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主要参数
第六节场效应管简介
第一节学习要求
1. 掌握基本镜象电流源、比例电流源、微电流源电路结构及基本特性。
2. 掌握差模信号、共模信号的定义与特点。
3. 掌握基本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．熟悉运放的主要技术指标及集成运算放大电路的一般电路结构。学习重点：
掌握集成运放的基本电路的分析方法
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. 采用直接耦合方式。
2. 为克服直接耦合方式带来的温漂现象,采用了温度补偿的手段 ----输入级是差放电路。
3. 大量采用BJT或FET构成恒流源 ,代替大阻值R ,或用于设置静态电流。
4. 采用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。
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第二节集成运算放大器中的恒流源
一、基本镜象电流源
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
当β>>2时,
式中I R=I REF称为基准电流，由上式可以看出，当R确定后，I R 就确定，I C2也随之而定，我们把I C2看作是I R的镜像，所以称图6.1为镜像恒流源。
改进电路一：
图6.2是带有缓冲级的基本镜象电流源,它是针对基本镜象电流源缺点进行的改进，两者不同之处在于增加了三极管T3，其目的是减少三极管T1、T2的I B对I R的分流作用，提高镜象精度，减少β值不够大带来的影响。
改进电路二：
图6.3是带有发射极电阻的镜象电流源，其中R e1=R e2，两管的输入仍有对称性，所以
若此电路R e1不等于R e2，则I C2与（R e1、R e2）的比值成比例，因此，此电流源又称为比例电流源。
二、微电流源
电路如图6.4所示，当I R一定时，I C2可确定为：
可见，利用两管基-射电压差 V BE可以控制I0。由于 V BE的数值小，用阻值不大的R e2即可得微小的工作电流--微电流源。
例：电路如图6.5所示，
已知：BJT的参数相同，求各电流源与参考电流的关系。
三、电流源的主要应用-有源负载
前面曾提到，增大R c可以提高共射放大电路的电压增益。但是，R c不能很大，因为在集成工艺中制造大电阻的代价太高，而且，在电源电压不变的情况下，R c越大，导致输出幅度越小。那么，能否找到一种元件代替R C，其动态电阻大，使得电压增益增大，但静态电阻较小。因而不致于减小输出幅度呢？自然地，我们可以考虑晶体管恒流源。由于电流源具有直流电阻小，交流电阻大的特点，在模拟集成电路中广泛地把它作负载使用--有源负载，如图6.6所示。
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第三节差分式放大电路
基本概念：
图6.7表示一个线性放大器，它有两个输入端，分别接有信号v i1和v i2；输出端的信号为v o。在电路完全对称的理想情况下，输出信号电压可表示为
式中A VD是差分放大器的差模电压增益。可见电路的两个输入端所共有的任何信号对输出电压都不会有影响。但在一般情况下，实际
的输出电压不仅取决于两个输入信号的差模信号v id，而且还与两个输入信号的共模信号v ic有关，它们分别是
当用差模信号和共模信号表示两个输入信号时，有
在差模信号和共模信号同时存在时，对于线性放大器而言，可以利用叠加原理来求出总的输出电压，即
式中为差模电压放大倍数，称为共模电压放大倍数。
一、基本差分放大电路
1. 基本电路
基本差动式放大器如图6.8所示。图中 T1,T2 是特性相同的晶体管，电路对称,参数也对称。如：V BE1=V BE2,R c1=R c2=R c, R b1=R b2= R b,β1=β2=β。电路有两个输入端和两个输出端。
2. 工作原理
（1）当v i1=v i2=0时，即静态时，由于电路完全对称：I c1 = I c2= I0/2, R c1I c1 = R c2I c2，V o = V c1-V c2 = 0 即输入为0时,输出也为0。
（2）加入差模信号时，即v s1=-v s2=v sd/2，从电路看v B1增大使得i B1增大,使i c1增大,使得v c1减小v B2减小使得i B2减小,又使得i c2减小，使得v c2增大.由此可推出：v o=v c1 - v c2=2v c1，每个变化量v不等于0,所以有信号输出。
若在输入端加共模信号,即v s1=v s2，由于电路的对称性和恒流源偏置,理想情况下v o=0，无输出。
这就是所谓"差动"的意思；即两个输入端之间有差别，输出端才有变动。
3、抑制零点漂移的原理
在差分电路中，无论是温度的变化，还是电流源的波动都会引起两个三极管的i C及v C的变化。这个效果相当于在两个输入端加入了共模信号，在理想情况下， v o不变，从而抑制了零漂。凡是对差放两管基极作用相同的信号都是共模信号。常见的有：
（1）v i1不等于 -v i2，信号中含有共模信号；
（2）干扰信号(通常是同时作用于输入端)；
（3）零漂。
