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1倍运算放大器电路1.引言1.1 概述概述:1倍运算放大器电路是一种电子电路，用于将输入信号放大至相同的输出信号。
它是一种特殊的电路，可以将输入信号放大一倍，并将其输出。
1倍运算放大器电路通常由运算放大器、电阻网络和反馈路径组成。
运算放大器是这个电路中最重要的组件，它能够增大电压信号的幅度，并将其输出给下一级电路。
电阻网络用于确定输入和反馈路径之间的放大倍数，使得输出信号等于输入信号的两倍。
1倍运算放大器电路具有广泛的应用领域。
它可以用于信号放大、滤波和电路调节等方面。
在音频放大器、通信设备和仪器测量中，1倍运算放大器电路常常被用于放大小的输入信号，从而提高信号的强度和清晰度。
1倍运算放大器电路的优势在于其简单性和灵活性。
由于其基本原理简单明了，所以它的设计和实现相对容易。
此外，它的输出信号与输入信号成正比，因此可以轻松进行信号放大和缩小的控制调节。
未来，1倍运算放大器电路可能会在更多的领域得到应用。
随着科技的发展和需求的增长，对于信号放大和调节的需求将会不断增加。
因此，1倍运算放大器电路有望进一步发展和改进，以适应不同领域的要求，并在电子电路设计中扮演重要的角色。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构来展开讨论1倍运算放大器电路的相关内容：1. 引言：首先，我们将对1倍运算放大器电路进行概述，介绍其基本原理和作用。
2. 正文：2.1 什么是1倍运算放大器电路：在这一部分，我们将详细解释1倍运算放大器电路的定义和组成部分，包括不同的器件和元件，并介绍其基本工作原理。
2.2 1倍运算放大器电路的应用领域：在这一部分，我们将探讨1倍运算放大器电路在实际应用中的一些具体领域，如通信、测量和控制等，并举例说明其使用的优势和效果。
3. 结论：3.1 1倍运算放大器电路的优势：在这一部分，我们将总结1倍运算放大器电路的优势和特点，包括其高增益、低失真和稳定性等方面的优势，并分析其在实际应用中的作用。
运算放大器的参数指标1. 开环电压增益Avd开环电压增益（差模增益）为运算放大器处于开环状态下，对小于200Hz的交流输入信号的放大倍数，即输出电压与输入差模电压之比。
它一般为104~106，因此它在电路分析时可以认为无穷大。
2. 闭环增益AF闭环增益是运算放大器闭环应用时的电压放大倍数，其大小与放大电路的形式有关，与放大器本身的参数几乎无关，只取决于输入电组和反馈电阻值的大小。
反相比例放大器，其增益为AF=－3. 共模增益Avc和共模抑制比当两个输入端同时加上频率小于200Hz的电压信号Vic时，在理想情况下，其输出电压应为零。
但由于实际上内部电路失配而输出电压不为零。
此时输出电压和输入电压之比成为共模增益Avc。
共模抑制比Kcmr=，通常以对数关系表示：Kcmr=20log共模抑制比一般在80~120Db范围内，它是衡量放大器对共模信号抑制能力高低的重要指标。
这不仅是因为许多应用电路中要求抑制输入信号中夹带的共模干扰，而且因为信号从同相端输入时，其两个输入端将出现较大的共模信号而产生较大的运算误差。
4. 输入失调电压在常温（25℃）下当输入电压为零时，其输出电压不为零。
此时将其折算到输入端的电压称为输入失调电压。
它一般为±（0.2~15）mV。
这就是说，要使放大器输出电压为零，就必须在输入端加上能抵消Vio的差值输入电压。
5. 输入偏置电流在常温（25℃）下输入信号为零（两个输入端均接地）时，两个输入端的基极偏置电流的平均值称为输入偏置电流，即IIB=( IIB -＋ IIB+)它一般在10nA~1uA的范围内，随温度的升高而下降，是反映放大器动态输入电阻大小的重要参数。
