集成运算放大器的技术指标
(1) 开环差模电压放大倍数(开环增益)大: Ao(Ad)=uo/(u+-u-)=105-107倍;
(2) 共模抑制比高: CMRR=100db以上;
(3) 输入电阻大: ri>1MΩ, 有的可达100MΩ以上;
(4) 输出电阻小: ro =几Ω-几十Ω
第二节集成运算放大器的分析方法
—理想化
理想运放：
A od= ∞
K CMRR= ∞
ri = ∞
ro = 0
集成运算放大器的分析方法
在运放的线性应用中，运放的输出与输入之间加负反馈，使运放工作于线性状态。
u+ =u －（虚短） i-= i+ =0 （虚断）
第三节 模拟信号的放大和运算电路
1． 反相比例运算放大器
平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1//RF 反相比例运算放大器输入电阻及反馈方式： 输入电阻(小):r i =R 1
u o
u － u +
R F u i o
2 .同相比例运算放大器 R P =R f //R F
3 .
4.差动放大器
R F P u i o
以上电路的比较归纳：
1.它们都引入电压负反馈，因此输出电阻都比较小。
2.关于输入电阻
反相输入的输入电阻小，
同相输入的输入电阻高。
3.以上放大器均可级联,级联时放大倍数分别独立计算。例题3. R1=10kΩ , R2=20kΩ , u i 1=-1V，u i 2=1V 。求:u o
5 .反相求和运算：
6.同相求和运算：
7 .微分运算：
8. 反相积分运算
2、或运算(逻辑加)
决定某一结果的所有条件中，只要有一个成立，结 果就会发生。
A 、真值表：（输入与输出的关系表格)
B 、或逻辑表达式： F =A+B
注：或逻辑也称或运算或逻辑加。符号“+”表示逻
辑加。
C 、逻辑符号：
实现或逻辑的单元电路称为或门，其逻辑符号如图所示：
3. 非运算(逻辑反)
非运算(逻辑反)是逻辑的否定：当条件具备时，结果 不会发生；而条件不具备时，结果一定会发生。 A 、真值表:
B 、逻辑表达式:
F
A
B
(a )
(b )
F A B
(c
)
F
A
B
A
F
通常称A 为原变量，A 为反变量。
C 、逻辑符号：
实现非逻辑的单元电路称为非门，其逻辑符号如图所示：
第二节 逻辑代数的基本定律和规则
一、基本定律
1、变量和常量的关系式
逻辑变量的取值只有0和1，根据三种基本运算的 定义，可推得以下关系式。
0-1律： A ·0 =0 A+1 =1 自等律： A ·1=A A+0=A 重叠律： A ·A=A A+A=A
互补律： A·A=0
A+A=1
2、与普通代数相似的定律
交换律： A ·B=B ·A A+B=B+A 结合律： (A ·B)·C=A ·(B ·C) (A+B)+C=A+(B+C) 分配律： A ·(B+C)=AB+AC A+BC=(A+B)(A+C) 3、逻辑代数中的特殊定律 反演律：
还原律：
B
A B A B A B A ⋅=
++=
⋅A
A =
三、若干常用公式
1、合并律:
2、吸收律:
A、A+AB=A
B、A+AB=A+B
在一个与或表达式中，如果一个乘积项(如A)取反后是另一个乘积项(如AB)的因子，则此因子是多余的。
C、AB+AC+BC=AB+AC
AB+AC+BCD=AB+AC
在一个与或表达式中，如果两个乘积项中的部分因子互补(如AB 项和AC项中的A和A)，而这两个乘积项中的其余因子(如B和C)都是第三个乘积项中的因子，则这个第三项是多余的。
第三节复合逻辑
一、复合逻辑运算和复合门
1、与非、或非、与或非逻辑运算
2、异或和同或逻辑运算
A 、异或逻辑：当两个输入变量相异时，输出为1： 相同时输出为0。 真值表:
逻辑表达式：
B 、同或逻辑：当两个输入变量相同时输出为1； 相异时输出为0。 真值表:
逻辑表达式：
第四章 组合逻辑电路
前 言 1、 组合逻辑网络的特点：
组合逻辑网络的特点是，任何一个时刻的稳定输出.
