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第八章 集成运算放大电路的线性应用

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集成运算的线性应用实验报告.doc

集成运算的线性应用实验报告.doc

集成运算的线性应用实验报告篇一：集成运算放大器的线性应用--实验篇集成运算放大器的线性应用一、实验名称：集成运算放大器的线性应用二、实验任务及目的1.基本实验任务用运放设计运算电路。

2.扩展实验任务用运放构成振荡频率为500Hz的RC正弦波振荡器。

3.实验目的掌握运放线性应用电路的设计和测试方法三、实验原理及电路1.实验原理运算放大器的线性应用，即将运放接入深度负反馈时，在一定范围内输入输出满足线性关系。

2.实验电路图2.15.1 U0=5Ui1+Ui2（Rf=100k）电路（注意平衡电阻的取值！）图2.15.2 U0=5Ui2-Ui1（Rf=100k）电路（注意输入端电阻的匹配！）图2.15.3 uo??（Cf=0.01?F）电路?图2.15.4 可调恒压源电路（注意电位器的额定功率！）图2.15.5 恒流源电路（注意负载电阻的取值！）图2.15.6 RC正弦波振荡器四、实验仪器及器件1.实验仪器稳压电源1台，使用正常；数字万用表1台，使用正常；示波器1台，使用正常；函数信号发生器1台，使用正常。

2.实验器件DC信号源1个，使用正常；uA741运放2个，使用正常；1kΩ电阻1个，10kΩ电阻2个，15kΩ电阻1个，17kΩ电阻1个，20kΩ电阻2个，33kΩ电阻1个，51kΩ电阻1个，100kΩ电阻4个，0.01μF电容1个，10kΩ电位器1个，使用正常。

五、实验方案与步骤1.按照图2.15.1接好电路，将输入端接地（ui1=0，ui2=0），万用表监测输出电压，接通±15V电源后，调整调零电位器，尽量使Uo接近零，若不为零，则需记录该失调电压的数值。

将DC信号源接通电源，万用表监测DC信号源输出，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。

2.按照图2.15.2接好电路，记录该失调电压，将DC信号源接通电源，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。

3.按照图 2.15.3接好电路，调节函数信号发生器输出1kHz/4V的方波信号。

第8章 集成运算放大器

第8章 集成运算放大器

8.1 集成运算放大器
在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件 制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为 集成电路（英文简称IC）。集成电路的体积很小，但性 能却很好。自1959年世界上第一块集成电路问世至今， 只不过才经历了五十来年时间，但它已深入到工农业、 日常生活及科技领域的相当多产品中。例如在导弹、卫 星、战车、舰船、飞机等军事装备中；在数控机床、仪 器仪表等工业设备中；在通信技术和计算机中；在音响、 电视、录象、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中都采 用了集成电路。
③非线性应用下的运放虽然同相输入端和反相输入端信号电压 不等，但由于其输入电阻很大，所以输入端的信号电流仍可视 为零值。因此，非线性应用下的运放仍然具有“虚断”的特点。
④非线性区的运放，输出电阻仍可以认为是零值。此时运放的 输出量与输入量之间为非线性关系，输出端信号电压或为正饱 和值，或为负饱和值。
ui1 R1
，i2
ui2 R2
i3
ui3 R3
，i f
uo RF
因为 i1 i2 i3 i f
将各电流代入 ui1 ui2 ui3 u0
R1 R2 R3
RF
如果
R1 R2 R3
整理上式可得
uo
RF R1
(ui1
ui2
ui3)
若再有 R1 RF 则uo (ui1 ui2 ui3)实现了反相求和运算。
0
u0
t 微分电路可用 于波形变换，
将矩形波变换
u－= u+= “地”
可知
i1
C1
duC dt
C1
dui dt
因为 i1 i f
C1
du i dt
u0 RF

运放的线性应用 电路知识讲解

运放的线性应用 电路知识讲解
if i1 R1
f
II+
-
∞
+ + uo -
又因为U-=U+
+ ui -
R2
+
R3
Δ
则： uo (1
Rf R1
)U
U+=？
因为I+=0，所 以R2，R3串联
R3 U ui R2 R 3
R3 uo (1 )U (1 ) ui R1 R1 R2 R3
Rf
Rf
负载，uo改 变吗？
if R1 i1 II+ R’
Rf
+ ui -
-

+
+
Δ
+ u0 -
又因为U-=U+=R‘I+=0
ui uo 虚 所以， R 地 Rf 1 Rf Rf uo 即电压放大倍数 Auf 则实现运算：uo R ui ui R1 1 ui R R1 （2） 输入电阻 if i1 （3）输出电阻 因为电路引入电压负反馈，输出电阻 Ro=0
ui 1 ui 2 ui 3 则实现运算： uo (1 R ) RP R R R 2 3 1 Rf
RP=R1//R2//R3
加法与减法运算电路（4）
同相加法器的特点：
1. 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数， 以适应不同的需要。
2. 同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相
1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认 为是0，因此带负载能力强。
优点
2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。
缺点 ： 共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比 要求高。

