电力电子●Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
高增益运算放大器放大电路的低噪声处理
本文主要介绍高增益运算放 大电路的对噪声的分析方法，以 及如何设计高增益运算放大电路 从而满足最大程度降低噪声对电 路信号的影响。
【关键词】运算放大器运算放大电路低噪声
高增益运算放大电路在信号尤其微弱信
号检测与放大上的应用越来越多，但是存在于
电路中的噪声却不可避免的影响着信号传输的
质量和可靠性。因此，我们不得不考虑如何降
低噪声影响？在设计高增益的运算放大电路
时，为保证电路的低噪声性能达到最好，除了 在器件选择上选用超低噪声高增益的运算放大
器外，更重要的是如何合理地设计电路从而最
大程度的降低噪声的影响。 文／杨海杰李吴然
Ｇ：ＧＩ Ｇ２ Ｇ３ Ｇ４ 分析电路，可得输出噪声电压 为
… ＧＩ Ｇ２ Ｇ３ Ｇ４ ～１＋Ｇ２ Ｇ３ Ⅳ２＋Ｇ３ Ｇ４ Ⅳｊ＋Ｇ４ ～４
又因为Ｇ＝Ｇｊ Ｇ２ Ｇ４，所以： ‰ ｃ ＋丧＋ ，
在这里不妨假设，如果ＧＬ》Ｇ２， Ｇ１ ＂茜Ｎ３且 》Ｇ３ 么 ，》 且 》 且
ｔ》 ＶＮ４ 因此 咿≈Ｇ １，即 输出的噪声电压近似为总增益与初级运算放大
器等效噪声电压的乘积，也就是说，初级运算
放大器的噪声电压对级联后的电路噪声电压影
响最大。
２高增益运算放大电路的低噪声处理
在选用运算放大器时，根据 Ｇ 。
，要充分考虑初级运算放大器的噪声电压，以
保证级联后的高增益运算放大器放大电路噪声 影响达到最低，所以在选用器材时要尽可能选 １高增益运算放大器放大电路的噪声分析 用具有低噪声性能的运算放大器，另外在电路
一般通用运算放大器最大增益一般为１００ 倍以下，所以，当要求更高增益时一般将几个
运算放大器级联起来构成高增益的运算放大器 设计也要尽量考虑噪声电压的影响，保证输出
的噪声电压最低。
又因为，初级运算放大器的噪声电压影 以满足增益倍数要求。在实际使用的运算放大 响较大，所以在初级运算放大器的放大电路
运算放大器积分电路图
原理图1
积分运算电路的分析方法与加法电路差不多，反相积分运算电路如图1所
示。根据虚地有
, 于是 由此可
见，输出电压为输入电压对时间的积分，负号表明输出电压和输入电压在相位上
是相反的。
当输入信号是阶跃直流电压UI时，电容将以近似恒流的方式进行充电，输出
电压与时间成线性关系。即
例：在图1的积分器的输入端加入图2中给定输入波形，画出在此输入波形作用下积分器的输出波形，电
容器上的初始电压为0。积分器的参数R=10kW、C=0.1mF。
图2给出了在阶跃输入和方波输入下积分器的输出波形。画出积分器输出波形，应对应输入波形，分段绘
制。例如对于图2(a)阶跃信号未来之前是一段，阶跃信号到来之后是一段。 对图2(a)，当t＜t0时，因输入为０，输出电压等于电容器上的电压，初始
值为０；
当t≥t0时，uI = -UI，积分器正向积分，输出电压
要注意，当输入信号在某一个时间段等于零时，参阅图2(b)的1ms~2ms、
3ms~4ms…各段。积分器的输出是不变的，保持前一个时间段的最终数值。因为
虚地的原因，当输入为零时，积分电阻 R 两端无电位差，故R中无电流，因此 C
不能放电，故输出电压保持不变。
实际应用积分电路时，由于运放的输入失调电压、输入偏置电流和失调电流
的影响，会出现积分误差；此外，积分电容的漏电流也是产生积分误差的原因之
一。
(a) 阶跃输入信号 (b)方波输入信号
图2 积分器的输入和输出波形
实际的积分电路，应当采用失调电压、偏置电流和失调电流较小的运放，并在同相输入端接入可调
平衡电阻；选用泄漏电流小的电容， 如薄膜电容、聚苯乙烯电容，可以减少积分电容的漏电流产生的积分
误差。
1 武汉理工大学
开放性实验报告
（A类）
项目名称： 基本运算放大器电路设计
实验室名称： 创新实验室
学生姓名： **
1 创新实验项目报告书
实验名称 基本运算放大器电路设计 日期 2018.1.14
姓名 ** 专业 电子信息工程
一、实验目的（详细指明输入输出）
1、采用LM324集成运放完成反相放大器与加法器设计
2、电源为单5V供电，输入输出阻抗均为50Ω，测试负载为50Ω输出误差不大于5%
3、输入正弦信号峰峰值V1≤50mV,V2=1V，输出为-10V1+V2.
