复习教材中有关集成运放的线性应用部分。 2．拟定实验任务所要求的各个运算电路，列出各电路的运算表达式。 3．拟定每项实验任务的测试步骤，选定输入测试信号υS 的类型（直流或交流）、幅度和频率范围。 4．拟定实验中所需仪器和元件。 5．在图9.30所示积分运算电路中，当选择υI ＝0.2V 时，若用示波器观察υO （t ）的变化轨迹，并假定扫速开关置于“1s/div ”，Y 轴灵敏度开关置于“2V/div ”，光点一开始位于屏幕左上角，当开关S 2由闭合转为打开后，电容即被充电。试分析并画出υO 随时间变化的轨迹。 四、实验原理与说明 由集成运放、电阻和电容等器件可构成比例、加减、积分、微分等模拟运算电路。在这些应用中，须确保集成运放工作在线性放大区，分析时可将其视为理想器件，从而得出输入输出间的运算表达式。下面介绍几种常用的运算电路： 1．反相加法运算 电路如图9.27所示，其输入与输出之间的函数关系为： ) ( 22 11 I f I f O v R R v R R v + -= 图9.27 反相加法运算电路 通过该电路可实现信号υI1和υI2的反相加法运算。为了消除运放输入偏置电流及其漂移造成的运算误差，须在运放同相端接入平衡电阻R 3，其阻值应与运放反相端的外接等效电阻相等，即要求R 3= R l ∥R 2∥R f 。 实验时应注意： （1）为了提高运算精度，首先应对输出直流电位进行调零，即保证在零输入时运放输出为零。 （2）输入信号采用交流或直流均可，但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频率响应和输出幅度的限制。 （3）为防止出现自激振荡，应用示波器监视输出电压波形。 2．同相比例运算 图9.28所示电路为同相比例运算电路，其特点是输入电阻比较大，输入与输出电压之间的函数关系为：
C E E E I R o (a ) (b ) (c ) 单管电流源电路 (a)晶体管的恒流特性； (b)恒流源电路； (c)等效电流源表示法 3、集成运算放大电路 3.1 集成运算放大器的结构与特点 3.1.1集成运放电路结构 集成运放电路形式多样，各具特色。但从电路的组成结构看，一般是由输入级、中间放大级、输出级和电流源四部分组成。（如图） 输入级采用差分放大电路要求有低温漂，高共模抑制比和高输入电阻，中间级采用CE(CS)电路要求有高电压增 益，输出级采用互补对称式射极跟随器结构要求有低输出电阻，较强带负载能力。 3.1.2集成运放电路特点 集成运放是一种多级放大电路， 性能理想的运放应该具有电压增益高、 输入电阻大、 输出电阻小、 工作点漂移小等特点。与此同时， 在电路的选择及构成形式上又要受到集成工艺条件的严格制约。 因此， 集成运放在电路设计上具有许多特点，主要有： 1、级间采用直接耦合方式。 2、尽可能用有源器件代替无源元件。 3、利用对称结构改善电路性能。 3.1.2集成运放符号与模型 3.2 集成运放中的电流源电路 电流源对提高集成运放的性能起着极为重要的作用。一方面它为各级电路提供稳定的直流偏置电流， 另一方面可作为有源负载，提高单级放大器的增益。 3.2.1 单管电流源电路 图 (a)画出了晶体管基极电流为I B 的一条输出特性曲线。由图可见，当I B 一定时，只要晶体管不饱和也不击穿，I C 就基本恒定。因此，固定偏流的晶体管，从集电极看进去相当于一个恒流源。由交流等效电路知，它的动态内阻为r ce ，是集成运算放大器组成框图 （a ）集成运放符号 （b ）集成运放电路模型 R id →∞ R od →0 A od →∞
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
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之差） U和输入信号（同相输入端+ U和反相输入端- 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+-集成运算放大器教案
集成运算放大器教案 一、引言 集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称IOA）是现代电子电路中常用的集成电路设备之一。它具有高增益、低失调电压 和低输入偏置电流等特点，广泛应用于模拟信号处理、数据转换和信 号放大等领域。本教案将介绍集成运算放大器的基本原理、电路结构 和常见应用。 二、基本原理 1. 集成运算放大器的定义 集成运算放大器是一种高增益、差分输入、单端输出的电压放大器，具有良好的线性特性和稳定性。 2. 差动放大器 差动放大器是集成运算放大器的核心部分，由电流镜、差动对、差 动放大级和输出级组成。差动放大器具有高增益、抗干扰能力强等特点，是实现放大器功能的关键。 3. 集成运算放大器的运算模式 集成运算放大器有多种运算模式，包括非反相放大、反相放大、求和、积分、微分等。不同的运算模式适用于不同的电路设计和信号处 理需求。 三、电路结构
1. 内部电路结构 集成运算放大器内部由放大器级、输入级、输出级等电路组成。放大器级负责增益放大，输入级负责输入电阻和共模抑制，输出级负责输出电阻和驱动能力。 2. 典型引脚功能 集成运算放大器的引脚包括非反相输入端、反相输入端、输出端、电源引脚等。通过连接不同的引脚可以实现不同的功能和应用。 四、常见应用 1. 模拟信号放大 集成运算放大器广泛应用于模拟信号放大领域，如音频放大、传感器信号处理等。通过调节电路参数和连接方式，可以实现不同增益、频率响应和功率输出的放大器电路。 2. 数据转换 集成运算放大器可用于模拟信号到数字信号的转换，如模数转换、数据采集等。借助集成运算放大器的高增益和低噪声特点，可以实现精确的信号转换和数据处理。 3. 信号滤波 集成运算放大器结合滤波电路可以实现信号的滤波功能。通过选择合适的滤波器类型和参数，可以滤除噪声、去除杂散信号，提高信号质量和可靠性。
集成运放组成的基本运算电路实验报告 【集成运放组成的基本运算电路实验报告】 摘要： 本实验采用集成运放组成的基本运算电路，通过实际搭建电路和数据测量，验证运算放大器的基本特性和运算电路的功能。实验结果表明，基本运算电路能够实现加法、减法、放大、求反等基本运算功能，并具有稳定性和线性性。 1. 引言 运算放大器是一种具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的放大器，常用于运算电路和信号处理。本实验采用TL081型集成运放，通过搭建基本运算电路，验证其基本特性和功能。 2. 实验仪器与材料 2.1 实验仪器 - 示波器 - 信号发生器 - 直流电源 - 电阻箱 - 万用表
2.2 实验材料 - TL081集成运放 - 电阻、电容 3. 实验过程 3.1 实验电路搭建 根据实验要求，搭建如下基本运算电路： - 加法电路 - 减法电路 - 放大电路 - 反相电路 3.2 电压测量 使用万用表测量电路中各节点的电压值，记录在实验数据表格中。 3.3 实验数据处理 根据测得的电压值，计算放大倍数、增益、输入输出电压关系等，绘制相应的实验曲线和图表。 4. 实验结果与分析 根据实验数据处理的结果，得到以下实验结果和分析： 4.1 加法电路
通过测量加法电路中各节点的电压，计算得到输入电压与输出电压的关系，实验结果显示加法电路能够实现两个输入电压的相加功能，并对输入电压进行放大。 4.2 减法电路 减法电路采用了反相输入，通过测量各节点电压，计算得到输入电压与输出电压的关系，实验结果表明减法电路能够实现两个输入电压的相减功能，并对输入电压进行放大。 4.3 放大电路 通过测量放大电路中各节点的电压，计算得到输入电压与输出电压的关系，实验结果显示放大电路能够对输入电压进行放大，并具有一定的放大倍数。 4.4 反相电路 反相电路采用了反相输入，通过测量各节点电压，计算得到输入电压与输出电压的关系，实验结果表明反相电路能够实现输入电压的反向输出，并对输入电压进行放大。 5. 结论与总结 通过实际搭建基本运算电路并进行数据测量，本实验验证了集成运放的基本特性和运算电路的功能。实验结果表明，基本运算电路能够实现加法、
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
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。