只取决于该时
刻的输入，而与网络以前时刻的输入 无关．
2、 组合逻辑网络的分析与设计： 分析:
是对给定的逻辑电路，阐明其输入状态与输出状态 之间的关系．即看
它所能完成的逻辑功能 设计:（又称为综合）
是根据实际的命题即给定的功能要求，作出相应的 逻辑电路，也就是
在给定的逻辑功能块之间选取最 佳的连线方案．
3、正逻辑与负逻辑：
前面我们曾用真值表来描述逻辑运算．在真值表中 用“1”表示逻辑真，
用“0”表示逻辑假，而没有指出 这个0和1对应的具体电位． A 、正逻辑:
用逻辑门的高电平代表＂1＂，低电平代表＂0＂
B 、负逻辑: 用逻辑门的高电平代表＂0＂，低电平代表＂1＂
采用正逻辑与负逻辑的真值表如下所示．
第一节 组合逻辑电路的分析
B
A B A B A F +=⊕=
所谓逻辑电路的分析，就是找出给定逻辑电路输出和输入之间的逻辑关系，并指出电路的逻辑功能。
一、分析步骤：
1、根据给定的逻辑电路，从输入端开始，逐级推导出输出端的逻辑函数表达式。
2、根据输出函数表达式列出真值表。
3、用文字概括出电路的逻辑功能。
二、分析举例：
1、分析图示组合逻辑电路的逻辑功能：
2、分析图示组合逻辑电路的逻辑功能：
3、分析图示电路，指出该电路的逻辑功能。
第二节、组合逻辑电路的设计步骤：
1、逻辑抽象：
将文字描述的逻辑命题转换成真值表叫逻辑抽象，首先要分析逻辑命题，确定输入、输出变量；然后用二值逻辑的0、1两种状态分别对输入、输出变量进行逻辑赋值，即确定0、1 的具体含义；最后根据输出与输
入之间的逻辑关系列出真值表。
2、选择器件类型：
根据命题的要求和器件的功能及其资源情况决定采用哪种器件。例如，当选用MSI组合逻辑器件设计电路时，对于多输出函数来说，通常选用译码器实现电路较方便，而对单输出函数来说，则选用数据选择器实现电路较方便。
3、根据真值表和选用逻辑器件的类型，写出相应的逻辑函数表达式。当采用SSI集成门设计时，为了获得最简单的设计结果，应将逻辑函数表达式化简，并变换为与门电路相对应的最简式。
4、根据逻辑函数表达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。
三、设计举例:
1、设计一个一位全减器。画出Cn+1和Dn的K图
画出逻辑电路：
2、设计一组合电路,当接收的4位二进制数能被4整除时，使输出为1。
3、设计一组合电路,比较2个2位二进制数X,Y的大小，当X>Y时，使输出为1。
4、设计一个将8421 BCD码转换为余3码的变换电路。
第三章可控整流电路
1．整流电路：出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电
2.分类:按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种
按交流输入相数分为单相电路和多相电路
本章内容：
可控整流电路：工作原理（波形分析）、基本数量关系、负载性质的影响第一节单相可控整流电路
☆ 交流侧接单相电源
☆ 重点注意：工作原理（波形分析）、定量计算、不同负载的影响。
(一) 单相半波可控整流电路(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)
1. 带电阻负载的工作情况变压器T起变换电压和隔离的作用
图3-1 单相半波可控整流电路及波形
☆ 电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同
☆结合图3-1进行工作原理及波形分析
☆ 几个概念的解释：
ud为脉动直流，波形只在u2正半周内出现，故称“半波”整流
采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，故该电路为单相半波可控整流电路
ud波形在一个电源周期中只脉动1次，故该电路为单脉波整流电路
☆ 几个重要的基本概念：
触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度，用a表示，也称触发角或控制角
导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为，用θ表示