电工电子技术第八章集成运算放大电路

电工电子技术第八章集成运算放大电路

8.1 集成运算放大器的简单介绍
• 运算放大器开环放大倍数大，并且具有深 度反馈，是一种高级的直接耦合放大电路。 它通常是作为独立单元存在电路中的。最 初是应用在模拟电子计算机上，可以独立 地完成加减、积分和微分等数学运算。早 期的运算放大器由电子管组成，自从20世 纪60年代初第一个集成运算放大器问世以 来，运算放大器才应用在模拟计算机的范 畴外，如在偏导运算、信号处理、信号测 量及波形产生等方面都获得了广泛的应用。
• 4．在集成电路中，比较合适的电阻阻值范 围大约为100 ~300 Ω。制作高阻值的电阻 成本高、占用面积大并且阻值偏差也较大 （10~20%）。因此，在集成运算放大器中 往往用晶体管恒流源代替高电阻，必须用 直流高阻值时，也常采用外接的方式。
8.1.2 集成运算放大器的简单说明
• 集成运算放大器的的电路常可分为输入级、 中间级、输出级和偏置电路四个基本组成 部分，如图8-1所示。
• 2．信号的输入 • 当有信号输入时，差动放大电路（见图8-5）的工作情况可以分为以下几种情
况。
• （1）共模输入。 • 若两管的基极加上一对大小相等、极性相同的共模信号（即vi1 = vi2），这种
输入方式称为共模输入。这将引起两管的基极电流沿着相同的方向发生变化， 集电极电流也沿相同方向变化，所以集电极电压变化的方向与大小也相同， 因此，输出电压vo = ΔvC1-ΔvC2 = 0，可见差动放大电路能够抑制共模信号。 而上述差动放大电路抑制零点漂移则是该电路抑制共模信号的一个特例。因 为输出的零点漂移电压折合到输入端，就相当于一对共模信号。
u
u
u0 Au 0
0
u+≈u-
（8-2）
• 当反向输入端有信号，而同向端接地时，u+=0，由上式 可见，u-≈u+=0。此时反向输入端的电位近似等于地电位， 因此，它是一个不接地的“地”电位端，通常称为虚地端。

集成运算放大器的线性应用

集成运算放大器的线性应用
积分电路中的R和C 互换就可得到基本微分
电路。 本电路反相输入端同样有“虚地”，根
据理想运放“虚断”的概念可得：
iC
iR
C
d (ui u ) dt
u
uo R
整理可得：
uo
RC
dui dt
若输入为方波信号，且 RC T / 2
则输出为尖顶脉冲波。
此外，我们可以看到微分运算电路对
信号的突变非常灵敏，对信号的缓慢变化反
件 RP RN 代入得：
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui 2
Rf R3
ui3
3. 加减运算电路
对而u对i1、uui、i23来u说来i4，说R，f 引入R引的f 入是的电是压电并压联串负联反负馈，
反馈。 根据“虚短”和“虚断”的概念可得：
ui1 u ui2 u u uo
R1
R2
Rf
ui3 u ui4 u u
反相比例运算电路引入的是深度电压并联负反馈，输输出入电电阻阻为为：：RRi oui0ii
ui iR1
R1
2. 同相比例运算电路
图中引入深度电压串联负反馈，输入电压经
平衡电阻R'，加至运放同相端。
根据理想运放“虚短”和“虚断”的概
念，得u： u ui iR1 iRf
又
整iR1理得0 ：R1u
，
iRf
R3
R4
R5
整理得：
uo
Rf RN
( RP R3
ui3
RP R4
ui 4
RN R1
ui1
RN R2
ui2 )
将电路参数平衡条件 RP RN 代入得：
在理想情况下, 该电路具有很好的抑制共 模信号的能力。但是它有输入电阻低和增益调

集成运算放大器的线性应用实验

集成运算放大器的线性应用实验

集成运算放大器的线性应用实验佘新平编写一、 实验目的1．了解集成运放的使用方法；2．熟悉集成运放的双电源和单电源供电方法；3．掌握集成运放构成各种运算电路的原理和测试方法。

二、 实验仪器及器件 1．双踪示波器； 2．直流稳压电源； 3．函数信号发生器；4．数字电路实验箱或实验电路板；5．数字万用表；6．集成电路芯片uA741 2块、瓷片电容0.01uF2个、电阻10k 10个、20k 5个、30k 2个、50k 2个、100k 2个、5.1k 1个、3.3k 1个、680k 1个，10k 电位器3个。

三、 预习要求1．熟悉集成电路芯片uA741的引脚图及功能； 2．掌握集成运放的工作特点；3．掌握构各种运算电路的形式及工作原理。

四、实验原理（1）集成运放简介集成电路运算放大器（简称集成运放或运放）是一个集成的高增益直接耦合放大器，通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。

集成运放uA741的电路符号及引脚图如图1所示。

图1 uA741电路符号及引脚图任何一个集成运放都有两个输入端，一个输出端以及正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端等。

（a ）电源端：通常由正、负双电源供电，典型电源电压为±15V 、 ±12V 等。

如：uA741的7脚和4脚。

（b ）输出端：只有一个输出端。

在输出端和地（正、负电源公共端）之间获得输出电压。

如：uA741的6脚。

最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制，一般比电源电压低1～2V ；输出电压的正负也受电源极性的限制；在允许输出电流条件下，负载变化时输出电压几乎不变。