二、实验原理（详细写出理论计算、理论电路分析过程）(不超过1页)
通过使用LM324来设计反相放大器和加法器，因为每一个芯片内都有4个运放，所以我们就是使用其内部的运放来连接成运算放大器电路。
我们采用两个芯片串联的方式进行芯片的级联。对于反相放大器，输出电压Vo=-Rf/R1*Vi；对于同相加法器，Vo=(Rf/R1*Vi1+Rf/R2*Vi2)。
由于对该运放使用单电源5V供电，故需要对整个电路的共地端进行2.5V的直流偏置。为实现2.5V的共地端，在这里采用了电压跟随器的运放模型。2.5V的分压点用两个相同100k的电阻进行分压，并根据经验选取了一个10uF的极性电容并联在2.5V分压点处，起滤除电源噪声的作用。最终由电压跟随器输出端作为后面电路的共地端。同样为使反相放大器能够放大10倍，有-Rf/R1=-10,即Rf=10R1,可取R1=10kΩ，Rf=100kΩ，则R2=R1//Rf。对于加法器，有R1=R2=Rf,均取为100kΩ，则R=100kΩ。
2 三、实验过程（记录实验流程，提炼关键步骤）（尽可能详细）
a) 确定元件型号，查找相关资料，设计最初的设计原理图。
常用运算放大器电路 (全集)
下面是[常用运算放大器电路 (全集)]的电路图
常用OP电路类型如下:
1. Inverter Amp. 反相位放大电路:
放大倍数为Av = R2 / R1但是需考虑规格之Gain-Bandwidth数值。
R3 = R4 提供 1 / 2 电源偏压
C3 为电源去耦合滤波
C1, C2 输入及输出端隔直流
此时输出端信号相位与输入端相反
2. Non-inverter Amp. 同相位放大电路:
放大倍数为Av=R2 / R1
R3 = R4提供 1 / 2电源偏压
C1, C2, C3 为隔直流 此时输出端信号相位与输入端相同
3. Voltage follower 缓冲放大电路:
O/P输出端电位与I/P输入端电位相同
单双电源皆可工作
4. Comparator比较器电路:
I/P 电压高于Ref时O/P输出端为Logic低电位
I/P 电压低于Ref时O/P输出端为Logic高电位
R2 = 100 * R1 用以消除Hysteresis状态, 即为强化O/P输出端, Logic高低电位差距，以提高比较器的灵敏度. (R1=10 K, R2=1 M)
单双电源皆可工作
5. Square-wave oscillator 方块波震荡电路:
R2 = R3 = R4 = 100 K
R1 = 100 K, C1 = 0.01 uF Freq = 1 /（2π* R1 * C1）
6. Pulse generator脉波产生器电路:
R2 = R3 = R4 = 100 K
R1 = 30 K, C1 = 0.01 uF, R5 = 150 K
O/P输出端 On Cycle = 1 /（2π* R5 * C1）
O/P输出端 Off Cycle =1 /（2π* R1 * C1）
7. Active low-pass filter 主动低通滤波器电路:
