章集成运算放大器2

教育部高职高专规划教材

电工电子技术

陈小虎主编

（多学时）电子技术基础第二部分电工电子技术

本章简要分析了直接耦合放大电路的工作原理及弱点，介绍了差分放大电路的分析方法，重点研究集成运算放大电路及其应用。集成运算放大电路第3章第二部分电子技术基础第二部分电子技术基础

第3章集成运算放大电路3.1直接耦合放大电路及其弱点3.2差分放大电路3.3集成运算放大电路简介3.4集成运算放大器的基本运算电路3.5运算放大电路的反馈分析3.6运算放大器的应用电路举例3.7集成运放构成的信号发生器主要内容：重点内容：难点内容：

第3章集成运算放大电路

直接耦合放大电路、差分放大电路和集成运算放大电路的工作原理分析。

集成运算放大器的工作原理及其应用。运算放大电路的反馈分析及应用电路。3.1直接耦合放大电路及其弱点将多级放大电路级与级之间直接，相连可以放大缓慢变化的信号或直流信号。直接耦合带来两个问题：1、前、后级静态工作点相互影响2、零点漂移直接耦合图2.3.1直接耦合放大电路3.1直接耦合放大电路及其弱点uotO零点漂移：输入电压信号ui为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象。产生的原因：环境温度变化、电源电压波动、电路元件参数变化。直接耦合带来两个问题：解决方案：1、全面考虑静态工作点的合理配置；2、采用差分放大电路3.2差分放大电路电路组成特点图2.3.3典型差分放大电路①结构对称，两管的特性及元件的参数值完全一样。②双电源，两个输入和两个输出。③两管静态工作点相同，互不影响。④多种输入输出方式：单入、双入、单出、双出。3.2差分放大电路3.2.1差分放大电路抑制零漂的基本原理1、依靠电路的对称性采用双端输ui1

=

ui2

=0T

IC1VC1

IB1

IC2VC2

IB2

uO

=uC1－uC2

=0

IC1=IC2

；VC1

=VC2

抑制零漂过程2、依靠RE的负反馈作用图2.3.3典型差分放大电路3.2差分放大电路3.2.2差分放大电路的静态分析计算方法：利用对称性采用单边直流通路图2.3.3单管直流通路基极回路方程3.2差分放大电路3.2.3差分放大电路的动态分析1、输入信号之间的关系（1）差模信号（2）共模信号（3）任意信号

ui1=–ui2=

ud大小相等，极性相反

ui1=ui2=

uC大小相等，极性相同

ui1≠ui2大小和极性任意任意信号的分解例：ui1=9mV,ui2=5mV差模分量：ud=2mV共模分量：uC=7mV3.2.3差分放大电路的动态分析2、差模输入动态分析分析方法：利用对称性，采用单管差模微变等效电路分析。图2.3.3单管微变等效电路每个单管的电压放大倍数3.2.3差分放大电路的动态分析2、差模输入动态分析双端输入（1）差模电压放大倍数（2）差模输入电阻（3）差模输出电阻3.2.3差分放大电路的动态分析3、共模输入动态分析共模输入

ui1=ui2=

uC共模输出（双端-理想）

uO=uO1-uO2=

0

共模输出（双端-实际）差模与共模比较＞＞结论：差分放大电路可以放大差模信号，抑制共模信号。一是利用对称性；二是利用强共模负反馈。3.2.3差分放大电路的动态分析4、共模抑制比

定量说明差动放大电路对差模信号放大能力和对共模信号抑制能力的参数。差模放大倍数共模放大倍数共模抑制比共模抑制比越大，表示放大电路的性能越好。工程上，常用分贝表示共模抑制比3.盖2差分愉放大新电路3.红2.悬4差分柔放大例电路叼输入渡输出要的连迁接方袜式双端善输入眨、双双端输冈出（双－畜双）双端仗输入双、单才端输炮出（双－念单）单端蕉输入声、双香端输苏出（单－海双）单端攀输入宫、单淘端输掏出（单－乎单）双入歇双出四种连接方式单入双出双入垂单出单入单出3.嚼2.息4差分街放大死电路贺输入难输出纵的连腐接方的式3.这2差分屠放大翠电路单端葱输入狡单端系输出（1）差蓬模电旷压放麦大倍秆数（2）输新入电庭阻与剩双端败输入丢同（3）差历模输旧出电拣阻不接RL：接RL：公式糊中正燃、负捕号表柿示输殖入和罗输出私信号的相瞎位，给正号眼为同钉相，壶负号塔为反惧相。集成送运算皱放大悉器是买具有挽高放所大倍弹数带混有深假度负挠反馈扭的多积级直煎接耦叼合放永大电继路。掠它是泽发展刮最早希、应逃用最斩广泛场的模焦拟集曲成电桶路。高增攻益、债低功兄耗、村小尺挨寸、员高可泉靠性慎、低拜成本Auo高:80dB万~1忙40鲜dBrid高:105~比1011ro低:几十~几百KCM君R高:70dB肯~1淋30帝dB电路环符号uo++Auou+u–。。

。–3.费3集成月运算射放大签电路眨简介1、集染成运决算放诱大器特点（1）（13.旗3集成召运算保放大解电路蔑简介1、集率成运爱算放堤大器特点（1）在集余成电吃路工票艺中说还难饮于制违造电宵感元郊件和帮大容抛量电砍容，滤因此哲集成稀运放验主要跌采用六直接胃耦合南。（2）集成苦运算趁放大膜器的亚输入旨级采染用差删分放孩大电座路，报其特具点是义输入抱电阻贩高、舍抗干各扰能歼力强辨、零盒漂小址。（3）在集绝成运雅算放饺大器颂中多纪用晶助体管聚恒流辆源代惧替电龟阻。终必须巧直流纳高阻脸值电边阻时懒，常旗采用烈外接镇方式猫。（4）集成扮电路岭中的匹二极王管都裹采用复晶体招管构羡成，兵把发蚊射极冈、基趟极、仁集电任极三趴者适冻当组昼配使泉用。3.姿3集成泉运算盏放大蒸电路额简介2、运辟算放姑大器的基瓦本电路路构沙成集成乐运放斜是具喜有高染增益销、高商输入害电阻春、低卵输出锦电阻固、低煎零漂绞，并识带有斑深度碍负反误馈的混多级希直接旧耦合旧放大驻电路烫，其荒基本钥放大描电路障由四浮部分夏组成捏。图2.格3.稿6运算倦放大翻器的调基本究放大暑电路采用筛差放阅、零贩漂小侨、输讯入电殿阻高使各塘级有霞合适宰的工嫁作点放大输出史电阻烧低，勿带负梦载能翻力强比，一户般由牲互补踩对称悄电路辅组成3.辟3集成保运算龙放大呜电路化简介3、集诞成运再算放桥大器的分米类通用牢型运田放：价格勇低，徒使用圣方便浮，可扣用作相一般嗽模拟淡信号续放大解。常宗用型泪号F7络41、F7匙47、LM直32极4。专用驴型运枯放（1）低桶功耗：F2德53、F0麦12、F0场13（2）高桥精度：OP毫07、F0概32、F7散14（3）高管输入叛阻抗，输奔入阻灾抗达1012数量删级（4）高队速、阅高压：LM粉31绒8按封抗装类侨型分成：74医1系列露、双深运放桂、四待运放弓等。按功浙率分在：微功笑耗型浅和大量功耗信型3.慎3集成员运算会放大批电路豆简介4、运骡算放妹大器的基颂本分茫析方腔法理想耀化运浓算放娃大器爪的条悄件：开环竭电压编放大呢倍数AO差模缎输入央电阻ri开环朝输出担电阻rO共模吼抑制居比KCM蓄RR∞豆;0誓;∞译;∞廉;理想跟运算业放大隆器电咸路符隐号：图2.羞3.巾7理想运算司放大版器符超号同相纲输入抵端输出惯端反相牙输入努端信号有传输史方向提示和：外管暂脚排聋列图抵及电犹源范舍围需柿查阅衣有关酿手册玩。ui略大鹊于0正饱含和区3.嗽3集成言运算农放大漏电路冤简介集成旦运算仆放大炸器的传检输特蓄性饱和王区线性滋区输入国输出趁关系稻曲线uO=f（ui）信号究很小与时工份作在宵线性债区uo=A0ui=A0（u+–u－）-ui略小逆于0娘负开饱和敬区要使判运放牛工作瓣在线佣性区冲，常罪引入糠深度凑负反辆馈。图2.锋3.瓦8集成运算尽放大矿器的传绿输童特性军曲线3.纺3集成蛇运算抱放大盛电路最简介理想布集成截运算订工作市在线狸性区捧放的特点“虚短路”（2）“虚断路”（1）ui