这表明集成运放的输出电阻很小，带负载能力较强。

调零V - V + -V cc调零 +V cc NC V O（c ）输入端：分别为同相输入端和反相输入端。

如：uA741的3脚和2脚。

输入端有两个参数需要注意：最大差模输入电压V id max 和最大共模输入电压V ic max。

第八章 集成运算放大电路的线性应用讲解

第八章 集成运算放大电路的线性应用讲解
重点: 比例、求和、加减、积分、微分、 指数、对数等 运算电路，利用“虚短”和“虚断”的概念分析这 些运算电路输出电压和输入电压的运算关系。
难点： 运算电路运算关系的分析和识别；对数、指数
运算电路和有源滤波电路的分析计算。
3
8.1 概述
8.1.1 应用分类
根据在不同电路中集成运放所处的工作状态， 可以把集成运放的应用分为两大类：线性应用 和非线性应用
第8章 集成运算放大电路的线性应用
8.1 概述 8.2 基本运算电路 8.3 对数和指数运算电路 8.4 乘法和除法运算电路 8.5 实际集成运放对运算电路的影响 8.6 有源滤波电路
1
作业
8-2 8-3 8-4 8-5 8-10 8-16 8-17 8-21
2
重点和难点
输出电流与输入电压 之间关系为：
IL

Ui R1
(1
RF R
)
20
例：电压－电流变换电路
改用串联负反馈，可 以提高输入阻抗。
负载电流:
IL

Ui R
在这两种变换电路中，负载电流与负载电阻无 关，所以是一个恒流源。
21
例8-2 电流－电流变换电路（I-I）
Is I f
IL

I s (1
3) 在分析各种实用电路时，通常都将集成运 放的性能指标理想化。
7
8.1.2 集成运放应用电路的分析方法
1．线性应用电路的分析方法 设集成运放同相输人端和反相输入端的电位分 别为 U+、U-，电流分别为I+、I-。当理想集成运放
工作在线性区时，应满足： “虚短”和 “虚断”
8
“虚短”和“虚断”

集成运算放放大器的线性应用实验ppt课件

集成运算放放大器的线性应用实验ppt课件
Uo=Ui
R1 10K
Rf 100K +12V
Ui
R2 9.1K
2 7 741 3
6
Uo
5
41
Rw 100K -12V
图四
17
1. 按图四接好电路,在反相端加入交流信号 Ui=1KHz,用双踪示波器观察Ui和Uo的相位关系。
2. 用交流毫伏表测量输入、输出电压的数 值,可得电路的电压放大倍数,并与理论计算值比 较。将结果填人表二中。
集成运算放大器的线性应用实验
一 实验目的
二 实验设备 三 实验原理 四 实验内容 五 讨论题 六 实验报告
1 放大器调零 2 反相比例放大器 3 同相比例放大器 4 加法器 5 减法器 6 积分器
2
一 实验目的
1、掌握用集成运算放大器构成各种基本 运算电路的方法；
2、掌握用集成运算放大器构成的各种基 本运算电路的调试和测试方法；
名称
表2 R1 Rf Ui(mv) Uo(mv) Av(实验值) Av(理论值)
同相比例放大器 10K 100K
跟随器
∞ 100K
18
输入信号波形
输出波形
同 相 输 入 输 出 波 形 对 比
19
（4） 加法器
在反相比例放大器基础 上,如果反相输入端增加若干 输入电路，则构成反相加法放 大器，电路如图五所示。其运 算关系为：
Ui=U+ - U- 为有限值, “虚断’
u+ i+ +
uo
A
u-
-
i-
“虚断”：运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于0， 好象断路一样，但却不是真正的断路。
10
四 实验内容及步骤

集成运放的线性应用98页PPT

集成运放的线性应用98页PPT

46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
集成运放的Leabharlann 性应用11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克

集成运算放大器的基本应用

集成运算放大器的基本应用

第7章集成运算放大器的基本应用7.1集成运算放大器的线性应用7.1.1比例运算电路7.1.2加法运算电路7.1.3减法运算电路7.1.4积分运算电路7.1.5微分运算电路7.1.6电压一电流转换电路7.1.7电流一电压转换电路7.1.8有源滤波器♦7. L 9精密整流电路7.2集成运放的非线性应用7. 2.1单门限电压比较器7. 2.2滞回电压比较器7.3集成运放的使用常识7. 3.1合理选用集成运放型号7. 3.2集成运放的引脚功能1. 3.3消振和调零7. 3.4保护本章重点：1.集成运算放大器的线性应用：比例运算电路、加减法运算电路、积分微分运算电路、一阶有源滤波器、二阶有源滤波器2.集成运算放大器的非线性应用：单门限电压比较器、滞回比较器本章难点：1.虚断和虚短概念的灵活应用2.集成运算放大器的非线性应用3.集成运算放大器的组成与调试集成运算放大器（简称集成运放）在科技领域得到广泛的应用，形成了各种各样的应用电路。