☆ 基本数量关系
直流输出电压平均值为
（3-1） VT的a 移相范围为180°
这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式
2. 带阻感负载的工作情况
☆ 阻感负载的特点：电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不能发生突变
图3-2 带阻感负载的单相半波电路及其波形
☆ 电力电子电路的一种基本分析方法
通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路，分段进行分析计算
☆ 对单相半波电路的分析可基于上述方法进行：当VT处于断态时，相当于电路在VT处断开，id=0。当VT处于通态时，相当于VT短路
图3-3 单相半波可控整流电路的分段线性等效电路
a) VT处于关断状态 b) VT处于导通状态
（3-2）
初始条件：ωt= a，id=0。求解式（2-2）并将初始条件代入可得
（3-3）
式中，，当ωt=θ+ a时，id=0，代入式（3-3）并整理得
（3-4）
☆ 负载阻抗角j、触发角a、晶闸管导通角θ的关系
若j为定值，a越大，在u2正半周L储能越少，维持导电的能力就越弱，θ越小
若a为定值，j越大，则L贮能越多，θ越大；且j越大，在u2负半周L 维持晶闸管导通的时间就越接近晶闸管在u2正半周导通的时间，ud中负的部分越接近正的部分，平均值Ud越接近零，输出的直流电流平均值也越小。
☆ 为避免Ud太小，在整流电路的负载两端并联续流二极管
图3-4 单相半波带阻感负载有续流二极管的电路及波形
☆ 与没有续流二极管时的情况比较
在u2正半周时两者工作情况一样
当u2过零变负时，VDR导通，ud为零。此时为负的u2通过VDR向VT施加反压使其关断，L储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通，此过程通常称为续流。续流期间ud为0，ud中不再出现负的部分
☆ 数量关系
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
（2-5）
（2-6）
（2-7）
（2-8）
(二) 单相桥式全控整流电路
单相整流电路中应用较多的
1. 带电阻负载的工作情况
☆工作原理及波形分析
VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断
VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2正半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断
图2-5 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形
☆ 数量关系
（2-9）
集成运算放大电路的作用 集成运算放大电路是一种广泛应用于各种电子设备中的电路，它的作用是放大输入信号并输出到负载。本文将详细探讨集成运算放大电路的作用及其在不同领域中的应用。 一、集成运算放大电路的基本原理 集成运算放大电路是一种由多个晶体管和电容组成的电路，其基本原理是将输入信号放大并输出到负载。其中，集成运算放大器的输入端和输出端分别为正极和负极，而其内部的晶体管和电容则起到放大信号的作用。 二、集成运算放大电路的主要作用 1. 放大信号 集成运算放大电路的主要作用是放大输入信号并输出到负载。通过将输入信号放大，可以使信号更加清晰、稳定，从而提高系统的工作效率和精度。 2. 滤波 在某些应用中，需要对输入信号进行滤波以去除噪音或干扰。集成运算放大电路可以通过内部的电容和电阻来实现滤波功能，从而提高信号的质量和可靠性。 3. 支持反馈电路 集成运算放大电路可以支持反馈电路，通过调整反馈电路的参数，可以实现对输出信号的控制和调节，从而满足不同应用的需求。 4. 实现信号转换