6. 输入失调电流IIO输入失调电流可表示为IIO=︱IIB -－IIB+∣在双极晶体管输入级运算放大器中，IIO约为（0.2~0.1）IIB -或（0.2~0.1）IIB+。
当IIO流过信号源内阻时，产生输入失调电压。
运放正负输入同相放大电路-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分主要介绍本文将要讨论的主题，即运放正负输入同相放大电路。
运放（Operational Amplifier, 简称Op-Amp）是一种重要的电子器件，广泛应用于各个领域的电路设计中。
正负输入放大电路是运放电路中最基本的一种电路结构，也是常见的放大电路之一。
正负输入放大电路的特点是具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益和良好的线性度。
在正负输入放大电路中，运放的正输入端和负输入端分别连接外部信号源和反馈电阻，通过这种方式实现对输入信号的放大。
同相放大电路是指正输入端和负输入端通过反馈电阻连接，具有相同的放大倍数。
本文将从运放的基本原理和正负输入放大电路的工作原理两个方面进行详细的介绍。
首先介绍运放的基本原理，包括运放的基本构成和工作原理。
然后，详细讨论正负输入放大电路的工作原理，包括放大电路的输入输出特性和性能指标。
同时，还将探讨正负输入放大电路的应用领域和展望。
通过本文的学习，读者将能够全面了解运放正负输入同相放大电路的特点和工作原理，为实际电路设计和应用提供参考。
同时，对于进一步扩展运放电路的设计和应用领域也将有所启发。
文章结构部分的内容如下：文章结构如下所示：第1章引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的第2章正文2.1 运放的基本原理2.2 正负输入放大电路的工作原理第3章结论3.1 总结运放正负输入同相放大电路的特点3.2 对运放正负输入同相放大电路的应用展望本文共分为三个章节，其中引言部分主要介绍本文的背景和目的，正文部分详细阐述了运放的基本原理和正负输入放大电路的工作原理。
结论部分对运放正负输入同相放大电路的特点进行总结，并展望了其在实际应用中的潜力。
通过这样的章节划分，读者可以更加清晰地了解文章的结构和内容。
1.3 目的本文旨在探讨运放正负输入同相放大电路的工作原理和特点，以及对它的应用展望。
首先，我们将介绍运放（运算放大器）的基本原理，包括其输入电压和输出电压之间的关系，并解释其放大和反相放大功能。
电路中的运算放大器有哪些特点和应用运算放大器是电路中应用广泛的一种电子器件，它具有许多特点和应用。
本文将介绍运算放大器的特点，并探讨其在电路中的各种应用。
一、特点1. 高增益：运算放大器的主要特点之一是具有较高的电压增益。
它能够将输入信号增加到一个较高的水平，以便于后续的处理和分析。
2. 宽频带宽：运算放大器的频带宽度较宽，能够处理较高频率的信号。
这使得它在许多应用中都能够提供精确和有效的放大功能。
3. 低噪声：运算放大器通常具有较低的噪声水平，这使得它在信号处理中非常有用。
低噪声的特性使得运算放大器能够提供更清晰和准确的信号放大。
4. 高输入阻抗和低输出阻抗：运算放大器的输入阻抗很高，可以减小对输入信号源的负载，保持传输信号的完整性。
同时，输出阻抗较低，能够驱动负载电路。
5. 可调节增益和偏置：运算放大器通常具有可调节的增益和偏置特性，这使得它在不同应用场景下能够灵活应对和满足需求。
二、应用1. 信号放大和滤波：运算放大器广泛应用于信号放大和滤波电路中。
通过调节放大器的增益和频率响应，可以实现对信号的放大和滤波功能，使得信号的频率范围和振幅得到控制和优化。
2. 模拟计算：运算放大器也常用于模拟计算电路中。
其高增益和精确性能使其成为模拟电路中一种重要的元器件，例如用于模拟加法、乘法、积分和微分等运算。
3. 电压比较和开关：运算放大器的高增益和灵敏度使其非常适合于电压比较和开关电路的应用。