从其功能上来分，可分为信号运算电路、信号处理电路和信号产生电路。

从本章开始和以后的相关章节分别介绍它们的应用。

7.1集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用加法运算电路电流超转7. L 1比例运算电路1.同相比例运算电路反馈方式：电压串联负反馈因为有负反馈，利用虚短和虚断比例运算电路同相比例运算电路（点击查看大图〉集成运算旗大器的线性应用虚短: a 二a 二Ui虚断:O ZZi电压放大倍数：辰—1+鱼吗只\平衡电阻后尼必2.反相比例运算（点击査看大图）反馈方式：电压并联负反馈因为有负反馈，利用虚短和虚断0 （虚断）U-二0, u-=u-=0（虚地）a电压放大倍数：例题：凡二10k ,斥二20k , 口二TV。

求：u°、Rx说明凡的作用，&应为多大？21更相比例运算（点击査看大图）A=-^ = -^ = -2 解： 召1°兔二&珀二二2F凡为平衡电阻（使输入端对地的静态电阻相等）:R F RE 特点：共模输入电压二0, （u-=L^=0）缺点：输入电阻小（氏二丘）7.1. 2 加法运算电路反相加法器（点击査看大图）1-=2^= 0 （虚断） U-二 0, u-=u-=0 （虚地）+ iz=ifRr”(吗］+叱)平衡电阻:胎Rd/ RJ/R,【例】在上图电路中，设R ：=220k Q ,运放的最大输出电压U OPP 二12V , 电路的输出电压为确定&、R ：和卍的阻值;若Ui2=0. 5V ,求U"的允许变化范围。

第8章 集成运算放大器及其应用习题与解答

第8章 集成运算放大器及其应用习题与解答

第8章集成运算放大器及其应用习题解答习题A 选择题8-1 集成运放的输入级采用差分放大电路是因为它可以（）。

AA.减少零点飘移B.增大放大倍数C.提高输入电阻8-2 某测量放大电路要求高输入电阻，输出电流稳定，应该引入（）。

BA.并联电流负反馈B. 串联电流负反馈C. 并联电压负反馈8-3 同相比例运算电路的反馈类型为（）。

CA. 并联电压负反馈B. 并联电流负反馈C.串联电压负反馈8-4反相比例运算电路的反馈类型为（）。

BA. 并联电流负反馈B. 并联电压负反馈C. 串联电流负反馈8-5 为了增大电压放大倍数，集成运放的中间级多采用（）。

AA．共发射极放大电路 B. 共集电极射极放大电路C. 共基极射极放大电路8-6 集成运放的制造工艺使得同类半导体晶体管的（）。

BA．指标参数准确B.参数一致性好C. 参数与温度无关8-7集成运放电路采用直接耦合方式是因为（）。

CA.可获得很大的电压放大倍数B.可减少温飘C. 集成工艺难以制造大容量电容B基本题8-8某集成运放的一个偏置电路题8-8图所示，设T1、T2管的参数完全相同。

问：I C2与I REF 有什么关系？写出I C2的表达式。

题8-8图8-8解：REF BECCREFC R UUII -==28-9在题8-9图所示的差分放大电路中，已知晶体管的β=80，r be=2 kΩ。

(1) 求输入电阻r id和输出电阻r o；电工与电子技术2 (2) 求差模电压放大倍数ud A 。

题8-9图8-9解：(1) r id =2(r be +R e )=2×(2+0.05)=4.1 k Ωr o =2R c =10 k Ω(2) 6605.0812580)1(-=⨯+⨯-=++-=e be cud R r R A ββ 8-10 差分放大电路题8-10图所示，设各晶体管的β =100，V BE =0.7V ，且r be1=r be2=3 k Ω，电流源I Q =2mA ，R =1 M Ω，差分放大电路从c 2端输出。

集成运算放大器(压控电流源)运用电路及详细解析

集成运算放大器(压控电流源)运用电路及详细解析
u－＝u＋=0，即反相输入端的电位为地电位，通常称为虚地。
8.2 模拟运算电路
8.2.1 比例运算电路
1、反相输入比例运算电路
根据运放工作在线性区的两条
分析依据可知：i1 if ， u u 0
而
i1
ui u R1

ui R1
if

u uo RF
uo RF
u1 u1 ui1
u2 u2 ui2
u i1

ui2
u1
u2

R1
R1 2R2
(u o1

uo2 )
故：
u o1

u o2

1
2R2 R1
(ui1

ui2 )
第二级是由运放 A3 构成的差动放大电路，其输出电压为：
uo

R4 R3
(uo2
xi
+
xd 基本放大电路A
xo
－ xf
反馈网络F
负反馈放大电路的原理框图
xd xi x f xo Axd x f Fxo
若xi、xf和xd三者同相，则xd> xi ，即反馈信号起了削弱净 输入信号的作用，引入的是负反馈。
反馈放大电路的放大倍数为：
Af
xo xi
xo xd x f
R3
Δ
∞
－ +
+
uo
u o u i2 u i1
由此可见，输出电压与两个输入电压 之 差成正比，实现了减法运算。该电路又称 为 差动输入运算电路或差动放大电路。
例：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。
R

集成运算放大器及应用—集成运放的线性应用(电子技术课件)

集成运算放大器及应用—集成运放的线性应用(电子技术课件)
图3.2.6 减法运算电路
图3.2.6 减法运算电路
根据叠加原理，先求ui1单独作用时的输
出电压uo1为：
uo1
Rf R1
ui1
再求出ui2单独作用时的输出uo2压为：