在某些应用中，需要将一种类型的信号转换成另一种类型的信号，例如将模拟信号转换为数字信号。集成运算放大电路可以通过内部的电路实现信号转换，从而满足不同应用的需求。 5. 支持多种应用 集成运算放大电路可以应用于多种不同的领域，例如音频放大器、振荡器、滤波器、电源管理等。其多功能性和灵活性使得它成为广泛应用于各种电子设备中的电路之一。 三、集成运算放大电路的应用 1. 音频放大器 集成运算放大电路在音频放大器中得到了广泛应用。通过将输入音频信号放大并输出到扬声器，可以实现音频信号的放大和扩音，从而提高音乐的质量和声音的清晰度。 2. 振荡器 集成运算放大电路可以应用于振荡器中，通过控制内部的电容和电阻来实现频率的调节和控制，从而实现不同频率的振荡。 3. 滤波器 集成运算放大电路可以应用于滤波器中，通过内部的电容和电阻来实现低通、高通、带通等不同类型的滤波器，从而实现对输入信号的滤波。 4. 电源管理 集成运算放大电路可以应用于电源管理中，通过对输入电源信号的调节和控制，可以实现对电源的管理和控制，从而保证系统的稳定
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）
集成运算放大电路组成 以集成运算放大电路组成为标题，我们将会探讨什么是集成运算放大电路，以及其组成和作用。 一、什么是集成运算放大电路？ 集成运算放大电路（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种重要的电子元件，它是一种高增益电压放大器。它具有两个输入端（非反相输入端和反相输入端）、一个输出端和一个电源端。OP-AMP的输出和输入之间通过一组电阻、电容等元件连接。通过选择不同的连接方式和元件参数，可以实现不同的功能。 二、集成运算放大电路的组成 1. 差分放大器 差分放大器是集成运算放大电路的基本组成部分，它由两个输入端（非反相输入端和反相输入端）和一个输出端组成。差分放大器可以将输入信号的差值放大并输出，其增益可由外部电阻确定。差分放大器的主要作用是实现信号的放大和增益控制。 2. 输入级 输入级是集成运算放大电路的另一个重要组成部分，它负责对输入信号进行放大和滤波。输入级通常由一个差分放大器和一个滤波电
路组成。滤波电路可以通过选择不同的电容和电阻值来实现不同的滤波效果，用于去除输入信号中的杂散噪声和干扰信号。 3. 输出级 输出级是集成运算放大电路的输出部分，它负责将放大后的信号输出给外部电路。输出级通常由一个电流源和一个输出电阻组成。电流源用于提供稳定的输出电流，输出电阻则用于匹配负载电阻，以达到最大功率传递。 4. 反馈网络 反馈网络是集成运算放大电路中非常重要的部分，它通过将一部分输出信号反馈到输入端，来控制输出信号的增益和稳定性。反馈网络可以是正反馈或负反馈。正反馈会增加电路的放大倍数，但也会引入不稳定因素；负反馈则可以提高电路的稳定性和线性度。 三、集成运算放大电路的作用 1. 信号放大 集成运算放大电路主要作用是将输入信号放大到所需的幅度。通过选择合适的电阻和电容参数，可以控制放大倍数，从而满足不同的应用需求。 2. 滤波
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
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
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。
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
集成运算放大电路教案 一、教学目标 1.理解集成运算放大电路的基本原理和组成。 2.掌握集成运算放大电路的输入输出关系和放大倍数。 3.了解集成运算放大电路的应用及其限制。 4.提升学生的实验技能和理论分析能力。 二、教学重点和难点 1.重点：集成运算放大电路的组成、工作原理、输入输出关系及放大倍数。 2.难点：集成运算放大电路的应用及其限制、反馈类型的判断与调试。 三、教学过程 1.复习与导入：回顾放大电路的基本概念和性能指标，提出集成运算放大电 路的概念和引入原因。 2.新课学习： 3. a. 讲解集成运算放大电路的组成及各部分作用； 4. b. 通过实例分析讲解集成运算放大电路的输入输出关系； 5. c. 推导放大倍数的计算公式，并讲解如何根据实际需求选择合适的放大倍 数； 6. d. 分析不同反馈类型的判断方法和对电路性能的影响； 7. e. 通过实例介绍集成运算放大电路在信号处理、控制系统等领域的应用。 8.实验与讨论：进行集成运算放大电路的实验操作，观察实验现象，收集数 据，加深对理论知识的理解。 9.课堂练习与作业：选取典型题目进行课堂练习，布置相关作业，巩固所学 知识。 10.归纳与总结：回顾本节课所学内容，总结重点和难点，指出需要注意的问 题。 四、教学方法和手段
