修改后的--运算放大器及运算放大器的选择应用共128页文档

集成运算放大器将电路的元器件和连线制作在同一硅片上，制成了集成电路。

随着集成电路制造工艺的日益完善，目前已能将数以千万计的元器件集成在一片面积只有几十平方毫米的硅片上。

按照集成度（每一片硅片中所含元器件数）的高低，将集成电路分为小规模集成电路(简称SSI) ，中规模集成电路(简称MSI), 大规模集成电路(简称LSI)和超大规模集成电路(VLSI)。

运算放大器实质上是高增益的直接耦合放大电路，集成运算放大器是集成电路的一种，简称集成运放，它常用于各种模拟信号的运算，例如比例运算、微分运算、积分运算等，由于它的高性能、低价位，在模拟信号处理和发生电路中几乎完全取代了分立元件放大电路。

集成运放的应用是重点要掌握的内容，此外，本章也介绍集成运放的主要技术指标，性能特点与选择方法。

一、集成运算放大器简介1. 集成运放的结构与符号1. 结构集成运放一般由4部分组成，结构如图1所示。

图1 集成运放结构方框图其中：输入级常用双端输入的差动放大电路组成，一般要求输入电阻高，差摸放大倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电流小，输入级的好坏直接影响运放的输入电阻、共模抑制比等参数。

中间级是一个高放大倍数的放大器，常用多级共发射极放大电路组成，该级的放大倍数可达数千乃数万倍。

输出级具有输出电压线性范围宽、输出电阻小的特点，常用互补对称输出电路。

偏置电路向各级提供静态工作点，一般采用电流源电路组成。

2. 特点：142○1 硅片上不能制作大容量电容，所以集成运放均采用直接耦合方式。

○2 运放中大量采用差动放大电路和恒流源电路，这些电路可以抑制漂移和稳定工作点。

○3 电路设计过程中注重电路的性能，而不在乎元件的多一个和少一个 ○4 用有源元件代替大阻值的电阻 ○5 常用符合复合晶体管代替单个晶体管，以使运放性能最好 3. 集成运放的符号从运放的结构可知，运放具有两个输入端v P 和v N 和一个输出端v O ，这两个输入端一个称为同相端，另一个称为反相端，这里同相和反相只是输入电压和输出电压之间的关系，若输入正电压从同相端输入，则输出端输出正的输出电压，若输入正电压从反相端输入，则输出端输出负的输出电压。

什么是运算放大器?运算放大器原理与应用运算放大器是模拟电子电路的重点，其应用已特别普遍。

1．集成运放是具有高开环电压放大倍数、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合集成放大电路。

2．运算放大器抱负化的主要条件：(1)开环电压放大倍数为无穷大；(2)开环输入电阻为无穷大；(3)开环输出电阻为零；(4)共模抑制比为无穷大。

由于实际运算放大器的技术指标接近抱负化条件，而用抱负运算放大器分析电路可使问题大大简化，因此后面对运算放大器的分析都是按其抱负化条件进行的。

3．运算放大器电压传输特性及分析依据电压传输特性(1)运放工作在线性区分析依据u+≈u–id≈0运放要工作在线性区必需引入负反馈(2)运放工作在饱和区分析依据(非线性区)id≈0依旧成立u+≈u–不再成立当uO发生跃变运算放大器在信号运算、处理或产生方面都有广泛的应用，但就其工作状态而言，它无非工作在线性区或非线性区。

因此，把握运放工作在线性区与非线性区的依据是至关重要的。

4．反馈由于运算放大器的开环电压放大倍数很高，当它工作在线性区时必需引入深度负反馈。

因此，它的输出与输入之间的关系基本打算于反馈电路和输入电路的结构与参数，而与运放本身的参数关系不大。

转变输入电路和反馈电路的结构和形式，就可以实现不同的运算。

负反馈的类型有：电压串联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈。

反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻靠近“地”端引出的，是电流反馈；(也可将输出端短路，若反馈量为零，则为电压反馈；若反馈量不为零，则为电流反馈。

) 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端，是串联反馈；加在同一输入端的是并联反馈；反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。

负反馈的对放大电路工作性能的影响：提高放大电路的稳定性；改善波形失真；对输入电阻和输出电阻的影响：电压反馈使输出电阻降低；电流反馈使输出电阻增高；串联反馈使输入电阻增高；并联反馈使输入电阻降低；5．集成运放在信号运算方面的应用(1) 反相比例运算：输入信号从反相输入端引入的运算便是反相比例运算（如图①）。