0i-≈i+≈0u-u+=i-i+3.门3集成励运算动放大基电路纠简介5、集煌成运影算的头主要顺参数（1）最码大输敌出电旷压UOP尼P（2）开环米差模已电压舅增益Auo（3）输醉入失划调电疏压UiO（4）输展入失摸调电染流IiO（5）输滥入偏滑置电彻流IiB（6）翠最大贴共模速输入辈电压UiCM3.竟4集成喂运算牺放大接器的怜基本画运算乎电路3.龟4.馒1反相蛛比例睛运算略电路图2.里3.芳9反相嚼比例运算态电路电路的分析锄：R1－反相舱输入坏电阻Rf－反馈从电阻R2－平衡赚电阻R2=R1//Rfui由反而相端墨输入输出Rf引入围电压旅并联挤负反腰馈运放划工作松在线疤性区3.津4.判1反相摩比例非运算汗电路电路恶分析梯：根据狼线性寨区的铸分析读依据份：“虚梢断”i+≈i-≈0虚地疼点得ii=if+届i-≈if“虚耕短”u-≈u+=朵0所以即闭环扒电压件放大躲倍数取R1=RF反相兄器负号也表示反根相3.撒4.较1反相呼比例奔运算赖电路【例3.印4.含1】在图2.改3.夏9中，黄设R1=1逗0k单Ω,RF=5辫0k走Ω，求Auf，如果ui=0符.5宜V,uO=?【解】3.配4集成杀运算吐放大停器的缩慧基本石运算春电路3.母4.孕2同相四比例纳运算东电路图2.霸3.京10同相早比例运算延电路电路考分析朱：Rf－反馈输电阻R2－平衡盈电阻R2=R1//Rfui由同铜相端锁输入输出反相粱端R1经接及地Rf引入皇电压面串联乱负反挤馈，耽运放纳工作汇在线睁性区皆。3.山4.训2同相泰比例极运算琴电路电路奇分析穷：根据酱线性负区的隶分析忆依据嫂：“虚断”i+≈i-≈0得ii=if+辨i-≈if“虚短”u-≈u+=ui所以即闭环纠电压放大锈倍数取R1=∞（断开）或RF=0u-=ui【例3.繁4.顺2】分析西图2.码3.扫11中输破出电蛮压与工输入伴电压富的妇关系床，并浅说明蜻电路菜的作椒用?3.悦4.霸2同相毕比例千运算犬电路【解】图2.头3.慢11例3.糊4.音2题图3.歪4集成特运算肥放大虾器的清基本睡运算所电路3.炮4.寒3反相躲加法省运算悼电路图2.职3.畏12反相盏加法运算厦电路电路姜分析军：根据细线性厉区的辜分析慈依据热：“虚断”i+≈i-≈0“虚短”u-≈u+=0整理腾得当R11=R12=R13=R1时ii=ii1+ii2+ii3虚地伴点R2=R11//R12//R13//RF【例3.款4.倘3】一个毒测量仅系统坐的输往出电码压和叶一些宴待测滋量的劈燕关系堪为u0=2ui1+0并.5ui2+4ui3，试绑用集我成运浊放构脖成信展号处娱理电凶路，紫若取RF=1聋00扁kΩ，求挖各电河阻值粪。3.东4.呜2同相墨比例雄运算丽电路【解】RF=1原00膀kΩR11=5鸭0k谁ΩR12=2参00疾kΩR13=2错5k捧ΩRb1=1片6k毒Ω第一鹿级第二阶级R21=RF=1艳00南kΩRb2=50k乔Ω3.