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集成运算放大器基本应用 （模拟运算电路）实训指导（特别提醒：实验电路图中可能存在有的元器件数值与实验电路板中的不相同，实验时应以实验电路板中的为准。
另外，由于元器件老化、湿度变化、温度变化等诸多因素的影响所致，实验电路板中所标的元器件数值也可能与元器件的实际数值不一致。
有的元器件虽然已经坏了，但仅凭肉眼看不出来。
因此，在每次实验前，应该先对元器件（尤其是电阻、电容、三极管）进行单个元件的测量（注意避免与其它元器件或人体串联或并联在一块测量）。
并记下元器件的实际数值。
否则，实验测得的数值与计算出的数值可能无法进行科学分析。
）一．实验目的1．研究由集成运放组成的比例、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。
基本运算电路。
1)反相比例运算电路电路如图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 F O U R RU 1-=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R 2=R 1||R F 。
U OOU U图8—1 图8—22)反相加法电路电路如图8—2，输出电压与输入电压之间的关系为)(2211i F i F O U R RU R R U +-=R 3= R 1‖R 2‖R F 3)同相比例运算电路图8—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 F O U R R U ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=11 R 2 = R 1‖R F当R 1 ∞，U o =U i ，即得到如图8—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。
第7章 集成运算放大器教学提示：本章首先介绍基本运算放大电路的构成、特点及分析方法；然后重点讨论了集成运算放大电路在基本运算、信号测量、信号处理和波形产生方面的应用；最后介绍了有关集成运放在使用时需注意的问题。
教学要求：通过本章学习，应能掌握集成运算放大电路的主要特点及基本分析和计算方法，并对集成运算放大电路在使用时需注意的问题有一定的了解。
7.1 集成运放简介运算放大器(简称运放)是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路。
早期的运放是由分立器件(晶体管和电阻等)构成的，其价格昂贵，体积也很大。
在20世纪60年代中期，第一块集成运算放大器问世，其是将相当多的晶体管和电阻集中在一块硅片上而成的。
它的出现标志着电子电路设计进入了一个新时代。
由于集成运算放大器具有十分理想的特性，它不但可以作为基本运算单元完成加减、乘除、微分、积分等数学运算。
还在信号处理及产生等方面都有广泛的应用。
电子工程师们在电子电路设计时需要应用大量的集成运算放大器，这使得各种高性能、低价格的运放应运而生。
7.1.1 运算放大器的端子从处理信号的观点出发，运算放大器有三个端子，即反相输入端(用符号“-”表示)、同相输入端(用符号“+”表示)和输出端，如图7.1所示。
考虑到放大器要有直流电源才能工作，大多数集成运放需要两个直流电源供电，如图7.2所示。
图7.2中7，4两个端子由运放内部引出，分别连接到正电源+CC U 和负电源-EE U 。
运放的参考地点就是两个电源公共端——地。
图7.1 理想运算放大器 图7.2 理想运放的供电方式第7章 集成运算放大器 ·145··145·除了三个信号端和两个电源供给端以外，运算放大器还可能有几个供专门用途的其他端子，如频率补偿端和调零端等，这些端子的功能请读者自行分析。
7.1.2 理想运算放大器为了建立运算放大器的基本概念，下面先来介绍理想运算放大器。
高三集成运算电路知识点集成运算电路是电子科学与技术中的重要组成部分，广泛应用于信号处理、自动控制等领域。
在高三阶段，学习集成运算电路的知识是非常重要的。
下面将介绍一些高三阶段常见的集成运算电路知识点。
一、集成运算放大器集成运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是集成电路中最重要的一类元件。