1.采用多媒体课件辅助教学，使抽象的概念形象化，帮助学生理解记忆。 2.通过实验和讨论方式，加强实践操作和互动交流，提高学生的参与度和实 际操作能力。 3.采用课堂提问、小组讨论等方式，鼓励学生积极思考和表达自己的观点， 提高其思维能力和表达能力。 五、课堂练习、作业与评价方式 1.课堂练习：选取典型题目进行课堂练习，采用小组讨论或个人回答方式， 及时反馈学生掌握情况。 2.作业布置：根据教学内容布置相应作业，包括理论分析和实验报告等，督 促学生巩固所学知识。 3.评价方式：结合学生的课堂表现、作业完成情况和实验报告等进行综合评 价，以鼓励为主，激发学生的积极性。 六、辅助教学资源与工具 1.教学课件：采用多媒体课件辅助教学，包括PPT、Flash动画等，使抽象概 念形象化。 2.实验设备：提供集成运算放大电路实验所需的设备，如电源、电阻、电容、 集成运放等，供学生进行实验操作。 3.网络资源：推荐相关网络链接或课程资源，方便学生拓展学习。 4.教学工具：如示波器、信号发生器等，用于实验演示和讲解。 七、结论 本节课通过对集成运算放大电路的组成、工作原理、输入输出关系及放大倍数的讲解，帮助学生深入了解这一重要的电子器件及其应用。通过实验和讨论等方式提高学生的实践操作能力和思维活跃度，使他们在实践中巩固理论知识，增强对电子电路的理解和分析能力。同时通过评价方式的改革，鼓励学生积极参与课堂活动和独立思考，提高其自信心和积极性。总之本节课的教学目标明确、重点突出、方法得当、评价合理可操作性强对学生的能力培养具有积极作用。
集成运算放大电路实验报告 集成运算放大电路实验报告 引言 集成运算放大电路是现代电子技术中常用的一种电路，它具有放大电压信号、滤波、积分、微分等功能。本实验旨在通过实际操作和测量，深入理解集成运算放大电路的工作原理和特性。 实验目的 1. 学习集成运算放大电路的基本原理和特性。 2. 通过实验，掌握集成运算放大电路的搭建和调试方法。 3. 了解集成运算放大电路在实际应用中的一些典型应用。 实验器材和仪器 1. 集成运算放大器IC741。 2. 电阻、电容、电感等元件。 3. 示波器、万用表等测量仪器。 实验步骤 第一部分：基本放大电路的搭建与测试 1. 按照电路图连接集成运算放大器IC741，包括电源连接、输入信号连接和输出信号连接。 2. 使用示波器测量输入信号和输出信号的波形，并记录测量结果。 3. 调整输入信号的幅度和频率，观察输出信号的变化，并记录观察结果。 4. 测量输入信号和输出信号的幅度、频率和相位差，并计算增益。 第二部分：集成运算放大电路的滤波特性测试
1. 搭建低通滤波器电路，连接电源和输入信号。 2. 使用示波器测量输入信号和输出信号的波形，并记录测量结果。 3. 调整输入信号的频率，观察输出信号的变化，并记录观察结果。 4. 测量输入信号和输出信号的幅度、频率和相位差，并计算滤波器的截止频率。第三部分：集成运算放大电路的积分特性测试 1. 搭建积分器电路，连接电源和输入信号。 2. 使用示波器测量输入信号和输出信号的波形，并记录测量结果。 3. 调整输入信号的幅度和频率，观察输出信号的变化，并记录观察结果。 4. 测量输入信号和输出信号的幅度、频率和相位差，并计算积分器的积分常数。实验结果与分析 根据实验数据，我们可以得出以下结论： 1. 集成运算放大电路可以对输入信号进行放大，增益大小与电路中的电阻和电 容值有关。 2. 集成运算放大电路可以实现低通滤波功能，截止频率与电路中的电容值有关。 3. 集成运算放大电路可以实现积分功能，积分常数与电路中的电阻和电容值有关。 结论 通过本次实验，我们深入了解了集成运算放大电路的工作原理和特性。通过实 际操作和测量，我们掌握了集成运算放大电路的搭建和调试方法，并了解了它 在放大、滤波和积分等方面的应用。这对我们今后在电子电路设计和实际应用 中具有重要的指导意义。 参考文献