通过将运算放大器配置为比较器或开关，可以实现对电压信号的比较和控制。
4. 反馈控制系统：运算放大器在反馈控制系统中起着至关重要的作用。
通过引入适当的反馈电路，可以实现对电路稳定性、增益和响应速度的控制。
5. 传感器信号处理：运算放大器还广泛应用于传感器信号处理中。
传感器常常输出微弱的信号，而运算放大器能够对这些信号进行放大和处理，以提高信号的灵敏度和稳定性。
6. 精密测量仪器：运算放大器也被广泛应用于精密测量仪器中。
运算放⼤器参数详解运算放⼤器参数详解技术2010-12-19 22:05:36 阅读80 评论0 字号：⼤中⼩订阅运算放⼤器（常简称为“运放”）是具有很⾼放⼤倍数的电路单元。
在实际电路中，通常结合反馈⽹络共同组成某种功能模块。
由于早期应⽤于模拟计算机中，⽤以实现数学运算，故得名“运算放⼤器”，此名称⼀直延续⾄今。
运放是⼀个从功能的⾓度命名的电路单元，可以由分⽴的器件实现，也可以实现在半导体芯⽚当中。
随着半导体技术的发展，如今绝⼤部分的运放是以单⽚的形式存在。
现今运放的种类繁多，⼴泛应⽤于⼏乎所有的⾏业当中。
历史直流放⼤电路在⼯业技术领域中，特别是在⼀些测量仪器和⾃动化控制系统中应⽤⾮常⼴泛。
如在⼀些⾃动控制系统中，⾸先要把被控制的⾮电量（如温度、转速、压⼒、流量、照度等）⽤传感器转换为电信号，再与给定量⽐较，得到⼀个微弱的偏差信号。
因为这个微弱的偏差信号的幅度和功率均不⾜以推动显⽰或者执⾏机构，所以需要把这个偏差信号放⼤到需要的程度，再去推动执⾏机构或送到仪表中去显⽰，从⽽达到⾃动控制和测量的⽬的。
因为被放⼤的信号多数变化⽐较缓慢的直流信号，分析交流信号放⼤的放⼤器由于存在电容器这样的元件，不能有效地耦合这样的信号，所以也就不能实现对这样信号的放⼤。
能够有效地放⼤缓慢变化的直流信号的最常⽤的器件是运算放⼤器。
运算放⼤器最早被发明作为模拟信号的运算（实现加减乘除⽐例微分积分等）单元，是模拟电⼦计算机的基本组成部件，由真空电⼦管组成。
⽬前所⽤的运算放⼤器，是把多个晶体管组成的直接耦合的具有⾼放⼤倍数的电路，集成在⼀块微⼩的硅⽚上。
第⼀块集成运放电路是美国仙童（fairchild）公司发明的µA741，在60年代后期⼴泛流⾏。
直到今天µA741仍然是各⼤学电⼦⼯程系中讲解运放原理的典型教材。
原理运放如上图有两个输⼊端a,b和⼀个输出端o.也称为倒向输⼊端(反相输⼊端),⾮倒向输⼊端(同相输⼊端)和输出端.当电压加U-加在a端和公共端(公共端是电压的零位,它相当于电路中的参考结点.)之间,且其实际⽅向从a 端指向公共端时,输出电压U实际⽅向则⾃公共端指向o端,即两者的⽅向正好相反.当输⼊电压U+加在b端和公共端之间,U与U+两者的实际⽅向相对公共端恰好相同.为了区别起见,a端和b 端分别⽤"-"和"+"号标出,但不要将它们误认为电压参考⽅向的正负极性.电压的正负极性应另外标出或⽤箭头表⽰.反转放⼤器和⾮反转放⼤器如下图：⼀般可将运放简单地视为：具有⼀个信号输出端⼝（Out）和同相、反相两个⾼阻抗输⼊端的⾼增益直接耦合电压放⼤单元，因此可采⽤运放制作同相、反相及差分放⼤器。
第21讲6.3 简单的集成电路运算放大器主要内容:本节主要介绍了集成电路运算放大器。
基本要求：了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点。
教学要点：1．集成电路运算放大器的组成集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部分组成。
（1）输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