(1
Rf R1
)( R3 R2
R3
)ui 2
图3.2.6 减法运算电路
若 R1 R2 , R f R3 代入
二、集成运放的线性应用
集成运放可以应用在各种运算电路上，以输入电压作为自变量，输 出电压按一定的数学规律变化，反映出某种运算的结果。
常见的运算电路有比例、加减、积分、微分等，利用这些运算电路 实现同相放大、反相放大、差分放大以及信号的变换。
注意：集成运放作运算电路时必须工作在线性区。
1.反相比例运算电路
到了微分运算电路，如图3.2.9所示。
图3.2.9 微分运算电路
图3.2.9 微分运算电路
根据“虚短”和“虚断”的概念， u u 0 ，
为“虚地”，因而:
ic
iR
C
dui dt
输出电压为：uo iR R
R C dui dt
RC = — 时间常数
表明输出电压与输入电压的微分成正比，而 duI 也 dt
集成运放的线性应用（二）
3.2.2 集成运放的线性应用（二）
一、反相加法运算电路 在反相比例运放电路的基础上， 增加1个或者多个输入支路就
可构成反相加法运算电路。下面以二个输入信号同时作用于集成运 放的反相输入端为例，介绍反相加法运算电路。
图3.2.5 反相加法运算电路
由叠加原理可知，当ui1单独作用时：
uid
–UOM
图3.1.6 电压传输特性

集成运算放大器的线性应用

集成运算放大器的线性应用
uN ≈uP ≈0 这种情况，常将集成运算放大器输入端N称为“虚地”端。
同相比例运算电路如下图所示。
它就是项目三中所述的同相放大组 态。输入信号 ui 通过电阻 R2 加到集成运 算放大器的同相输入端，而输出信号通 过反馈电阻 RF 回送到反相输入端，构成 深度电压串联负反馈，反相端则通过电 阻 R1 接地。 R2 同样是直流平衡电阻，应 满足 R2 R1 // RF。
同相比例运算电路
根据运算放大器输入端“虚断”可得 iN ≈ 0 ，故有 i1 ≈ iF ，因此由可得
0 uN ≈ uN uo
R1
RF
由于 uN ≈uP ≈ui ，所以可求得输出电压 uo 与输入电压 ui 的关系为
uo
1
RF R1
uP
1
RF R1
ui
可见
u
与
o
ui
同相成比例，故称为同相比例运算电路，其比例系数为
将式进行变换，得
uo
(1
RF R1
)uP
(1
RF R1
)(
R2
//
R3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)(
ui1 R2
ui2 ) R3
（4-1）
uo
R1 RF R1RF
RF (R2
//
故可求得输出电压为
uo ≈ uN ui2 RF R1 R2
uo
RF
(
ui1 R1
ui2 R2
)
可见，此电路实现了反相加法运算。若 RF R1 R2 ，则 uo (ui1 ui2 ) 。 由此可见，这种电路在调节一路输入端电阻时，不影响其他路信号产生的输
出值，因而调节方便，使用得比较多。
如下图所示为同相输入求和运算电路，它是利用同相比例运算电路实现的。 图中，输入信号 、 ui1 ui2 均加至运算放大器同相输入端。为使直流电阻平衡，要 求 R2 // R3 R1 // RF 。

集成运放的线性应用

集成运放的线性应用

4.1.2 差动放大电路的基本形式
差动放大电路是一种具有两个输入端且 电路结构对称的放大电路，其基本特点是只 有两个输入端的输入信号间有差值时才能进 行放大，即差动放大电路放大的是两个输入 信号的差，所以称为差动放大电路。
1.电路构成与特点
图3.1所示为差动放大电路的基本形式， 从电路结构上来看，它具有以下特点。
（1）共模电压放大倍数Auc
（2）共模抑制比KCMR
4.1.3 差动放大电路的输入、输出形式 当信号从一个输入端输入时称为单端 输入；从两个输入端之间浮地输入时称为 双端输入；当信号从一个输出端输出时称 为单端输出；从两个输出端之间浮地输出 时称为双端输出。因此，差动放大电路具 有四种不同的工作状态：双端输入，双端 输出；单端输入，双端输出；双端输入， 单端输出；单端输入，单端输出。
放大倍数，u+ 和u- 分别为同相输入端和反 相输入端电压。
对于理想运放，Aod=∞；而uo为有限值， 工作在线性区时，有：u+-u-≈0，即：
u+≈ u这一特性称为理想运放输入端的“虚 短”。“虚短”和“短路”是截然不同的两 个概念，“虚短”的两点之间，仍然有电压， 只是电压十分微小；而“短路”的两点之间， 电压为零。
1． 运放工作在线性工作区时的特点
在集成运放应用电路中，运放的工作 范围有两种情况：工作在线性区或工作在 非线性区。 线性工作区是指输出电压uo与输入电 压ui 成正比时的输入电压范围。在线性工 作区，集成运放uo 与ui 之间关系可表示为：
uo=Aodui=Aod(u+-u-)
式中，Aod为集成运放的开环差模电压
同相比例运算电路又称为同相放大 器，其电路如图4.16所示。输入电压加 在同相输入端，为保证运放工作在线性 区，在输出端和反相输入端之间接反馈 电阻Rf构成深度电压串联负反馈，R′为