最经典的运算放大器使用总结范文模板及概述1. 引言1.1 概述运算放大器是一种广泛应用于电子电路中的基本器件，其功能强大而多样化。

它可以作为信号放大、滤波、求和、积分等功能的实现元件，在现代电子技术领域扮演着重要角色。

本文将对运算放大器的基本原理进行介绍，并总结常见的运算放大器电路以及对其应用案例进行分析。

1.2 文章结构本文共包括五个部分，具体内容如下：第二部分将详细介绍运算放大器的基本原理，包括输入输出特性、反馈和放大模式以及开环增益和带宽等方面。

第三部分将列举和解析常见的运算放大器电路，包括非反向放大器、反向放大器和差分放大器等。

第四部分将从实际应用角度出发，通过案例分析来展示运算放大器在信号调理、滤波以及定时和频率测量等领域中的具体应用。

最后一部分将对全文进行总结与结论，并回顾主要观点，探讨其实际应用价值以及未来发展方向。

1.3 目的本文旨在对运算放大器的使用进行全面总结和概述，通过深入剖析运算放大器的基本原理以及常见电路和应用案例，帮助读者深入理解运算放大器的工作原理，掌握其实际应用的技巧和方法，并为未来的研究和发展提供参考。

同时，通过撰写此文档，使读者能够更好地学习和运用运算放大器这一重要元件。

2. 运算放大器基本原理2.1 输入和输出特性运算放大器是一种电子设备，它可以将输入信号进行放大并提供高增益输出。

通常情况下，运算放大器有两个输入端口：非反向输入端口（+IN）和反向输入端口（-IN），以及一个单独的输出端口。

对于理想的运算放大器来说，它具有以下特性：- 高增益：运算放大器的主要功能之一是提供高增益。

在理想情况下，其增益可以无限大。

- 高输入阻抗：运算放大器具有高电阻特性，使其能够接受各种类型的输入信号源，并不对其产生明显的影响。

- 低输出阻抗：运算放大器具有低输出阻抗，这意味着它可以驱动连接在其输出端的负载电阻而不会产生太多失真。

2.2 反馈和放大模式反馈是指将部分输出信号再次添加到输入端口的过程。

第五章运算放大器的应用学习目标运算放大器在电子线路中的应用非常广泛，因此尽管它本来是一个集成电路，但却被当做一个常用的电子元件来使用。

掌握了运算放大器的使用可以使我们非常方便地设计各种各样的控制电路和其他电路，这一点在完成本章的制作后大家就可以体会到了，以至于在今后，可能读者在希望做一个什么样的电路时，不再使用三极管，而直接采用运算放大器了。

1、掌握运算放大器的基本结构和性能，通过深入理解运算放大器的两个基本特性，分析理解它的各种独特的性能，达到举一反三的目的。

2、通过制作，掌握运算放大器作电压比较器的应用。

3、通过制作，掌握运算放大器作减法器的应用，并了解运算放大器的运算功能。

第一节运算放大器的工作原理运算放大器具有两个输入端和一个输出端，如图5－1所示，其中标有“+”号的输入端为“同相输入端”(而不能叫做正端)，另一只标有“一”号的输入端为“反相输入端”(同样也不能叫做负端)，如果先后分别从这两个输入端输入同样的信号，则在输出端会得到电压相同但极性相反的输出信号：输出端输出的信号与同相输人端的信号同相，而与反相输入端的信号反相。

图5－1 运算放大器的电路符号运算放大器所接的电源可以是单电源的，也可以是双电源的，如图5-2所示。

运算放大器有一些非常有意思的特性，灵活应用这些特性可以获得很多独特的用途，总的来说，这些特性可以综合为两条：1、运算放大器的放大倍数为无穷大。

2、运算放大器的输入电阻为无穷大，输出电阻为零。

现在我们来简单地看看由于上面的两个特性可以得到一些什么样的结论。

首先，运算放大器的放大倍数为无穷大，所以只要它的输人端的输人电压不为零，输出端就会有与正的或负的电源一样高的输出电压(本来应该是无穷高的输出电压，但受到电源电压的限制)。

准确地说，如果同相输入端输入的电压比反相输入端输入的电压高，哪怕只高极小的一点，运算放大器的输出端就会输出一个与正电源电压相同的电压；反之，如果反相输入端输入的电压比同相输人端输入的电压高，运算放大器的输出端就会输出一个与负电源电压相同的电压(如果运算放大器用的是单电源，则输出电压为零)。

运算放大器分类、作用及运放的选型展开全文运算放大器分类、作用及运放的选型，详细解析了运算放大器的特点、工艺、功能、性能、参数、指标和运算放大器的对信号放大的影响和运放的选型举例，并附有常见运算放大器列表!1. 模拟运放的分类及特点模拟运算放大器从诞生至今，已有40多年的历史了。

最早的工艺是采用硅NPN工艺，后来改进为硅NPN-PNP工艺(后面称为标准硅工艺)。

在结型场效应管技术成熟后，又进一步的加入了结型场效应管工艺。

当MOS管技术成熟后，特别是CMOS技术成熟后，模拟运算放大器有了质的飞跃，一方面解决了低功耗的问题，另一方面通过混合模拟与数字电路技术，解决了直流小信号直接处理的难题。

经过多年的发展，模拟运算放大器技术已经很成熟，性能曰臻完善，品种极多。

这使得初学者选用时不知如何是好。

为了便于初学者选用，本文对集成模拟运算放大器采用工艺分类法和功能/性能分类分类法等两种分类方法，便于读者理解，可能与通常的分类方法有所不同。

1.1.根据制造工艺分类根据制造工艺，目前在使用中的集成模拟运算放大器可以分为标准硅工艺运算放大器、在标准硅工艺中加入了结型场效应管工艺的运算放大器、在标准硅工艺中加入了MOS工艺的运算放大器。

按照工艺分类，是为了便于初学者了解加工工艺对集成模拟运算放大器性能的影响，快速掌握运放的特点。

标准硅工艺的集成模拟运算放大器的特点是开环输入阻抗低，输入噪声低、增益稍低、成本低，精度不太高，功耗较高。

这是由于标准硅工艺的集成模拟运算放大器内部全部采用NPN-PNP管，它们是电流型器件，输入阻抗低，输入噪声低、增益低、功耗高的特点，即使输入级采用多种技术改进，在兼顾起啊挺能的前提下仍然无法摆脱输入阻抗低的问题，典型开环输入阻抗在1M欧姆数量级。

为了顾及频率特性，中间增益级不能过多，使得总增益偏小，一般在80~110dB之间。

标准硅工艺可以结合激光修正技术，使集成模拟运算放大器的精度大大提高，温度漂移指标目前可以达到0.15ppm。

运算放大器基本原理及应用一．原理(一）运算放大器1.原理运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,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。

运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。

图1运算放大器的特性曲线图2运算放大器输入输出端图示图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。

如图2所示。

U-对应的端子为“-”，当输入U-单独加于该端子时，输出电压与输入电压U-反相，故称它为反相输入端。

U +对应的端子为“＋”，当输入U+单独由该端加入时，输出电压与U+同相，故称它为同相输入端。

输出：U0= A(U+-U-)；A称为运算放大器的开环增益（开环电压放大倍数）。

在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到: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化参数。

2.理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压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”。

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。

3. 运算放大器的应用(1)比例电路所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路，比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。

(a) 反向比例电路反向比例电路如图3所示，输入信号加入反相输入端:图3反向比例电路电路图对于理想运放，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 ’＝R 1 //R F 。

运算放大器参数说明及选型指南（本文来源于网络，经整理转载于此）运算放大器参数说明及选型指南(本文来源于网络，经整理转载于此)一。

运算放大器的专业术语1 bandwidth 带宽: 电压增益变成低频时1/（2 )的频率值2 共模抑制比：common mode rejection ratio3 谐波失真：harmonic distortion 谐波电压的均方根值的和/基波电压均方根值4 输入偏置电流：input bias current 两输入端电流的平均值5 输入电压范围：input voltage range共模电压输入范围运放正常工作时输入端上的电压；6 输入阻抗:input impendence Rs Rl指定时输入电压与输入电流的比值7 输入失调电流input offset current 运放输出0时，流入两输入端电流的差值；8 输入失调电压 input offset voltage 为了让输出为0，通过两个等值电阻加到两输入端的电压值9 输入电阻：input resistance:任意输入端接地，输入电压的变化值/输入电流的变化值10 大信号电压增益：large-signal voltage gain 输出电压摆幅/输入电压11 输出阻抗：output impendence Rs Rl指定时输出电压与输出电流的比值12 输出电阻：output resistance 输出电压为0，从输出端看进去的小信号电阻13 输出电压摆幅：output voltage swing 运放输出端能正常输入的电压峰值；14 失调电压温漂 offset voltage temperature drift15 供电电源抑制比：power supply rejection 输入失调电流的变化值/电源的变化值16 建立时间 settling time 从开始输入到输出达到稳定的时间；17 摆率：slew rate输入端加上一个大幅值的阶跃信号的时候输出端电压的变化率18 电源电流 supply current19 瞬态响应 transient response 小信号阶跃响应20 单位增益带宽unity gain bandwirth 开环增益为1时的频率值21 电压增益 voltage gain 指rs rl固定时输出电压/输入电压二。