运算集成放大电路实验报告 运算集成放大电路实验报告 引言： 运算集成放大电路（Operational Amplifier, 简称Op-Amp）是一种广泛应用于 电子电路中的集成电路元件。它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，被广泛应用于信号放大、滤波、比较、积分等电路中。本实验旨在通过搭建运 算放大器电路，验证其基本特性，并探究其在不同应用中的工作原理和性能。 实验一：运算放大器的基本特性验证 1. 实验目的 本实验旨在验证运算放大器的基本特性，包括增益、输入阻抗和输出阻抗。 2. 实验步骤 （1）搭建一个基本的运算放大器电路，包括一个运算放大器芯片、两个电阻和一个电源。 （2）通过输入一个信号，观察输出信号的变化，并记录输入输出电压。 （3）更改输入信号的幅度和频率，观察输出信号的变化。 3. 实验结果与分析 在实验中，我们发现输出信号与输入信号之间存在一个固定的放大倍数，即运 算放大器的增益。通过调节输入信号的幅度，我们可以观察到输出信号的变化，并根据实际测量结果计算出增益值。此外，我们还发现运算放大器具有很高的 输入阻抗和低的输出阻抗，使其能够有效地接收和驱动外部电路。 实验二：运算放大器的应用 1. 实验目的
本实验旨在通过实际应用电路，进一步探究运算放大器的工作原理和性能。 2. 实验步骤 （1）搭建一个非反相放大电路，观察输入输出信号之间的关系。 （2）搭建一个反相放大电路，观察输入输出信号之间的关系。 （3）搭建一个积分电路，观察输入方波信号在电容上的积分效果。 3. 实验结果与分析 在实验中，我们观察到非反相放大电路能够将输入信号放大，并保持与输入信 号相同的相位。而反相放大电路则将输入信号进行反相放大，输出信号与输入 信号之间存在180度的相位差。积分电路则将输入方波信号在电容上进行积分，输出信号为三角波信号。 结论： 通过本次实验，我们验证了运算放大器的基本特性，并进一步了解了其在不同 应用电路中的工作原理和性能。运算放大器作为一种重要的电子元件，广泛应 用于各种电子电路中，为信号处理提供了便利和灵活性。在今后的学习和实践中，我们将进一步深入研究运算放大器的应用，并探索其在实际工程中的潜力 和发展。
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______。
5.2 集成运算放大器小信号交流放大电路 一、反相交流放大电路 1.电路结构及动态参数 电路如下图所示。该电路采用双电源供电，要求正、负电源对称，静态时，运算放大器同相输入端和相输入端以及输出端的静态电位都应为0V。 2. 单电源供电的反相交流放大电路
其电路如下图所示。为使放大的信号不失真，运算放大器的两输入端和输出端的静态电位必须大于0V 一般取电源电压的一半，因此图中电阻R2和R3为静态偏置电阻，当它们阻值相等时，在同相端得到的静 电位为1/2VCC，又由于“虚短”路，使得反相端的静态电位也为1/2VCC，这样： 二、同相交流放大电路 电路如下图所示，C1为输入耦合电容，R2提供同相输入端直流电路。下图(a)所示电路由于同相端接 电阻R2，故使该电路的输入电阻降低，其值近似等于R2。为了提高电路的输入电阻，可采用下图(b)所示
路，该电路中C2的容量取足够大，对交流短路，这样输出电压ｕo通过RF在 R1上产生的反馈电压ｕa=ｕn，ｕa≈ｕp，使R2中几乎没有交流电流通过，从而获得极高的输入电阻。 在同相放大器电路中加入静态偏置电阻，电路变为下图(a)所示电路。图中R2和R3为电压偏置电阻，使 点电位为VCC/2，通过电阻R1和RF，使得运算放大器的反相输入端和输出端的静态电位为VCC/2，又通过 阻R4，使运算放大器同相输入端的静态电位也为VCC/2。电容C3为滤波电容，而C1和C2分别为输入和输出 合电容。该放大器的交流等效电路如下图(b)所示，显然其通带内电压放大倍数11。 三、交流电压跟随器与汇集放大电路 1.交流电压跟随器 2.汇集放大电路 在信号传输中，有时希望将几个交流信号汇集起来，而又要求各个信号源之间不产生相互影响，同时要求汇集后各个信号之间不能产生相互调制，以避免出现新