集成运算放大器的线性应用 谢爱明

集成运算放大器的线性应用 谢爱明

《集成运算放大器的线性应用》教师导学单一、教学目标1．知识与技能目标：（1）掌握工作在线性区运放的两个重要特性；（2）学会运用两个重要特性分析集成运算放大电路的方法和计算；（3）培养具备独立思考、分析问题、解决问题的能力学生。

2．过程与方法目标：（1）采用探究式、发现式学习，提高学生的思维能力。

（2）解题规范性习惯的培养。

3．情感态度和价值观目标：（1）激发学生学习兴趣、学习热情，自己寻求适合自我的学习方法；（2）小组协作的团队意识、不同组别的竞争意识。

二、教学重点运用工作在线性区运放的两个重要特性求解运放电路。

三、教学难点对工作在线性区运放的两个重要特性的理解和它们的灵活运用。

四、教学用具多媒体、小黑板五、教学方法活动单教学六、活动方案（一）创设情境，导入新课1．什么是集成运放及其集成运放的组成？2．理想集成运放应具备的五个特性？（10年高考题问答题）3．工作在线性区运放的两个重要特性？（06年高考题判断题）3正负反馈、电压电流反馈以及串并联反馈的判断方法？（二）示标（高考考纲）1．了解集成运算放大器的外形和符号以及两种电压放大倍数。

（03,05,07,09年高考题选择题）2．掌握工作在线性区的理想集成运算放大器的主要特性。

3．熟练掌握比例运算电路(反相输入、同相输入)、加法运算电路和减法运算电路的分析方法和计算。

（年年高考计算题）4．熟悉用集成运算放大器组成的反相器和电压跟随器，了解集成运算放大器的使用常识。

（三）活动过程活动1：回顾几种简单的比例运算放大电路问题一：反相与同相比例运算放大电路：(如图(a)所示)①反馈类型：②输出电压与输入电压的关系式和电压放大倍数： ③反相器与电压跟随器(同号器)：如图(b)所示问题二：加法与减法运算放大电路：如图所示①反馈类型：②输出电压与输入电压的关系式： ③加法器与减法器：活动2：高考集成运放试题零距离突击问题一：(04年10分)电路如图所示，12345768,,,R R R R R R R R ====，试求：（1）（2分）运放A1的输出电压uo 1表达式； （2）（2分）运放A2的输出电压uo 2表达式； （3）（2分）电路的输出电压uo 表达式； （4）（2分）说明A 1所构成的电路 是何种负反馈类型及电压放大倍数Au 1； （5）（2分）说明A 2所构成的电路是何种负反馈类型及电压放大倍数Au 2。

5.5集成运算放大电路的线性应用

5.5集成运算放大电路的线性应用

uo =-(
RF R1
ui1 +
RF R2
ui2 )
若R1 =R2 =R,
uo = -
RF R
(ui1+ ui2
)
(6) 同相求和运算：
RF
Rf
RF
Rf RP ui
_
uo
+
+
u i1
R1 u+ + +
-
uo
ui2
R2
取R1//R2=RF//Rf
Au= 1+
RF Rf
uo = Au u+ =( 1+
u02 u01
+A +
uo
2R RW RW
(ui2
ui1 )
R1
uo2
R2
uo
1
R2 R1
R2 R1 R2
uo2
R2 R1
uo1
R2
R1
uo2 uo1
uo
R2 R1
(uo2
uo1)
R2 R1
2R RW RW
(ui 2
ui1)
u-= u+= ui
ib- =0
iF=if
uo ui ui R2F R1f
uo (1 R2F)ui R1f
例题2. Rf=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo ，RP
应为多大？
iF RF
if
Rf ui
_
uo
+
+
RP
Au=1+
RF =1+20/10=3 Rf
uo= Au ui=(3)(-1)=-3V RP=Rf//RF =10//20=6.7 k

运算放大器及其应用

运算放大器及其应用
图8-9 (d)所示电路，从输入端看，净输入id=ii-if ，因此 是串联反馈。由于反相输入端的电流为零，因此R与RL是串 联关系，反馈量uf=Rio>0(由图中io的实际方向可知，io>0)， 因此既是负反馈，又是电流反馈。如果将愉出uo短接，反馈 信号仍然存在，也可判断出是电流反馈。综上所述，反馈组 态为电流串联负反馈。
第一节 员工的培训管理
一、员工培训基本理论
1.员工培训的含义
员工培训是指企业为了实现其战略发展目 标，满足培养人才、提升员工职业素质的 需要，采用各种方法对员工进行有计划的 教育、培养和训练的活动过程。
2.员工培训的原则
（1）学用一致原则。
（2）按需培训原则。 （3）多样性培训原则。
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第二节 负反馈放大器
二、负反馈放大器的四种组态
图8-9 (c)所示电路，从输入端看，净输入id=ii-if，因此是并 联反馈。由虚地可看出Rf与R相当于并联的关系，所以反馈 量if=-Rio/(Rf+R)>0(由图中io的实际方向可知，io<0)，因此既 是负反馈，又是电流反馈。综上所述，反馈组态为电流并联 负反馈。
输出级与负载相接，要求其输出电阻低，带负载能力强， 一般由互补对称电路或射极输出器组成
偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定和合适的偏置 电流，决定各级的静态工作点。
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第一节 集成运算放大器
三、集成运算放大器的主要参数
开环电压放大倍数Auo 指运放在无外加反馈情况下的空载 电压放大倍数
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第三节 运算放大器的线性和非线性 应用
一、运放的线性应用
1.信号运算电路 (1)同相比例运算 图8-15 (a)为同相比例运算电路，信号ui