如何使用电路中的运算放大器运算放大器是电子电路中常见的一种器件，它具有放大信号和进行基本运算的功能。

在很多电子设备和应用中，运算放大器都扮演着重要的角色。

本文将介绍如何正确地使用电路中的运算放大器。

一、运算放大器的基本原理运算放大器是一种差分放大器，具有两个输入端口和一个输出端口。

它的输出电压与两个输入电压之间的差值成正比。

在理想情况下，运算放大器的增益非常大，并且具有无限输入阻抗和无限输出阻抗。

运算放大器通常由多个晶体管组成，内部电路复杂，但我们只需要关注其基本工作原理和使用方法。

二、运算放大器的基本电路连接使用运算放大器时，一般需要将其正确地连接到其他电子元件和电源。

下面是运算放大器的基本电路连接方式：1. 差分放大器电路差分放大器是运算放大器最基本的电路连接方式。

它利用了运算放大器的差分放大特性，可以对输入信号进行放大。

差分放大器的电路图如下：```+In|+---|>|-----+| |R2 || |-In R3 || |GND ||-Out```在差分放大器电路中，R1、R2、R3 分别表示连接到运算放大器输入端口的电阻。

这个电路连接方式常用于放大信号和进行模拟运算。

2. 增益放大器电路增益放大器是运算放大器的另一种常见电路连接方式。

它可以调节输入和输出之间的增益，以满足具体的应用需求。

增益放大器的电路图如下：```+InR1+---|>|-----+| |R2 || |GND ||-Out```在增益放大器电路中，R1、R2 分别表示连接到运算放大器输入端口的电阻。

通过调节这两个电阻的比例，可以改变放大器的增益大小。

三、运算放大器的使用注意事项在使用运算放大器时，需要注意以下几个方面：1. 供电电压：运算放大器需要外部供电电压，一般为正负双电源。

供电电压应在运算放大器的工作电压范围内，过高或过低都可能导致电路运行不正常。

2. 输入电压范围：运算放大器有一个输入电压范围，超出这个范围可能会导致输出失真。

运算放大器的参数、选型与应用唐桃波长江大学国家级电工电子实验教学示范中心创新基地长江大学石油仪器研究室1•1930年TI的前身Geophysical service inc.成立，主要研发地震仪与石油探测仪。

•1950年Geophysical service inc.上市同时改名为TI。

•1956年Burr-Brown Research公司成立。

•1958年7月TI公司的Jack Kilby发明了集成电路(integrated circuit)简称IC。

•1963年Fairchild公司的Bob widlar发明了世界上第一片世界公认的单片集成电路运放μA702但是不是很成功。

•1965年1月MATT LORBER和RAY STATA创建了ADI公司。

•1965年11月Fairchild公司的Bob widlar发明了μA709大获成功，但是μA709不稳定,易烧坏，易锁闭。

•1967年Bob widlar离开Fairchild加入NSC（National Semiconductor后并入TI），同年发表了LM101，后来陆续开发了LM301,LM307，LM308，LM318，LM309等运放。

•1969年Fairchild公司的Dave Fullagar发表了发明了世界上第一款内置30pF相位补偿电容的运放μA741一直应用至今，现在还是各大高校模电实验的首选运放。

2•1975年PMI公司的George Erdi发表了世界上第一款精密运放OP07（后逐渐发展出OP27 OP37 OP177及OP27的JFET版本OPA627，OP37的JFET版本OPA637）.由于OP07太过经典，各大公司都推出了自己的相关产品。

•1972年NSC公司的Russell and Frederiksen引入新技术设计出LM324.•1975年RCA公司发布了CMOS运放CA3130.•1976年NSC公司发布了JFET运放LF356.•1978年TI发布了TL06X TL07X TL08X系列低价格JFET运放。