集成运算放大器及简单应用

集成运算放大器原理及应用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。

142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：○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。

集成运算放大器的应用有哪些集成运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP) 是现代电子技术中常用的一种集成电路，广泛应用于信号放大、积分、微分、比较、滤波、波形变换、逻辑运算等电路中。

本文将介绍一些集成运算放大器的应用。

一、信号放大集成运算放大器广泛应用于信号放大电路中，其直接或变压器耦合输入方式具有低输入电阻、高输入阻抗、低噪声、高增益和宽带等特性。

在应用中，可通过精心设计放大器电路，控制反馈，实现高增益稳定运行。

二、积分电路积分电路是信号处理电路中的基本电路，它能将信号输入与时间积分，输出的是输入信号积分后的值。

集成运算放大器常用于积分电路的设计，其放大电压信号，然后通过电容对信号进行积分。

例如，在三角形波发生器电路中，可通过电容积分得到正弦波信号，而集成运算放大器的内部电路通常包含差分放大器，可将输入信号转化为电压差，用于驱动电容，完成积分计算。

三、微分电路微分电路是在信号处理中广泛应用的一种电路，它能够将信号对时间的微分操作，其输出电压是输入信号微分后的值。

集成运算放大器也常用于微分电路的设计中，可通过对输入信号进行微分计算得到输出信号。

例如，在测量热电偶温度时，可将温度信号输入到集成运算放大器中，通过差分放大器将信号转化为电压差，然后用电阻对信号进行微分计算，输出即为最终温度值。

四、比较电路比较电路是一种将两个信号进行比较然后输出比较结果的电路，它广泛应用于数字电路、自动控制、计算机硬件等领域。

集成运算放大器常用于比较电路中，它的输出能够根据电压的大小关系取两个输入信号中的一个。

例如，电压比较器是一种常见的电路，它采用集成运算放大器作为比较电路的核心元件，用于比较两个不同电压的大小关系，以便输出相应的状态。

五、滤波器滤波器是一种通过对输入信号进行滤波操作，抑制或增强特定频率信号的电路。

集成运算放大器广泛应用于滤波电路的设计中，其内部电路包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等类型。

集成运算放大器的基本应用实验报告集成运算放大器的基本应用实验报告引言：集成运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种广泛应用于电子电路中的重要器件。

它具有高增益、低失调、宽带宽等特点，可以实现信号放大、滤波、积分、微分等功能。

在本次实验中，我们将通过几个基本应用实验，探索集成运算放大器的工作原理和应用场景。

实验一：非反相放大器非反相放大器是Op-Amp最常见的应用之一。

它通过将输入信号与放大倍数相乘，输出一个放大后的信号。

我们在实验中使用了一个标准的非反相放大器电路，将一个正弦波信号作为输入，观察输出信号的变化。

实验结果显示，输出信号的幅度和输入信号的幅度相比，增大了放大倍数倍。

而相位方面，输出信号与输入信号的相位保持一致。

这说明非反相放大器能够有效放大输入信号，并且不改变其相位。

实验二：反相放大器反相放大器是Op-Amp另一种常见的应用。

它与非反相放大器相比，输入信号与放大倍数相乘后取反，输出一个反向的放大信号。

我们在实验中使用了一个反相放大器电路，将一个正弦波信号作为输入，观察输出信号的变化。

实验结果显示，输出信号的幅度与输入信号的幅度相比，同样增大了放大倍数倍。

但是相位方面，输出信号与输入信号相差180度。

这说明反相放大器能够有效放大输入信号，并且改变其相位。

实验三：积分器积分器是Op-Amp的另一个重要应用。

它可以将输入信号进行积分运算，输出一个积分后的信号。

我们在实验中使用了一个积分器电路，将一个方波信号作为输入，观察输出信号的变化。

实验结果显示，输出信号呈现一个斜率逐渐增大的曲线，表明输入信号得到了积分。

这说明积分器能够有效对输入信号进行积分运算，输出一个积分后的信号。

实验四：微分器微分器是Op-Amp的又一个重要应用。

它可以将输入信号进行微分运算，输出一个微分后的信号。

我们在实验中使用了一个微分器电路，将一个正弦波信号作为输入，观察输出信号的变化。

实验–集成运算放大器的基本应用模拟运算电路引言集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称OPAMP）是一种重要的电子元件，它在模拟电路设计和实验中被广泛应用。