模拟电子技术基础课件第8章集成运算放大电路的线性应用精选全文完整版

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2）对具有深度负反馈的运放，要应用“虚短” （在反相端输入时，还有“虚地”）和“虚断” 等概念确定电路中关键点的电位、电流之间的 关系；
3）根据上述关系确定整个电路的输出和输入之 间的关系。
42
例4：仪表放大器电路。
A1、A2组成第一级 差 动 电 路 ； A3 构 成 第 二级差动电路。
特点：
1
19
1. 反相比例运算电路
iR iF（虚断）
Ui U U UO （虚地）
R
RF
整理得：UO
RF R
Ui
输入电阻： Ri R
输出电阻：Ro 0
电压并联负反馈
R' R // Rf
20
2．同相比例运算电路
U U Ui
I I 0
U 0 Uo U
R
RF
整理得：
Uo
1
RF R
U
i
注意：存在“虚短”、 “虚断”但不存在“虚 地”，有共模输入电压。
9
1．线性应用电路的分析方法
设集成运放同相输人端和反相输入端的电位 分别为 U+、U-，电流分别为I+、I-。当理想集
成运放工作在线性区时，应满足： “虚短”和 “虚断”。
10
“虚短”和“虚断”
虚短路：U+≈U-，是指集成运放的两 个输入端电位无穷接近，但不是真正 短路。
虚地：当集成运放的一个输入端电 位为地时，则另一端为“虚地”点 （由虚短推出）。
数运算电路和有源滤波电路的分析计算。
4
8.1 概述
电子信息系统的示意图 信号处理
接收器、 传感器 等。
通过隔离、 阻抗变换、 滤波等环节 分离出信号 并加以放大。
转换、比较、 经功率放 运算等。 大送执行
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Uo
U (
i1
R1
Ui2 R2
U i3 R3
)RF
27
8.2.3 加减运算电路
（2）同相端输入
I I 0
Ui1 U Ui2 U Ui3 U U
R1
R1
R1
R
U
R
p
(Ui1 R1
Ui2 R2
Ui3 ) R3
R p R1 // R2 // R3 // R'
28
8.2.3 加减运算电路
Uo
1
RF R
U
i
特例： R= 时，Uo= Ui ,称之为电压跟随器。
17
电压跟随器
Uo Ui
由运放构成的电压跟随器跟随特性好，性 能优良。
18
小结
对于单一信号作用的运算电路，在分析运算关系时：
（1）首先列出关键节点的电流方程，通常是集成运 放的同相输入端(+)和反相输入端(-)的电流方程。
)U i 2
RF 2 R3
(1
RF1 R1
)U
i1
(1
RF 2 R3
)U
i
2
( RF 2 R3
RF 2 R3
RF1 R1
)U
i1
35
Uo
(1
RF 2 R3
)U i 2
(
RF 2 R3
RF 2 R3
RF1 R1
)U
i1
若R1=RF2，R3=RF1，则有：
Uo
(1
RF 2（) U R3
i
2
Ui1）
37
例8-4 高输入阻抗和高共模抑制比的仪表放 大电路
A1 、 A2 组 成 第 一级差动电路；
A3 构 成 第 二 级
1
差动电路。
38
根据“虚短”、“虚断” 1
有：
U R1 U i1 U i2
Uo1 Uo2 U R1 2U R2
2R2 R1
R1
U R1
2R2 R1
R1
(Ui1
Ui2)
29
8.2.3 加减运算电路
2. 加减法运算电路
（1） 差动输入
当只有反相输入端有信号时，U o1
RF
U (
i1
R1
Ui2 R2
)
如果 R1 // R2 // RF R3 // R4 // R'
则U o2
RF
(U i3 R3
Ui4 R4
)
利用叠加原理， Uo Uo1 Uo2
Uo
RF
(Ui3 R3
U U 0
1) 节点电流法求解：
If
I i1
Ii2
I i3
U i1 R1
Ui2 R2
Ui3 R3
Uo
I f
RF
U (
i1
R1
Ui2 R2
U i3 R3
)RF
R R1//R2//R3//RF
26
8.2.3 加减运算电路
2) 利用叠加原理求解
Ui1单独作用时，
U o1
RF R1
U i1
依次类推，得：
虚断路：I+=I-≈0 ，指集成运放两个输入端的
电流趋于零，但不是真正断路。
9
2. 非线性应用电路的分析方法 在非线性应用中，集成运放不是处于开环就
是处于带正反馈的工作状态。
1) 输出电压只有两种可能的情况： 正的最大值或负的最大值。
当u+＞ u -时， uo=+UOM； 当u+＜ u -时， uo=-UOM 。
难点： 运算电路运算关系的分析和识别；对数、指数
运算电路和有源滤波电路的分析计算。
3
8.1 概述
8.1.1 应用分类
根据在不同电路中集成运放所处的工作状态， 可以把集成运放的应用分为两大类：线性应用 和非线性应用