（2）.电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成（3）.输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（4）偏置电路是为各级提供合适的工作电流。
此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等2．简单的运算放大器简单运算放大器的原理电路如图所示。
（1）T1,T2对管组成差分式放大电路，信号双端输入、单端输出。
（2）复合管T3,T4组成共射极电路，形成电压放大级，以提高整个电路的电压增益。
（3）T5,T6组成两级电压跟随器，构成电路的输出级，它不仅可以提高带负载的能力，而且可进一步使直流电位下降，以达到输入信号电压v id=v i1-v i2为零时，输出电压v O=0的目的。
（4）R7和D组成低电压稳压电路以供给的基准电压，它与T9一起构成电流源电路以提高T5的电压跟随能力。
（5）电路符号：由此可见，运算放大器有两个输入端（即反相输入端1和同相输入端2）,与一个输出端3。
在运算放大器的代表符号中，反相输入端用"-"号表示，同相输入端用"+"表示。
器件外端输入、输出相应地用N,P和O表示。
（6）输入和输出的相位：利用瞬时极性法分析可知，当输入信号电压v i1从反相输入端输入时（v i2=0），如v i1的瞬时变化极性为(+)时，各级输出端的瞬时电位极性为：v C2（+）→v O2（–）→v B6（–）→v O（–）则输出信号电压v o 与v i1反相；同时，当输入信号电压从同相端输入v i2(v i1=0)时，可以检验，输出电压v o与v i2同相。
运算放大器参数的测量分析
赵会勤;董泽芳
【期刊名称】《集成电路应用》
【年(卷),期】2022(39)4
【摘要】基于运算放大器是差分输入,单端输出的高增益放大器,阐述在高精度的模拟电路中,快速创建有效的测试电路,从而精确测量其性能参数。
【总页数】2页(P10-11)
【作者】赵会勤;董泽芳
【作者单位】南京微盟电子有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.77;TN407
【相关文献】
1.基于FPGA的运算放大器参数测量系统设计
2.基于DDS与MCU的运算放大器参数测量系统设计
3.运算放大器参数误差分析及设计应用
4.运算放大器参数测量系统的设计与仿真
5.运算放大器特性参数偏差对控制系统稳定性的影响分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
TINA-TI应用实例：运算放大器的稳定性分析原创：TI美国应用工程经理：Tim Green译注：TI中国大学计划黄争Frank Huang负反馈电路在运算放大器的应用中起着非常重要的作用，它可以改善运放的许多特性，比如稳定增益，减小失真，扩展频带，阻抗变换等。
但是任何事情都有两面性，同样地，负反馈的引入也有可能会使得运放电路不稳定。
不稳定轻则可能带来时域上的过冲，而最坏情况就是振荡，即输出中产生预料之外的持续振幅和频率信号。
当不期望的振荡发生时，通常会给电路带来许多负面影响：一个最明显的例子是，当恒压源通过运放缓冲后送到ADC的参考电压端，如果运放发生振荡，会给整个电路的测量结果带来完全不可靠的数据。
本章中主要分析了电压反馈型运算放大器不稳定的原因；给出了使用伯特图来分析运放稳定性的方法；最后结合TINA-TI SPICE仿真软件，通过一个实例介绍了分析和解决运算放大器稳定性问题的方法。
关于TINA-TI与运放稳定性的更深入讨论可以参考TI公司线性产品应用经理Tim Green先生所撰写的《Operational Amplifier Stability》一文[1]。
这里也感谢Tim Green先生对本文提供的大量原始资料和技术指导。
5.1 运算放大器为什么会不稳定？要分析和解决运放的稳定性问题，首先要清楚为什么运算放大器会不稳定。