实际情况下，要做到两管完全对称和理想恒流源是比较困难的，但输出漂移电压也将大为减小。综上分析，放大差模信号，抑制共模信号是差放的基本特征。通常情况下，我们感兴趣的是差模输入信号，对于这部分有用信号，希望得到尽可能大的放大倍数；而共模输入信号可能反映由于温度变化产生的漂移信号或随输入信号一起进
入放大电路的某种干扰信号。对于这样的共模输入信号我们希望尽量地加以抑制，不予放大传送。
4、主要技术指标的计算
（1）静态工作点的估算
I C1=I C2=I c=I O/2
V C1=V C2=V cc-I c R c
I B1=I B2=I c/β=I B=I/2β
（2）差摸电压增益和输入、输出电阻
差放电路有两个输入端和两个输出端。同样，输出也分双端输出和单端输出方式。组合起来,有四种连接方式：双端输入双端输出、双端输入单端输出,单端输入双端输出,单端输入单端输出。
（a）双入双出电路
差模输入： v i1=-v i2=v id/2，则i C1上升时, i C2下降。
若电路完全对称时，则△i C1=△i C2，因为I O不变，因此v e=0，电路可以用图6.9表示。
由上面的计算可见,负载在电路完全对称,双入双出的情况
下,A VD= A V1,可见该电路使用成倍的元器件换取抑制零漂的能力。
差模输入电阻R i：从两个输入端看进去的等效电阻 R i=2r be
差模输出电阻R0：从两个输出端看进去的等效电阻R0=2R C
R0, R i是单管的两倍。
（b）双入单出电路
对于差模信号:由于另一三极管的C极没有利用，因此V0只有双出的一半。
差模输入电阻:由于输入回路没变,所以R i=2r be,
差模输出电阻: R0=R c1。
（c）单端输入电路
对于单端输入，相当与图6.10的b2接地。当v i>0时，i c1增大，使i e1也增大，v e增大。由于T2的b极通过接地，则v BE2=0-v e= -v e，所以有v BE2减小,i c2也减小。整个过程，在单端输入v i的作用下，两个BJT的电流为i c1增大,i c2减少。所以单端输入时，差分放大的T1、T2仍然工作在差分状态。单端输入与双端输入是一致的。
小结：
①只要是双端出，不管是单入还是双入，其A VD、R i、R o都是一样的。
②只要是单端出，不管是单入还是双入，其A VD、R i、R o也是一样的。
（3）共模电压增益
①双端输出的A VC。
因为v i1=v i2，此时变化量相等，即v C1=v C2，因此
实际上，电路完全对称是不容易的，但即使这样，A VC也很小，放大电路的抑制共模能力还是很强的。
②单端输出的A VC
对于共模信号,因为两边电流同时增大或同时减小.因此在e极处得到的是两倍的i e。v e=2i e R e,这相当于每个BJT的发射极分别接2R e 电阻,如图6.11所示。(这里的R e就是恒流源交流等效电阻)因此有
（4）共模抑制比K CMR
K CMR是衡量差放抑制共模信号能力的一项技术指标。定义为：
A VD越大,A VC越小.则共模抑制能力越强,放大器的性能越优良,所以K CMR 越大越好。理想情况下：双端输出的K CMR=∞
单端输出的共模抑制比为：
双端输出电路的总输出电压：
单端输出电路的总输出电压：
例1：集成运放BG305的输入级如图6.12所示，各BJT的β1= β2=30，β3=β4=β5=β6=50，各BJT的V BE=0.7V，R b=100K，R c=50K， R w=10K(滑动端调至中点)，R e=1K，R L即第二级的R i为23.2K。
求：(1)该放大级的静态工点； (2)差动放大倍数A VD；
(3)差动输入电阻R i，差动输电阻 R o。
解（1）求放大级的静态工点
解（2）差动放大倍数A VD
解（3）差动输入、出电阻R i、R o
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第四节集成电路运算放大器
模拟集成电路的分类
模拟集成电路按功能大致可分为：
线性放大器、功率放大器、比较器、乘法器、稳压器、（D/A 、A/D）转换器、锁相环器件等。
其中线性放大器按性能可分为通用型和专用型。线性放大器中，发展最早、应用最广的是集成运算放大电路。图6.13示出部分运放的实物图。
一、简单集成电路运算放大器
1、集成运放的基本组成框图和符号（如图6.14所示）
2、一个简单的集成运放（如图6.15所示）
(1)直流分析：
(2)放大电路总增益的计算
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第五节集成电路运算放大器的主要参数1、输入失调电压V IO
2、输入偏置电流I IB
3、输入失调电流I IO
4、温度漂移
5、最大差摸输入电压V idmax
6、最大共摸输入电压V iCmax
7、最大输出电流I Omax
8、开环电压增益A VO
运放在无外加反馈情况下对差模信号的电压增益。
9、开环带宽BW（f H）
10、单位增益带宽BW（f T）
11、转换速率S R
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第六节场效应管（FET）简介
一、结型场效应管
（一） JFET的结构和特点
1、结构
场效应管的结构如图6.18所示，它是在一块N型半导体的两边利用杂质扩散出高浓度的P型区域，用P+表示，形成两个P+N结。N 型半导体的两端引出两个电极，分别称为漏极D和源极S。把两边的P区引出电极并连在一起称为栅极G。如果在漏、源极间加上正向电