4
8.1.1 应用分类
1.线性应用
当集成运放带深度负反馈，或者是兼有正 负反馈而以负反馈为主时，集成运放工作在线 性状态。
44
8.2.4 反相输入运算电路的组成规律
2. 反函数型的反相输入运算电路
在输入回路里采用电阻元件1，使
iI
uI R1
反馈回路里采用函数元件2，使iF=f2(uO),
则 uI R1
f2 (uO )
或者uO
f
1 2
(
uI R1
)
uO与uI之间的运算关系是反馈回路中函数元件2的iF
和uO的反函数关系。
性应用 。
6
8.1.2 集成运放应用电路的分析方法
对不同类型的集成运放应用电路，应该采 取不同的分析方法：
1) 分析每个运放所带的反馈性质及其工作状态, 写出输出与输入的函数关系。
2) 分析整个应用电路的功能及其输出与输入的 函数关系。
3) 在分析各种实用电路时，通常都将集成运 放的性能指标理想化。
Uo
Uo2
RF
2
(U i1 R1
Ui2 R2
Ui3 ) R4
33
8.2.3 加减运算电路
2） 两级集成运放同相端输入实现加减运算
采取同相端输入的方法，可提高输入阻抗。
34
U o1
(1
RF1 R1
)U i1
Uo
(1
RF 2 R3
)U
i
2
RF 2 R3
U o1 (叠加原理）
(1
RF 2 R3
Uo
(1
RF R
)U
U U
Uo
(1
RF R
)
R
p
(U i1 R1
Ui2 R2
Ui3 R3
)
Rn R // RF
RF
Rp Rn
U (
i1
R1
Ui2 R2
Ui3 ) R3
如果Rp Rn，
Uo
RF
U (
i1
R1
Ui2 R2
Ui3 ) R3
并且，若R//RF=R1//R2//R3，可省略R’。
输入电阻∞
36
小结
多个集成运放构成的复杂电路的分析时：
1）认清每一个运放的运算功能，以便确定它的输 出和输入之间的关系；
2）对具有深度负反馈的运放，要善于应用“虚短” （有时还有“虚地”）和“虚断”等概念来确定电 路中某些点的电位和电流之间的关系；
3）根据上述关系确定整个电路的输出和输入之间
的关系。
目前这种仪用放大器已有多种型号的单片集 成电路。
41
差动运放用于微弱信号测量实例
42
8.2.4 反相输入运算电路的组成规律
存在“虚地”
iI f1(uI ) iF f 2 (uO )
f 2 (uO ) f1(uI )
采用不同类型的元件1 和2，可使运算电路的
uO与uI之间具有不同的
运算关系。
a）反相端输入 b）同相端输入 c）差动输入
12
由于集成运放输入级一般采用差动电路，要求输入电路 两半的参数对称，因此一般要求：Rn=Rp Rn 为集成运放反相输入端到地之间向外看的等效电阻， Rp为集成运放同相输入端到地之间向外看的等效电阻。
Rn R1 || RF , Rp R2 || R3
A3两边参数对称（Rn=Rp），有：
Uo
R4 R3
(U o1
U o2)
R4 R3
(
2R2 R1
R1
)(U
i1
Ui2 )
39
高输入阻抗和高共模抑制比的仪表放大电路
该放大器电路第一级是具有深度电压串联负
反馈的电路，输入电阻高。若A1和A2选用特性相 同的运放，则它们的共模输出电压和漂移电压均
相等。通过A3组成的差分电路，共模电压可以互 相抵消，故该电路有较强的共模抑制能力、较小
（2）然后根据“虚短”和“虚断”的原则进行计算 ，即可得到输出电压和输入电压的运算关系。
19
例8-1：电压－电流变换电路（U-I）
图中引入电流并联负反馈。
输出电流与输入电压 之间关系为：
IL
Ui R1
(1
RF R
)
20
例：电压－电流变换电路
改用串联负反馈，可 以提高输入阻抗。
负载电流:
IL
Ui R
Ui
如果比例系数为-50，当 R 100k时，则RF 5M
Uo
RF R
Ui
不再成立。
23
由电阻R2、R3和R4构成T形网络。
试分析输出电压与输入电压之间的关系。
U 0
I2
Ui R1
U M I 2 R2
I3
I 2 R2 R3
I4
I2
I 2 R2 R3
Uo
I 2 R2
I 4 R4
R2 R4 R1
的输出漂移电压和较高的差模电压增益。
进一步提高电路的性能，几个外接电阻R1、
R2、R3、R4必须严格匹配。
40
高输入阻抗和高共模抑制比的仪表放大电路
电路广泛应用于测量仪表，特别是在测量几 微伏的微弱信号时。如果使用单端输入的运放， 往往无法抑制高频噪声干扰。如果使用差动运放， 通过两根输入线相绞合可以抑制噪声干扰。
UO
RF R
Ui
R' R // Rf
输入电阻： Ri R 电压并联负反馈
输出电阻： Ro 0
15
2．同相比例运算电路
U U Ui
I I 0
U 0 Uo U
R
RF
注意：存在“虚短”、 “虚断”但不存在 “虚地”，有共模输 入电压。
整理得：