盲4集成饿运算料放大命器的替基本蜡运算业电路3.展4.阅4减法粗运算画电路图2.拨3.快14减法运算膜电路1、差谁分输涛入放捕大电藏路信号子由两扬个输武入端泡输入差分核输入因为u-≈u+，所以当R1=R2和R3=RF时，税则当R1=RF时，棉则3.索4.滥4减法散运算赖电路2、具良有高航输入括电阻美的减光法运露算电扯路图2.怠3.绢14高输钉入电衔阻的香减法运算钟电路电路壶分析肤：为提收高减阔法器货的输灶入电桂阻，编第一殃级采很用同颜相比姜例运欺算电合路，消第二绣级为慰差分对比例拘运算市电路摩。3.关4.沉4减法停运算歉电路2、具傲有高凶输入济电阻员的减彻法运左算电介路电路依分析销：取RF1=R12R11=RF2时，该电版路的臂实际输丢入电歌阻可高底达几织十兆欧。3.感5运算肝放大坛电路晋的反解馈分虏析3.皆4.约4减法壤运算画电路图2.夏3.泛14减法运算柏电路1、差珠分输断入放白大电烛路信号犬由两蕉个输财入端秧输入差分准输入因为u-≈u+，所以当R1=R2和R3=RF时，碎则当R1=RF时，盯则3.冠5运算国放大疏电路逮的反痰馈分薄析判断斩单级玻运算辣放大制电路她反馈埋类型壤的简检单方释法：1、寻伞找反严馈支灭路2、判兴断电贱压、广电流得反馈RF直接霞与输色出端尼相连盟为电授压反攻馈，虎反之垦为电熄流反络馈。3、判弱断串饱联、负并联候反馈RF与信寸号输台入端昆相连励为并秋联反溜馈，震反之闲为串牢联反泳馈。4、正碧、负已反馈RF与反秤相输本入端救相连惕为负纹反馈碧，反第之为松正反剃馈。判断摇负反景馈类草型的拉目的确定继反馈丘类型蛙，了狂解负些反馈纠对放蓬大电肃路的真影响趁。为雨改善条放大办电路只的性协能提赠供理鸽论依沸据。3.晒5.豪1串联抄电压他负反急馈图2.集3.谎16串联万电压或负反阅馈1、寻植找反支馈支柴路RF和R1构成缎反馈西支路3.朵5运算喝放大兼电路慢的反貌馈分崭析2、判笛断电乡丰压、马电流却反馈RF直接拴与输脾出端竿相连扯为电菜压反港馈。3、判庄断串细联、室并联重反馈RF没有继直接尘与信播号输己入端隙相连搁，故蜘为串涨联反辜馈。4、正芳、负路反馈RF与反移相输眉入端棕相连钉，为坐负反谷馈。该电欧路中赔引入概串联蚀电压唯负反依馈，嚷输出渠电压瞧稳定虫，输屑入电课阻高浑，输吗出电由阻低洗，F无量戴纲。3.叮5.截2并联载电压柴负反友馈图2.誓3.厨17并联培电压溜负反郑馈1、寻磨找反监馈支击路RF和R1构成您反馈塘支路3.艘5运算颗放大超电路诞的反昂馈分圾析2、判好断电膨压、巧电流蚕反馈RF直接雅与输圆出端紫相连伍为电虫压反距馈。3、判蹦断串啊联、举并联茶反馈RF直接丘与信锤号输雕入端药相连云，故捐为并掘联反笨馈。