压，N区中的多子（也就是电子）可以导电。它们从源极S出发，流向漏极D。电流方向由D指向S，称为漏极电流I D.。由于导电沟道是N型的，故称为N沟道结型场效应管。
2、特点
① v GS＜0，R i很高；
②电压控制器件；
③单极性器件；
3、N沟道JFET的输出特性
在v GS=0时，沟道电阻最小，I D达到最大。
当v GS＜0时，耗尽层变大，沟道电阻变大，相应的I D下降。因此形成图6.19所示的特性曲线。
4. JFET与BJT的特点比较
(1) 场效应管是电压控制器件：
通过V GS控制i D。从输出特性看，各条不同输出特性曲线的参变量是V GS。在恒流区，i D与V DS基本无关。并通过跨导g m=△i D/△V GS| V DS
描述场效应管的放大作用。而晶体管是通过i B控制i C。参变量是i B。放大区，i C与V CE基本无关。通过电流放大系数β=△i C/△i B描述放大作用。
(2)i G=0。所以，直流、交流R i都很高。而晶体管b极和e极处于正偏状态，b～e间R i较小：几千欧。
(3)场效应管利用的是一种极性的多子导电（单极型器件），具有噪声小，受外界T及辐射的影响小等特点（温度稳定性好）。
(4)由于场效应管对称，有时D--S极可互换使用。各项性能基本不受影响。应用时较方便、灵活。但若制造时已将S和衬底连在一起，则D--S不能互换。
(5)场效应管的制造工艺简单，有利于大规模集成，且所占面积小，集成度高。
(6)MOS场效应管R i高，G极的感应电荷不易泄放。 S iO2层薄，G极与衬底间等效电容很小，感应电荷少量即可形成高电压，将S iO2击穿而损坏管。存放管子时，应将G--S短接，避免G极悬空。焊接时，烙铁外壳应接地良好，防止因烙铁漏电而击穿管子。
(7)场效应管的应用
场效应管在恒流区内工作时，当GS电压变化△V GS时， D极电流相应变化△i D。若将△i D通过较大的R L，从R L上取出的△V0=△i D R L，可能比△V GS大许多倍，即△V GS得到了放大。所以场效应管和晶体管一样在电路中可起放大的作用。
FET BJT
电压控制器件g m=△i D/△V GS| V SD电流控制器件β=△i c/△ i B∣v CE
输入端PN结反偏，i G=0，R i很大输入端PN结正偏，i b≠0，r be较小
单极型器件，一种载流子：噪声小，温度稳定性好双极型器件，两种种载流子：噪声较大，温度稳定性较差
结构对称，D-S极可以互换结构非对称，C-E极不能互换
《电路与电子学基础》实验报告 实验名称集成运算放大器应用 班级2013211XXX 学号2013211XXX 姓名XXX
实验7.1 反相比例放大器 一、实验目的 1．测量反相比例运算放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。 2．测定反响比例放大器输出与输入电压波形之间的相位差。 3．根据运放的输入失调电压计算直流输出失调电压，并比较测量值与计算值。 4．测定不同电平的输入信号对直流输出失调电压的影响。 二、实验器材 LM 741 运算放大器 1个 信号发生器 1台 示波器 1台 电阻：1kΩ 2个，10kΩ 1个，100kΩ 2个 三、实验步骤 1.在EWB平台上建立如图7-1所示的实验电路，仪器按图设置。 单击仿真开关运行动态分析，记录输入峰值电压 V和输出峰值电压 ip V，并记录直流输出失调电压of V及输出与输入正弦电压波形之间的op 相位差。
Vip=4.9791mV Vop=498.9686mV Vof=99.37mV 相位差π 2.根据步骤1的电压测量值，计算放大器的闭环电压增益Av。 Av=-100.2 3.根据电路元件值，计算反相比例运算放大器的闭环电压增益。 Av=-100 4.根据运放的输入失调电压 V和电压增益Av，计算反相比例运放 if 的直流输出失调电压 V。 of Vof=100mV 四、思考与分析 1．步骤3中电压增益的计算值与步骤1，2中的测量值比较，情况如何？ 计算值为-100，测量值为-100.2，基本相等，略有误差
2．输出与输入正弦电压波形之间的相位差怎样？ 相位差为π 3．步骤1中直流输出失调电压的测量值与步骤4中的计算值比较，情况如何？ 测量值为99.37mV,计算值为100mV,基本相等，略有误差 4．步骤1中峰值输出电压占直流输出失调电压的百分之几？ 500% 5．反馈电阻 R的变化对放大器的闭环电压增益有何影响？ f 在R1一定的条件下，Rf越大，闭环电压增益越大 实验7.2 加法电路 一、实验目的 1．学习运放加法电路的工作原理。 2．分析直流输入加法器。 3．分析交直流输入加法器。 4．分析交流输入加法器。 二、实验器材 LM741 运算放大器 1个直流电源 2个 0～2mA毫安表 4个万用表 1个 信号发生器 1台
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
实验报告 课程名称：电子电路设计与仿真 实验名称：集成运算放大器的运用 班级：计算机18-4班 姓名：祁金文 学号：5011214406