本文将介绍集成运算放大器的基本应用，并通过实验来验证其在模拟运算电路中的功能和性能。

集成运算放大器的基本原理集成运算放大器是一种高增益、差分输入和单端输出的电子放大器。

它具有很高的输入阻抗、低的输出阻抗和大的开环增益。

通过反馈电路，集成运算放大器可以实现各种电路功能，如放大器、比较器、滤波器等。

实验目的本实验旨在通过实际操作，掌握集成运算放大器的基本应用，包括放大器、比较器和无源滤波器。

实验器材•集成运算放大器IC•双电源电源•电阻•电容•示波器•多用电表实验步骤步骤1：放大器的基本应用1.按照电路图连接集成运算放大器，并接入双电源电源。

2.接入电阻、电容等元件，按照电路图搭建一个基本放大器电路。

3.将输入信号接入集成运算放大器的非反馈输入端，通过示波器观察输出信号。

4.调节输入信号的幅值和频率，观察输出信号的变化。

步骤2：比较器的应用1.断开反馈电路，使集成运算放大器工作在开环状态。

2.将输入信号接入集成运算放大器的非反馈输入端，通过示波器观察输出信号。

3.调节输入信号的幅值，观察输出信号的变化。

步骤3：无源滤波器的应用1.按照电路图连接集成运算放大器，并接入双电源电源。

2.接入电阻、电容等元件，按照电路图搭建一个无源滤波器电路。

3.将输入信号接入集成运算放大器的非反馈输入端，通过示波器观察输出信号。

4.调节输入信号的频率，观察输出信号的变化。

实验结果与分析在实际操作中，我们成功搭建了集成运算放大器的放大器、比较器和无源滤波器电路，并通过示波器观察到了相应的输入输出波形。

在放大器电路中，我们调节了输入信号的幅值和频率，观察到了输出信号的线性放大效果。

在比较器电路中，我们调节了输入信号的幅值，观察到了输出信号的高低电平变化。

实验六 集成运算放大器的应用（一）模拟运算电路预习部分一、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. 掌握运算放大器的使用方法，了解其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。

本实验采用的集成运放型号为μA741，引脚排列如图2-7-1所示。

它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正，负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十K Ω的电位器并将滑动触头接到负电源端。

⑧脚为空脚。

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。

1) 反相比例运算电路电路如图2-7-2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Uo ＝－（R F / R 1）Ui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 。

2) 反相加法电路图2-7-2 反相比例运算电路 图2-7-3反相加法运算电路电路如图2-7-3所示，输出电压与输入电压之间的关系为F i Fi F O //R //R R R U R R U R R U 2132211=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-= 图2-7-1 μA741管脚图3) 同相比例运算电路图2-7-4(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 Uo ＝（1＋R F / R 1）Ui R 2＝R 1 // R F当R 1→∞时，Uo ＝Ui ，即得到如图2-7-4(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。

(a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器图2-7-4 同相比例运算电路4) 差动放大电路（减法器）对于图2-7-5所示的减法运算电路，当R 1＝R 2，R 3＝R F 时， 有如下关系式图2-7-5 减法运算电路 图2-7-6 积分运算电路 5) 积分运算电路反相积分电路如图2-7-6所示。

集成运算放大器的原理与应用讲解1. 什么是集成运算放大器（Op Amp）？•集成运算放大器（Op Amp）是一种高增益、直流耦合、差分放大器，常被用于放大、滤波和电压比较等电路应用。

•Op Amp是一种集成电路芯片，通常包含多个晶体管、电阻和电容等被精确布局在一个芯片上。

2. 集成运算放大器的原理•Op Amp的核心是差动放大器，由两个输入端（非反馈端和反馈端）和一个输出端组成。

•在差动放大器中，非反馈端的输入信号被放大器放大，然后通过反馈回到非反馈端，从而形成放大器的反馈机制。

•Op Amp的增益由开环增益和反馈网络的配置决定。

3. 集成运算放大器的主要特性•增益：Op Amp具有非常高的开环增益，通常在105到108之间。

•输入阻抗：Op Amp的输入阻抗非常大，通常在106到1012欧姆之间。

•输出阻抗：Op Amp的输出阻抗非常小，通常在几十欧姆以下。

•带宽：Op Amp的带宽是指在给定增益下能够传输信号的频率范围。

4. 集成运算放大器的应用4.1 可逆放大器•可逆放大器是Op Amp最常见的应用之一，采用负反馈的方式将输出信号的一部分反馈到输入端。

•可逆放大器可以用于放大和滤波等电路，常用的配置包括反向放大器、比例放大器和积分器等。

4.2 比较器•Op Amp可以作为比较器使用，将输入信号与一个参考电压进行比较，输出高电平或低电平。

•比较器广泛应用于电压比较、电压检测和信号切换等电路。

4.3 运算放大器•运算放大器是一种特殊的Op Amp应用，采用负反馈的方式实现各种算术运算。

•常见的运算放大器电路包括加法器、减法器、乘法器和除法器等。

4.4 滤波器•Op Amp可以用于构建各种类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。

•滤波器可以用于信号调整、降噪和频谱分析等应用。

5. 集成运算放大器的选择与设计•在选择和设计集成运算放大器时，需要考虑参数如增益、输入阻抗、输出阻抗、带宽和供电电压等。