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集成运算放大器的线性应用（思考题解答）

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实验四 集成运算放大器的线性应用（思考题解答）1. 理想集成运算放大器具有哪些特点？ 答:电压放大倍数Av→∞，输入电阻Ri→∞，输出电阻RO→0，共模抑制比KCMRR→∞， 带宽BW→∞，无零点漂移和温漂等。 2. 运放具有虚短、虚断的条件是什么？你能否根据运放输出电压的大小判断其是否存 在虚短、虚断？ 答: 运放具有虚短、虚断的条件是电路有深度负反馈，集成运放工作在线性放大区.如 果集成运放输出电压的大小达到最大输出电压幅度VOM(如本实验中VCC为12V，则VOM约 为10.5V。)，则说明运放已工作在限幅区,此时虚短特点不再存在，而虚断成立。 3．实验内容1、2中，当Vi = 2V时，理论上分析反相端电位V–应为多大？ 答：实验内容1，电路如图：若Vi = 2V，则运放工作在限幅区， Vo=-10V(为计算方便起见，假定VOM=10V)。 应用叠加原理可计算得： VVRRRVRRRVofiff91.0)10(1001010210010100111实验内容2，Vi = 2V时，V-的数值请自行分析。 4．图4—6（b）电路，说明当输入信号频率远大于CR21ffo时，电路为积分电路，输入信号频率远小于fo时，则电路为一个反相输入比例放大器的理由。 答：如图电路： 若输入信号Vi的频率CRfff210时，

则有fCRf21 ，fR的影响可忽略，视为开路，

所以电路即为积分电路。 若CRfff210时，则有fCRf21 ，C的

影响可忽略，视为开路，所以电路即为反响输入比例放大器。5432

TitleRfR

RRLA+p=Rf//R11--++VoVi100K

10K 321

A+A+CCRf

R=RR

pR//RfVoVoViVi0

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实验二集成运算放大器的线性应用1

实验二集成运算放大器的线性应用1

实验⼆集成运算放⼤器的线性应⽤1

实验⼆、集成运算放⼤器的线性应⽤

（模拟运算电路）

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、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。

理想运算放⼤器特性

在⼤多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满⾜下列条件的运算放⼤器称为理想运放。

开环电压增益Aud ⽆穷⼤；输⼊阻抗⽆穷⼤；输出阻抗零，带宽⽆穷⼤；失调与漂移均为零等。

理想运放在线性应⽤时的两个重要特性：

（1）输出电压U 0与输⼊电压U ⼗、U ⼀之间满⾜关系式U O ＝A ud （U ⼗⼀U ⼀）

由于Aud ⽆穷⼤，⽽U 0为有限值。因此U ⼗≈U ⼀。称为“虚短”。

（2）由于r i=∞，故流进运放两个输⼈端的电流可视为零，即I 1B ＝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。l ）反相⽐例运算电路

电路如图8—l 所⽰，对于理想运放, 该电路的输出电压与输⼈电压之间的关系为U 0=―1

RF R Ui

为了减⼩输⼈级偏置电流引起的运算误差，在同相输⼈端应接⼈平衡电阻R 2=R 1//R F

2)反向加法电路 电路如图8-2所⽰，输出电压和输⼊电压的关系为

U 0=-（1RF R U i1+2

RF R U i2） R 3=R 1//R 2//R F 3)差动放⼤器（减法器） 如图8-4，当R 1=R 2，R 3=R F 时，U 0=1

RF R （Ui2-Ui1）

4) 积分运算电路 反向积分运算电路如图8-5所⽰，在理想化条件下输出电压为

式中u c （0）是t ＝0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。如果u t 是幅值为E 的阶跃电压，并设u c （0）＝0，则

集成运算放大器在线性区的应用

集成运算放大器在线性区的应用

集成运算放大器在线性区的应用

摘要：运算放大器用途非常广泛，接入适当的反馈网络，可实现不同用途的电路，本论文主要研究Multisim仿真环境下的集成运算放大器传输特性、集成运算放大器构成的比例运算电路、加减法运算电路。