实验目的 1.通过实验，进一步理解集成运算放大器线性应用电路的特点。 2.掌握集成运算放大器基本线性应用电路的设计方法。 3.了解限幅放大器的转移特性以及转移特性曲线的绘制方法。 集成运算放大器放大电路概述 集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导 体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、 二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路 制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大电路最初多用于各 种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上， 故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广泛用于模拟 信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情 况下，已经取代了分立元件放大电路。 反相比例放大电路 输入输出关系: i o V R R V 12-=i R o V R R V R R V 1 212)1(-+=
输入电阻:Ri=R1 反相比例运算电路 反相加法运算电路 反相比例放大电路仿真电路图
压输入输出波形图 同相比例放大电路 输入输出关系: i o V R R V )1(12+=R o V R R V R R V 1 2i 12)1(-+=
输入电阻:Ri=∞ 输出电阻:Ro=0 同相比例放大电路仿真电路图 电压输入输出波形图
差动放大电路电路图 差动放大电路仿真电路图 五：实验步骤： 1.反相比例运算电路 （1）设计一个反相放大器，Au=-5V，Rf=10KΩ，供电电压为±12V。
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。
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主要参数 第六节场效应管简介 第一节学习要求 1. 掌握基本镜象电流源、比例电流源、微电流源电路结构及基本特性。 2. 掌握差模信号、共模信号的定义与特点。 3. 掌握基本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．熟悉运放的主要技术指标及集成运算放大电路的一般电路结构。 学习重点：
掌握集成运放的基本电路的分析方法 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. 采用直接耦合方式。 2. 为克服直接耦合方式带来的温漂现象,采用了温度补偿的手段 ----输入级是差放电路。 3. 大量采用BJT或FET构成恒流源 ,代替大阻值R ,或用于设置静态电流。 4. 采用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、基本镜象电流源
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 当β>>2时, 式中I R=I REF称为基准电流，由上式可以看出，当R确定后，I R就确定，I C2也随之而定，我们把I C2看作是I R的镜像，所以称图6.1为镜像恒流源。 改进电路一：
集成运放放大电路实验报告 一实验目的： 用运算放大器等元件构成反相比例放大器，同相比例放大器，反相求和电路，同相求和电路，通过实验测试和分析 ，进一步掌握它们的主要特征和性能及输出电压与输入电压的函数关系。 二仪器设备： i SXJ-3B型模拟学习机 ii 数字万用表 iii 示波器 三实验内容： 每个比例求和运算电路实验，都应进行以下三项： （1）按电路图接好后，仔细检查，确保无误。 （2）调零：各输入端接地调节调零电位器，使输出电压为零（用万用表200mV档测量，输出电压绝对值不超过0.5mv）。 A. 反相比例放大器 实验电路如图所示
R1=10k Rf=100k R’=10k 输出电压：Vo=-(Rf/R1)V1 实验记录： 直流输入电压V1 0.1V 0.3V 1V 输出电 压 理论估算值 -1V - 3V -10 V
实测值 -0.978V -2.978V - 9.978V 误差 0.022V 0.022V 0.022V 将电路输入端接学习机上的直流信号源的OUTPUT ，调节换档开关置于合适位置，并调节电位器，使V1分别为表中所 列各值，（用万用表测量）分析输出电压值， 填在表内。实际测量V0的值填在表内。 B 同相比例放大器 R1=10k, Rf=100k R ＇=10k
输出电压：V0=（1+Rf/R1）V1 调零后，将电路输入端接学习机上的直流信号源的ＯＵＴＰＵＴ，调节换 挡开关置于合适位置，并调节电位器，使Ｕ１分 直流输入电压V1 0.1V 0.3V 1V 输出电压V0 理论估算 值 1.1V 3.3V 11V 实测值 1.121V 3.321V 11.020V 误差 0.021V 0.021V 0.020V