它具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
常见的集成运算放大器有AD741、LM358等。
1. 差分放大器差分放大器是集成运算放大器最常用的电路配置之一。
它具有两个输入端和一个输出端，用于放大两个输入信号的差值。
差分放大器可以通过调节输入电阻和反馈电阻的比例来调节放大倍数。
2. 反馈电路反馈电路是集成运算放大器中常用的一种电路组成方式。
通过将部分输出信号反馈到输入端，可以改变电路的增益、频率响应等特性。
常见的反馈电路有电压反馈、电流反馈和混合反馈等。
3. 运算放大器的频率响应集成运算放大器的频率响应是指在不同频率下输出信号的变化情况。
因为集成运算放大器具有内部补偿电容，所以在高频率下其增益会有所下降。
为了满足不同频率下的应用需求，可以根据实际情况选择合适的运算放大器。
二、比较器比较器是一种将输入信号与参考电压进行比较，并输出相应结果的电路。
常见的比较器有LM311、LM393等。
比较器可以用于模拟电压比较、数字电平判断等应用。
1. 开环比较器开环比较器是指将输入信号直接与参考电压比较的比较器电路。
它可以通过调节反馈电阻的比例来改变输出电平的阈值。
2. 有限增益比较器有限增益比较器是在开环比较器的基础上加入了电压放大器，以提高比较器的灵敏度和电平阈值的可调范围。
三、积分器积分器是一种将输入信号进行积分运算后输出的电路。
它可用于模拟电子滤波器、信号调制等领域。
1. 基本积分器基本积分器是指将输入信号经过电容电压积分后输出的电路。
通过调节电容和电阻的数值可以改变积分器的时间常数。
集成运算放大器教案第一章：集成运算放大器概述1.1 教学目标1. 了解集成运算放大器的定义、特点和应用领域。
2. 掌握集成运算放大器的基本符号和参数。
3. 理解集成运算放大器的工作原理。
1.2 教学内容1. 集成运算放大器的定义和特点2. 集成运算放大器的基本符号和参数3. 集成运算放大器的工作原理1.3 教学方法1. 讲解：讲解集成运算放大器的定义、特点和应用领域。
2. 互动：提问学生关于集成运算放大器的基本符号和参数。
3. 演示：通过示例电路演示集成运算放大器的工作原理。
1.4 教学评估1. 提问：检查学生对集成运算放大器的定义、特点和应用领域的理解。
2. 练习：让学生绘制集成运算放大器的基本符号和参数。
第二章：放大器的基本电路2.1 教学目标1. 了解放大器的基本电路类型。
2. 掌握放大器的基本电路原理。
3. 学会分析放大器的输入输出特性。
2.2 教学内容1. 放大器的基本电路类型：放大器的分类和特点。
2. 放大器的基本电路原理：电压放大器、功率放大器等。
3. 放大器的输入输出特性：输入阻抗、输出阻抗、增益等。
2.3 教学方法1. 讲解：讲解放大器的基本电路类型和特点。
2. 互动：提问学生关于放大器的基本电路原理。
3. 演示：通过示例电路演示放大器的输入输出特性。
2.4 教学评估1. 提问：检查学生对放大器的基本电路类型和特点的理解。
2. 练习：让学生分析放大器的输入输出特性。
第三章：集成运算放大器的应用3.1 教学目标1. 了解集成运算放大器的应用领域。
2. 掌握集成运算放大器的基本应用电路。
3. 学会分析集成运算放大器的应用电路性能。
3.2 教学内容1. 集成运算放大器的应用领域：模拟计算、信号处理等。
2. 集成运算放大器的基本应用电路：放大器、滤波器、积分器、微分器等。
3. 集成运算放大器的应用电路性能：增益、带宽、线性范围等。
3.3 教学方法1. 讲解：讲解集成运算放大器的应用领域和基本应用电路。
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 RU -= （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 RU += （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 RU R R U - （3-8-3）R ´ = R 1 || R 2 || R f4、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：)+++(+=B211A 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1145、减法运算电路（差动放大器）减法运算电路如图3.8.5所示，输出电压与输入电压之间的关系为：f f o A B 1121 ()()R R R U U U R R R R '=+'+-+当R 1 = R 2，R ´ = R f 时，图3.8.5电路为差动放大器，输出电压为：)(=A B 1f o U U R RU - （3-8-5）6、积分运算电路反相积分电路如图3.8.6所示，其中R f是为限制低频增益、减小失调电压的影响而增加的。