我们还是先从负反馈电路谈起，以同相放大器的方框图为例来推导反馈系统的一系列方程，如图5.1。
同时为更形象地描述运算放大器中的负反馈，绘制一个与图5.1等效的同相放大器如图5.2，注意β等系数在两图中的对应关系。
图5.1 负反馈框图图5.2 同相放大器中的负反馈在这个负反馈电路中，有三个重要的部件：1. 一个增益模块，其增益为a ，他接受差值信号d v ，并产生输出信号o v ，即o d v av =。
当这个增益模块为一运算放大器时，a 就是该运放的开环增益ol A 。
运算放大器输出一直波动
运算放大器是一种电子设备，它可以将输入信号放大到更大的幅度，并输出给其他电路。
然而，有时候运算放大器的输出会出现波动，这给电子设备的正常工作带来了困扰。
当运算放大器输出一直波动时，可能有几个原因。
首先，可能是电源电压不稳定。
如果电源电压不稳定，那么运算放大器的输出信号也会受到影响，导致波动。
解决这个问题的方法是使用稳定的电源电压，或者添加电压稳压器来保持电压的稳定性。
可能是运算放大器的输入信号不稳定。
如果输入信号不稳定，那么输出信号也会随之波动。
要解决这个问题，可以使用滤波器来去除输入信号中的噪声，或者使用更稳定的信号源。
运算放大器本身的性能也会影响输出的稳定性。
如果运算放大器的增益不稳定，或者存在漂移现象，那么输出信号也会波动。
为了解决这个问题，可以选择性能更好的运算放大器，或者进行校准和调整。
温度变化也可能导致运算放大器输出的波动。
当温度变化时，运算放大器的性能可能会受到影响，从而导致输出信号波动。
解决这个问题的方法是使用温度补偿电路或者采取隔离措施，以保持运算放大器的稳定性。
当运算放大器输出一直波动时，我们可以通过保持稳定的电源电压、
稳定的输入信号、选择性能更好的运算放大器以及采取温度补偿措施来解决这个问题。
只有确保运算放大器的稳定性和性能，我们才能保证电子设备的正常工作。
运算放大器增益稳定性
第 1 部分：一般系统分析
作者：Miroslav Oljaca，德州仪器(TI) 高级应用工程师和Henry Surtihadi，模拟设计工程师
稳态正弦波分析和Bode 图
在讨论本文的主题以前，我们最好简要回顾一下正弦频率分析和Bode 图的概念。
在本系列文章中将不断用到这两个概念。
通过测定其正弦输入信号响应来描述某个电路的方法一般较为有用。
通过求和各种频率的正弦信号，傅里叶分析可用于重构任何周期信号。
因此，电路设计人员可以通过描述其宽频率范围正弦激励响应，收集电路对各种输入信号响应的相关信息。
某个线性电路由具体频率的正弦输入信号驱动时，该输出信号也为相同频率的正弦信号。
正弦波形的复合图可用于将输入信号表示为：
V1(t) =V1 x e j(ωt+φ1),
而输出信号可表示为：
V2(t)= V2 x e j(ωt+φ2)
V1和V2分别为输入和输出信号的振幅；φ1 和φ2 分别为输入和输出信号的相位。
输出信号与输入信号的比为传输函数，即H(jω)。
在正弦稳态分析中，传输函数可以表示为：
H( jω) =｜H( jω)｜×e jφ(ω)(１)
其中｜H( jω)｜为传输函数的振幅，而φ 为相位。
两个均为频率的函数。
描述传输函数的振幅和相位如何随频率变化的一种方法是将它们绘制成图。
传输函数的振幅和相位图被称作“ Bode 图”。
Bode 图的振幅部分将方程式 2 给出的表达式以线性标尺绘制成图：
｜H( jω)｜dB= 20 log10｜H( jω)｜（2）
Bode 图的相位部分将方程式3 给出的表达式绘制成图（同样为线性标尺）：
φ = H( jω)
∠（3）
沿对数频率轴，绘制振幅和相位图。
将传输函数的振幅而非线性振幅的对数值绘制成图，其好处是能够使用近似线来近似传输函数。
这些近似线可在无需使用方程式 2 来计算准确振幅的情况下快速地绘制，同时仍然可以使用相当的精确度来表示传输函数的振幅。