关键字：运算放大器 Multisim 运算电路

在实际电路中，集成运算放大器通常结合反馈网络共同组成某种功能的电路模块，由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故名“运算放大器”。运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元，常简称运放，随着半导体技术的发展，如今绝大多数的运放是以单片的形式存在。集成运算放大器可分为如下几种类型：通用型、高阻型、低温漂型、高速型、低功耗型和高压大功率型。运算放大器用途非常广泛，接入适当的反馈网络，可实现不同用途的电路，如信号放大、信号运算、信号处理和波形的产生与变换。其应用已经延伸到汽车电子、通信、自动控制、消费等各个领域。

一、关于集成运放参数的选择

（1）最大输出电压：集成运算放大器的最大输出电压约为±14V。

（2）开环电压放大倍数：没外接反馈环节测定的差模放大倍数。

（3）输入失调电压：当输入为零时，输出不为零。如果要使此时的输出为零，输入端加一个很小的补偿电压，即为输入失调电压。一般为毫伏级。

（4）输入失调电流：输入为零时，两个输入端静态基极电流之差，一般为零点零几的微安级。

二、原理及方案

集成运算放大器具有放大倍数高，输入电阻大，输出电阻小，可靠性高等特点，广泛应用于各种技术领域，应用中按照其传输特性，可分为线性区和非线性饱和区。在理论研究中将集成运算放大器理想化，即放大倍数和输入电阻趋近于无穷大，输出电阻无穷小，也可推导得到集成运放工作在线性区的两点重要依据[1]：

（1）

（一）反相比例运算

图1是由集成运算放大器构成的反相比例运算电路，主要特点是反馈电阻跨接于输出端与反相输入端之间构成闭环，输入信号由反相输入端输入。根据集成运算放大器工作在线性区的两点重要依据可以得到式(2)。

模电实验集成运算放大器的线性应用

模电实验集成运算放大器的线性应用

集成运算放大器的线性应用

一、实验目的

（1）加深对集成运算放大器的基本应用和性能参数的理解。

（2）了解集成运算放大器的特点，掌握集成运算放大器的正确使用方法和基本应用电路。

（3）掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法、积分和微分等基本运算电路的功能。

（4）进一步熟悉仿真软件的使用。

二、实验原理

1.反相加法电路

电路如图。对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为

22110ififVRRVRRV

平衡电阻3R： fRRRR////213

当fRRR21时 21iioVVV

2.减法电路

减法电路实际上是反相放大电路和同相放大电路的组合，电路如图。对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为

112323101ififVRRVRRRRRV

当21RR，fRR3时 121iifoVVRRV

3.反相积分电路

电路如图。对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为

0110CiVdtVCRV

式中，0CV时是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。

如果iV是幅值为E的阶跃电压，并设0CV=0，则输出电压oV和时间成正比，即 tCREEdtCRVt10101

显然CR1的数值越大，达到给定的oV值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运算放大器最大输出范围的限制。

三、实验内容及步骤

（一）仿真分析

1.反相加法电路

在Multisim 13电路窗口创建如图电路。输入端加入幅度为100mV、频率为1kHz的正弦信号1iv和幅度为50mV、频率为1kHz的正弦信号2iv。单击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入、输出波形。

2.减法电路

在Multisim 13电路窗口创建如图电路。输入端加入幅度为100mV、频率为1kHz的正弦信号1iv和幅度为250mV、频率为1kHz的正弦信号2iv。单击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入、输出波形。

集成运放线性工作条件、特点及应用

集成运放线性工作条件、特点及应用

集成运放线性工作条件、特点及应用

一、工作条件

深度负反馈，采用负反馈连接使之工作在闭环状态

二、工作特点

（运放电路分析的关键）

1、“虚断”, 0ii（运放两输入端不取电流）

（iuiuRiii）

应用：两个输入端所在支路电流为零，支路上电阻产生的电压降为零,电阻等效导线。

2、“虚短”，即uu（运放两输入端电位相等）

（uuuuuAoioud）

应用：先求容易求出的一端电压，与另一端相等，从而求出输出、输入电压关系。

三、应用

集成运放的线性应用是实现基本运算：线性运算（比例、加法、减法、加减法、积分、微分、对数、指数）。

典型电路：反相比例、反相加法。