第六章集成电路运算放大器 本章内容简介 (一) 目标：集成元器件，构成特定功能的电子线路 (二) 侧重点不同：区别于单元电路，研究对象为高开环电压放大倍数的多级直接耦合 放大电路 (三)主要内容 ?组成集成运放的基本单元电路； ?典型集成运放电路以及集成运放的主要指标参数； ?几种专用型集成运放。 (四)学习目标 ?了解电流源的构成、恒流特性及其在放大电路中的作用。 ?正确理解直接耦合放大电路中零点漂移（简称零漂）产生的原因，以及有关指 标。 ?熟练掌握差模信号、共模信号、差模增益、共模增益和共模抑制比的基本概念。 ?熟练掌握差分放大电路的组成、工作原理以及抑制零点漂移的原理。 ?熟练掌握差分放大电路的静态工作点和动态指标的计算，以及输出输入相位关 系。 ?了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点。（选讲内容） ?了解集成运放主要参数的定义，以及它们对运放性能的影响。（选讲内容） (五)参考资料说明 ?清华大学童诗白主编《模拟电子技术基础》有关章节 ?高文焕、刘润生编《电子线路基础》 ?王远编《模拟电子技术基础学习指导书》 ?陈大钦编《模拟电子技术基础问答、例题、试题》
6.1 集成运放中的电流源 主要内容: 本节主要定义了电流源电路并做了分类。 基本要求： 正确理解电流源的定义及种类。 教学要点： 1.镜象电流源 (1). 电路组成：镜象电流源是由三级管电流源演变而来的，如图1所示。 （2）电流估算 由于两管的V BE相同，所以它们的发射极电流和集电极电流均相等。电流源的输出电流，即T2的集电极电流为 当>>1时 当R和V CC确定后，基准电流I REF也就确定了，I C2也随之而定。由于Ic2≈I REF, 我们把I REF看作是I C2的镜象，所以这种电流源称为镜象电流源。 （3）提高镜象精度 在图1中，当不够大时，I C2与I REF就存在一定的差别。为了减小镜象差别，在电路中接入BJT T3，称为带缓冲级的镜象电流源。如下图所示。 该电路利用T3的电流放大作用，减小了I B对I REF的分流作用，从而提高了I C2与I REF镜象的精度。 原镜象电流源电路中，对I REF 的分流为2I B 带缓冲级的镜象电流源电路中，对I REF 的分流为2I B/β3, 比原来小。 2．微电流源 镜象电流源电路适用于较大工作电流（毫安数量级）的场合，若需要减小I C2的
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。
EDA（一）模拟部分电子线路仿真实验报告 实验名称：实验九集成运算放大电路（同 相及0.7倍放大电路） 姓名：倪庆敏 学号：140404239 班级：通信2班 实验时间：2016.12.3 南京理工大学紫金学院电光系
一、实验目的（四号+黑体） 1、掌握比例运算电路运算关系的估算方法及仿真分析方法。 2、掌握加减运算电路运算关系的估算方法及仿真分析方法。 3、掌握比例运算电路，加减运算电路的设计方法及调试方法。 4、掌握积分电路的工作原理及其基本性能特点。 5、掌握积分电路的运算关系的分析方法。 6、掌握积分电路的仿真分析方法。 二、实验原理 （格式同上）集成运算放大电路具有很多技术指标，在误差允许的范围内可以将其理想化处理，集成运放的理想参数为： （1）开环差模电压放大倍数Aud=无穷大。 （2）差模输入电阻Rid=无穷大。 （3）输出电阻R0=0. （4）共模抑制比很大。 （5）带宽足够宽。 （6）由以上特点可以得到理想集成运放的分析依据，利用分析依据可以很方便的得到集成运放的输入电压和输出电压之间的运算关系。 1）虚断 理想集成运放的输入电阻无穷大，而输入电压为一个有限值，则电路的输入电流i+和i-近似为0，此时两个输入端之间没有电流流过，称为虚断。 注意：电流指的是净输入电流。 不论运放是开环还是构成负反馈，都可以使用虚断。 2）虚短 虚短使用的条件是运放构成负反馈电路，由于理想集成运放差模电压放大倍数很大，而输出电压为有限值，故，U+=U-，即同相输入端的电位和反相输入端电位相等，称为虚短。 3）放大信号类型 运放带宽足够大，所以运放构成的电路既可以放大直流信号也可以放大交流信号。 4）电源 运放可由双电源供电，也可以由单电源供电。若运放由双电源供电，可放大交流信号与直流信号，此时电路中参考点电位为正，负电源的中间值，即公共接地端，静态时U+=U-=U0。若仅需放大交流信号，则运放可由单电源供电吃屎集成运放内部各点对地电位都将提高，将以VCC/2为参考点，因此即使输入信号为0，仍然有输出信号。因此为了使集成运放能够正常工作，必须调整运放电路的静态工作点，使U+=U-=U0=VCC/2，目的是电路能够获得最大的动态范围。为了使电路输出信号只有交流信号，需要使用电容隔断直流信号。
三墩职业技术学院实验报告 课程名称：电子电路设计实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称：集成运算放大器应用电路研究 实验类型：设计 同组学生：__________ 一、实验目的 二、实验任务与要求 三、实验方案设计与实验参数计算（3.1 总体设计、3.2 各功能电路设计与计算、3.3完整的实验电路……）四、主要仪器设备 五、实验步骤与过程 六、实验调试、实验数据记录 七、实验结果和分析处理 八、讨论、心得 一、实验目的 1、研究由集成运放构成的比例、加法、减法等基本运算电路的组成与功能，加深对集成运放线性应用电路结构和性能特点的理解，掌握其设计方法。 2、研究放大电路增益带宽积与单位增益带宽的关系。 3、了解运算放大器构成的基本运算电路在实际应用时的局限性和应考虑的问题。 二、实验任务与要求 总体要求： （1）实验电路的选择和外围元件参数的确定要有依据和计算过程。 （2）运放电源电压 ±（12~15）V 。 （3）原始数据记录要详尽。 1、反相放大器的设计研究 （1）设计一反相放大电路，要求10||,10=Ω=v i A k R 。 （2）安装该电路，加1kHz 正弦信号，研究输入、输出信号的幅度、相位关系。 2、设计并安装一个算术运算电路，要现：)5.0(21i i o V V V +-= 1i V 用直流、2i V 用正弦信号在合适的幅度和频率围，进行验证并记录波形及参数。