集成运算放大器复习
一、理想运放特性
开环差模电压增益A ud→∞；
差模输入电阻R id→∞；
差模输出电阻R od→0；
K CMR→∞；
输入失调电流I IO、失调电压U IO和它们的温漂均为零；
输入偏置电流I IB=0；
3dB带宽BW=∞,等等。
二、理想运放的线性工作区
定义：理想运放的线性工作区是指输出电压u o与输入电u i成正比的输入电压的取值范围。
分析：由于理想集成运放的开环放大倍数为无穷大，所以如果将集成运放开环运用时，很微弱的输入信号，就会使输出信号达到其最大值或最小值，其几乎没有线性工作区。
而要使放大器工作在线性区，显然开环运放不能满足要求，必须将集成运放加上负反馈使整个放大器的放大倍数降下来，这也是
集成运放线性运用的特点，本章集成运放的应用就属于线性应用。
三、线性区域下的两个重要结论
对于工作在线性区的理想运放，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：即两个输入端之间的电位差即净输入量几乎为零；
虚断：流过两个输入端的电流也几乎为零。
四、理想运放的非线性工作区
集成运故的非线性工作区是指输出电压uo与输入电压ui不成比例时输入电压的取值范
围。
前面提到理想运放的开环放大倍数为无穷大。
，所以只要理想运放开环运用或加正反馈时，即使很微弱的输入信号电压，其输出电压就会立即达到最高电平U OH最低电平U OL，运放工作在非线性区。
五、电压比较器
电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基
本单元
电路。
1、电压比较器的特点
(1)比较器中的运放工作于开环或正反馈状态，输入端的虚短特征不再存在；
(2)输出与输入之间呈现非线性特性，输出不是高电乎就是低电平；
(3)由于运放的输入电阻高，输入电流一般非常小，可以忽略，即仍可认为运放的输入电流为零。
2、电压比较器的特性分析
通常用电压传输特性来描述电压比较器输出电压与输入电压之间的函数关系
特性具有3个要素：
(1)输出高、低电平，它取决于集成运放输出电压的最大幅度或输出端的限幅电路；
(2)阈值电压，它是使集成运放同相输入端和反相输入端电位相等时所对应的输入电压；
(3)输入电压超过阈值电压时输出电压的跃变方向，它决定于输入电压是作用于集成运
放反相输入端，还是同相输入端。
3、常用电压比较器
常用的电压比较器有单门限比较器、滞回比较器、窗口比较器等。
单门限比较器只有一个阈值电压；窗口比较器有两个阈值电压，当输入电压向单一方向变化时，输出电压跃变两
次；滞回比较器具有滞回特性，虽有两个阈值电压，但当输入电压向单一方向变化时，输出
电压仅跃变一次。
六、运算放大器的分析方法
在解运算放大器构成的各种电路之前．首先要观察电路是否引入了深度负反馈。
如
果引入了深度负反馈，且输出电压没有超出线性动态范围，即运放工作在线性状态，那么
可运用虚断、虚短等概念来解题。
碰到电容，用1/jwc或1/sc来代替。
如果电路引入正反馈(或负反馈比正反馈弱)，或没有引入反馈(开环工作)，则虚短概念不能使用，电路工作在非线性状态．这种电路可能是比较器、振荡器等，而不是运算器、U/I、I/U变换器等。
习题
一、填空题
1、理想集成运放的Aud=_____________，Rid=___________，Ro=____________，输入失调电流为______________，K CMR=_____________。
2．集成运放应用于信号运算时工作在_________区域。
[解答]
1．Aud＝∞，Rid=∞，Ro＝0，输入失调电流为0，KCMR=∞。
2．线性区。
集成运放应用于信号运算时，加入负反馈使集成运放工作于线性区，只有这样，才可能使之完成模拟信号的运算，否则集成运放的输出为高电平或低电平。