例如，一阶（单极）传输函数，
其中ω0为系统的角截止频率。
方程式 4 传输函数的分贝振幅可以通过方程式 5 描述为：
传输函数H(jω) 为角频率ω 的复函数。
要计算该振幅，需要使用函数的真实和虚构部分：
方程式 6 表明在低于ω0 的某个频率下，该振幅接近 1 V/V 或者0 dB。
在ω=ω0 频率下，该振幅降到1/√2= 0.707，即大约–3 dB。
该频率以上，振幅以–20 dB/10 速率滚降。
传输函数的真实和虚构部分可用于计算相位响应：
类似地，频率低于ω0 时，相位为0°。
频率ω = ω0 时，相位为–45°。
最后，频率高于ω0 时，相位在–90° 呈平衡状态。
图 1 显示了刚刚描述的一阶传输函数的Bode 图。
请注意，使用两条近似线简化传输函数的振幅图。
在两条近似线交叉处，简化振幅曲线偏离实际振幅约3dB。
在低于或高于ω0 的一些频率下，误差可以忽略不计。
图 1 单极传输函数的Bode 图
推导非反相和反相传输函数
为了简单起见，本文中的反馈网络均显示为电阻网络。
但是，使用复合反馈网络代替这些电阻时，此处的分析也同样有效。
图 2 描述了一款典型的非反相运算放大器结构。
放大器的闭环增益由两个电阻设定：反馈电阻R F和输入电阻R I。
反馈给反馈点的输出电压量V OUT由参数β 表示。
反馈点为运算放大器的反相输入。
如前所述，β 网络是一种简单的电阻反馈网络。
由图 2 可得，β 可定义如下：
图 2 典型的反馈非反相运算放大器电路
图 3 显示了图 2 所示电路的控制环路模型。
参数A OL为运算放大器的开环增益，所有运算放大器产品说明书中都指定了这一参数。
图 3 的控制环路模型可用于将闭环增益表达如下：
假设这一模型为一阶系统，则作为角频率函数的运算放大器开环增益可描述如下：
方程式10 的参数A OL_DC为低频率或DC 电平下运算放大器的开环增益。
运算放大器的主极点由角频率ω0 设定，即f0 =ω0/2π。
图 4 显示了方程式10 的开环增益表达式的Bode 图。
该图使用一些近似曲线来构建简化版实际开环响应。
现在可以通过使用方程式10 代替参数A OL来表示频率域中方程式9 的闭环增益。
经过几个代数步骤，闭环传输函数可以写为：
图 3 非反相运算放大器电路的控制环路模型
A CL(jω) 是角频率ω 的复函数。
我们还记得，要计算该振幅，需要使用与得到方程式 6 时相同的方法，且需用到函数的真实和虚构两部分：
如果用2πf 代替角频率ω，则方程式12 的闭环传输函数可以写为：
图 4 开环增益与典型运算放大器的频率对比
图 5 显示了一个典型的反相运算放大器结构。
与非反相结构分析一样，可以使用简单的电阻网络，其可以使用更复杂的函数来代替。
放大器的闭环增益再次由两个电阻设定：反馈电阻R F，以及输入电阻R I。
反馈至反相输入的输出电压V OUT，再次以β 表示。
在反相结构中，有一个到达反相节点的附加信号，其为输入信号的结果。
这一信号的数量以α 表示。
图 5 典型反馈反相运算放大器电路
就反相运算放大器结构而言，α 定义如下：
而β 由方程式8 定义。
图 6 显示了图 5 所示电路的控制环路模型。
该模型可用于表达电路的闭环增益：
将方程式10 的A OL项代入方程式15 中，得到闭环增益表达式，其依赖于角频率：
如前所述，传输函数A CL( jω) 为角频率ω 的复函数。
要计算该振幅，必须再次用到函数的真实和虚构两个部分：
如果用2πf 代替角频率ω，则方程式17 的闭环传输函数可以改写为：
假设存在一个运算放大器的一阶响应，则非反相和反相增益放大器的完整闭环方程式则分别以方程式13 和方程式18 表示。
图 6 反相运算放大器电路的控制环路模型
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