3、增益带宽积研究 在合适的幅度和1kHz的频率下，测出输出信号的峰峰值，然后逐渐加大频率，直至输出信号峰峰值变为原来的0.707倍，测下此时的电压。比较不同的反馈电阻（即不同增益）对上限截止频率的影响。 三、实验方案设计与实验参数计算 1、理论基础 （1）集成运放 高电压增益、高输入电阻、低输出电阻、直接耦合的多级放大集成电路。 在运放输出端与输入端之间接不同的反馈网络，可实现不同用途的电路：信号放大、信号运算、信号处理（滤波、调制）、波形产生和变换等。 在分析或设计集成运放构成的电路时，通常可认为运放是“理想的”： 输入阻抗Ri =∞开环差模电压增益Avd =∞ 输出阻抗Ro =0 共模抑制比CMRR =∞ 带宽BW =∞失调、温漂等均为零 （2）理想运放在线性应用时的两个重要特性 “虚短”：即运放的两个输入端的电位“无限”接近，就像短路一样，但不是真正的短路；“虚断”：即运放的两个输入端的偏置电流趋于0，就像断路一样，但不是真正的断路。（3）增益带宽 运放可工作在零频率（即直流），因此其带宽BW就等于其截止频率fH。增益越高，带宽越窄，增益带宽积Av·BW=常数。当电压增益等于1时，对应的带宽称为单位增益带宽。运放增益给定时，其最高工作频率受到增益带宽积的限制，应用时要特别注意。这一点对晶
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主要参数第六节场效应管简介 第一节学习要求 1. 掌握基本镜象电流源、比例电流源、微电流源电路结构及基本特性。 2. 掌握差模信号、共模信号的定义与特点。 3. 掌握基本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．熟悉运放的主要技术指标及集成运算放大电路的一般电路结构。 学习重点： 掌握集成运放的基本电路的分析方法 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. 采用直接耦合方式。 2. 为克服直接耦合方式带来的温漂现象,采用了温度补偿的手段 ----输入级是差放电路。 3. 大量采用BJT或FET构成恒流源 ,代替大阻值R ,或用于设置静态电流。 4. 采用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、基本镜象电流源 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
当β>>2时, 式中I R=I REF称为基准电流，由上式可以看出，当R确定后，I R就确定，I C2也随之而定，我们把I C2看作是I R的镜像，所以称图6.1为镜像恒流源。 改进电路一： 图6.2是带有缓冲级的基本镜象电流源,它是针对基本镜象电流源缺点进行的改进，两者不同之处在于增加了三极管 T3，其目的是减少三极管T1、T2的I B对I R的分流作用，提高镜象精度，减少β值不够大带来的影响。 改进电路二：
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 - =
实验--集成运算放大器的基本应用
实验集成运算放大器的基本应用（Ⅱ）——有源滤波器一、实验目的 1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性。 二、实验原理 （a）低通（b）高通 (c) 带通（d）带阻 图9－1 四种滤波电路的幅频特性示意图 由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图9－1所示。
具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快，但RC 网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC 有滤波器级联实现。 1、 低通滤波器（LPF ） 低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。 如图9－2（a ）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC 滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C 接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。 图9－2（b ）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。 (a)电路图 (b)频率特性 图9－2 二阶低通滤波器 电路性能参数 1 f uP R R 1A += 二阶低通滤波器的通带增益 RC 2π1f O = 截止频率，它是二阶低通滤波 器通带与阻带的界限频率。 uP A 31Q -= 品质因数，它的大小影响低 通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。
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。
集成运算放大器的应用实验报告 一、实验题目： 集成运算放大器的应用 二、实验目的： 1、在面包板上搭接μA741的电路。首先将+12V和-12V直流电压正确接入μA741的 Vcc+(7脚)和Vcc-（4脚）。 2、用μA741组成反比例放大电路，放大倍数自定，用示波器观察输入和输出波形， 测量放大器的电压放大倍数。 3、用μA741组成积分电路，用示波器观察输入和输出波形，并做好记录。 三、实验摘要： 1、在面包板上搭接一个搭接μA741的电路 2、用示波器观察输入和输出波形，测量放大器的电压放大倍数。 3、用μA741组成积分电路，用示波器观察输入和输出波形。 四、实验仪器： 1、示波器 2、函数发生器 3、数字万用表 4、面包板，100欧电阻2个，1000欧电阻，导线，可调直流电压源 五、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。 在大多数情况下，将运放视为理想运放，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。理想运放在线性应用时的两个特性： （1）理想运算放大器的两个输入端流进运放的电流为零，成为“虚断”。 （2）理想运算放大器的两个输入端间的电压差为零，成为“虚短路” 用μA741组成反比例放大电路，放大倍数自定，用示波器观察输入和输出波形，测量放大器的电压放大倍数。 原理图：
J1A
六、实验步骤及数据 1、反比例放大电路： 原理图： 现在面包板上搭好如上图原理图所示的电路，在将示波器与函数信号发生器接入，打开示波器测量。 结果图： 数据分析： 通道1的电压为50mv，通道2为500mv，刚好放大了10倍。 2、积分电路
Rf O U i 实验一 集成运算放大器基本运算电路 一、实验目的 1、学习集成运算放大器的使用方法。 2、熟悉集成运算放大器组成的基本运算电路。 3、学会集成运放电路的测试方法。 二、实验仪器 １．ADCL-Ⅲ电子技术综合实验箱 ２．DF1641D 函数发生器 ３．V-252日立示波器 ４．DF2172B 交流毫伏表 ５．MF50万用表 6． 集成运算放大器应用模块 三、预习内容及思考问题 1、复习集成运算放大器组成比例、加法、减法、积分、微分等基本运算的 电路组成形式及原理。 2、明确集成运算放大器使用时的注意事项。 3、如何在理想条件下，分析各实验电路输入、输出之间运算关系。 四、实验原理说明 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、对数等模拟信号运算电路。 基本运算电路 图7-1 1、反相比例运算电路 电路如图7-1所示，对于理想运放，该电路的输出 的信号电压与输入信号电压 之间的关系为： 其中1 R R f 为比例系数，“-”号表示输出信号与输 入信号相位相反。 i f O U R R U *-=1 U Rf U
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相端应接入“平衡电阻” f R R R //12= 2、反相加法电路 电路如图7-2，输出电压与输入电压之间的关系为 ???? ??+-=2211i f i f O U R R U R R U 平衡电阻： F 213R //R //R R = 图 7-2 3、同相比例运算电路 同相比例运算电路图7-3（a ），它的输出电压与输入电压之间的关系为 i f O U R R U ???? ?? +=11 其中， ???? ?? +11R R f 为比例系数，Uo 与Ui 同相位。电路中平衡电阻 f R R R //12=。 若∞→1R ,i o U U =,即得到如图7-3（b ）所示的电压跟随器，平衡电阻f R R =2。用以减小漂移和起保护作用。一般RF 取10K Ω，RF 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 O （a ） Rf （b ） Rf O 4、减法器电路 对于图7-4所示的减法运算电路，当 21R R =， f R R =3时，有如下关系式： 图7-3 U U Rf
集成运放基本运算电路实验报告 实验7集成运算放大器的基本运算电路 1，实验目的 1，研究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中应考虑的一些问题 2，实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大系数的直接耦合多级放大电路当不同的线性或非线性元件外部连接形成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的功能关系对于线性应用，可以形成比例、加法、减法、积分、微分和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，运算放大器被视为理想运算放大器，它将运算放大器的各种技术指标理想化，满足以下条件的运算放大器称为理想运算放大器 开环电压增益Aud=∞输入阻抗ri=∞输出阻抗ro=0带宽fBW=∞失调和漂移均为零等线性应用中 理想运算放大器的两个重要特性:(1)输出电压UO和输入电压之间的关系是 UO = aud (u+-u-) ，因为Aud=∞，而UO是有限的，因此u+-u-≈ 0也就是说，U+≈ U-，叫做“虚短”(2)由于ri=∞，流入运算放大器两个输入端的电流可视为
零，即iib = 0，这称为“虚中断”这表明运算放大器很少向其前级汲取电流 的上述两个特性是分析理想运算放大器应用电路的基本原则，可以简化运算放大器电路的计算。 基本运算电路 1。加法器是一种放大器，其输出信号是几个输入信号的总和它表示为 y = x1+ x2+？？+ xn i1+ i2+ i3 +？？+in = if Vi1V 2vV？？i3？？？？In = if rrrrr因此具有V0 =？RfR (Vi1 +Vi2 +Vi3 +？？+Vin) 如果每个电阻的电阻不同，它可以用作比例加法器，并且有 RfF？射频？V0？？？Vi1？Vi2？？？？文。 R2Rn？R1？2.减法器指的是输出信号是两个输入信号之差的放大器当用数学关系表示时，可以写成:y = x1-x2 。下图是减法器的基本结构图因为V A = VB 射频？V A V A？V0 i2？i1？？ifVB？Vi2R1RfR1？Rf(已知R3 = Rf) R so V0？f？Vi1？Vi2？ R1 3，积分器指输出信号与输入信号积分的结果，表示为:y？？xdt 0右图是最基本的积分器的结构图。这里，反馈网络的一部分使用电容代替电阻，有:Ii？集成电路
第三章集成运算放大器 第一节直接耦合放大电路 一、填空题 1、阻容耦合多级放大电路不能有效地放大，因为对这种信号来说，耦合电容呈现很大的，放大电路不但能放大直流信号，也可以放大交流信号。 2、衡量一个放大电路的零漂，不仅要看漂移了多少，还要看放大电路的。 3、为保证多级直接耦合放大电路能正常工作，必须注意前后级间要有合理的配置，一般采取 或或来调节后级发射极电位，也可采用管和组成互补耦合放大电路。 4、对于多级直接耦合放大电路，一是要考虑问题，二是要考虑对放大电路性能的影响。 5、产生零漂的原因有、、，其中主要是。 6、对照图3－1填入元件的极性。a－b端分别对应二极管的和。 二、判断题（正确的在括号中打“√”，错误的打“×”） 1、直接耦合放大电路是把第一级的输出直接加到第二级的输入端进行放大的电路。 2、直接耦合放大器级数越多，零漂越小。 3、零漂是指输出端缓慢的不规则的电压变化。 4、零漂一般是折算到输出端来衡量的。 5、直接耦合放大电路能够放大缓慢变化的信号和直流信号，但不能放大漂移电压。 6、阻容耦合放大电路不存在零漂问题。 三、问答题 1、什么叫零点漂移？ 2、为什么说多级直接耦合放大电路中第一级的零漂影响最大？ 3、在直接耦合放大电路中为什么用二极管或稳压管代替后级发射极电阻，有什么作用？ 四、计算题 1、有一个两级直接耦合放大电路，每一级的电压放大倍数为Au＝30，温度的变化使每一级输出的电压漂移为0.1V，求经过两级放大后总的漂移电压为多少？（设第一级输入电压Ui＝0）
2、有甲、乙两个直接耦合放大器，甲放大器的输出漂移电压Uoc1＝5V，其放大倍数为Au1＝500；乙放大器的输出漂移电压Uoc2＝10V，Au2＝5000.它们折合到输入端等效漂移电压分别为多少？哪个放大器质量较好？ 第二节差动放大电路 一、填空题 1、差动放大电路的实质是能够克服的一种多级放大电路，它具有灵活的 方式，是一种常用的电路，也是组成输入电路的主要形式。 2、两个大小且相位的输入信号称为共模信号；两个大小且极性 的输入信号称为差模信号。 3、一个性能良好的差动放大电路，对信号应有很高的放大倍数，对信号应有足够的抑制能力。 4、为了克服零点漂移，常采用实用的差动放大电路和 差动放大电路。 5、不管信号是输入或输入，但只要输出，它的差模电压放大倍数是单管电压放大电路的放大倍数的一半，若为输出，它的差模电压放大倍数与单管基本放大电路的放大倍数相同。 6、差动放大电路的信号有输入、输入、输入等三种方式。 7、衡量差动放大电路性能优劣的主要指标是。 8、差动放大电路有、、 、。 二、判断题（正确的在括号中打“√”，错误的打“×”） （）1、基本差动放大电路，因电路参数对称，当温度变化时，使电路的输出电压仍为零，从而较好地抑制零漂，但也抑制了差模信号的放大。 （）2、两个大小不等而极性相反的输入信号称为差模信号。 （）3、只要有信号输入，差动放大电路就可以有效地放大输入信号。 （）4、自动控制系统中常采用共模输入方式。 （）5、共模抑制比越小，差动放大电路的性能越好。 （）6、差动放大电路对共模信号没有放大作用，放大的只是差模信号。 （）7、单端输入，依靠输入信号分压后取得差动信号。 （）8、单端输入，单端输出常用来将差模信号转换成为单端输出的信号。 （）9、单端输入，双端输出差动放大电路的放大倍数与双端输入、双端输出一样。 （）10、长尾式差动放大电路中加入辅动电源U EE是为了使三极管的动态范围变小。 （）11、具有恒流源的差动放大电路，会影响到差模信号的放大。 （）12、差动放大电路的共模放大倍数实际上为零。