4、正交、负隶反馈同前惹，为呼负反小馈。该电金路中版引入白并联贺电压班负反程馈，崖输出永电压朱稳定搞，输肠出电侦阻低尤，输稿入电苍阻低深。F具有据电导摄量纲3.诉5.痒3串联案电流稀负反予馈图2.睡3.必18串联躲电流基负反骨馈1、寻烦找反票馈支赢路RF构成事反馈飘支路3.掀5运算辈放大余电路尤的反榜馈分辜析2、判干断电默压、之电流边反馈RF没有亮直接晌与输尘出端榴相连铺，为庸电流鲜反馈猎。3、判拾断串枪联、避并联尤反馈RF没有樱直接负与信忙号输供入端脑相连益，故剪为串登联反率馈。4、正治、负臂反馈同前颈，为吴负反票馈。该电炎路中毕引入寸串联直电流拦负反拉馈，傅输出退电流驴稳定皱，输考出电歪阻高控，输愚入电习阻高默。F具有检电阻岔量纲3.跳5.界4串联执电流她负反适馈图2.秧3.黑18串联冠电流离负反说馈1、寻争找反匠馈支邪路RF和R构成泳反馈侵支路3.些5运算夜放大靠电路贷的反绩馈分证析2、判虫断电货压、熔电流恐反馈RF没有养直接俭与输会出端笋相连榨，为鸣电流稍反馈束。3、判弹断串链联、听并联暴反馈RF直接响与信母号输楼入端律相连临，故于为并摘联反云馈。4、正突、负培反馈同前粪，为舞负反膀馈。该电渐路中抚引入度并联选电流圾负反旺馈，磨输出栏电流集稳定炭，输委出电狮阻高很，输放入电腐阻低锦，F无量加纲。3.检5运算绍放大冶电路松的反仗馈分逼析3.琴5.阻5运算循放大哨电路虚反馈氧分析蠢举例判断事多级纺运算同放大仿电路确反馈原类型谜的方锡法基绑本与纲单级沃相同逃但在猜判断红正、壁负反怖馈时喷要用姥瞬时贸极性杯法，竹具体败方法等见例杂题。【例3.辩5.裕1】判断速两级宽运放宏电路顾的反乳馈类贿型。图2.骡3.烦20例3.见5.碍1题图【解】由反隔馈电凝阻RF构成汪交直要流并幕联电恨压负恐反馈域。3.碌6.延1积分运算嘴电路图2.渔3.介21反相唤积分修运算胡电路3.述6运算愉放大皂器的坦应用邮电路皱举例ui由反趟相端竖输入电容汗作为图反馈学元件输入什与输倦出电敌压成仓积分布关系输出电路鹿功能修：由u-≈u+=0得

i1

=ifi1=if3.唉6.井1积分运算饥电路输入罩阶跃伸电压波形融变换仰：输入面矩形师波图2.飘3.前22反相惊积分鞋运算型电路输出氏为时丛间的蛛一次阅函数输出志为三营角波“虚搅断”i+≈i-≈0i1=if由u-≈u+=0得【例3.劝6.巷1】如图2.帖3.复23所示欲电路令，反肚相比剃例运闻算与墙积分腔运算校结合霞起来诉构成魄的比学例积洲分调百节器莲。试抽求出伏输出用电压逗与输帅入电嫂压的保关系促。图2.狸3.城23财3桨.6妖.1题图3.汇6.游1积分运算篇电路【解】i+≈i-≈0得由u-≈u+=0图2.铸3.堪24电压艳电流晨变换晕器3.疼6.姜2电压郑电流溉变换崭器3.脏6运算显放大撑器的新应用资电路符举例负载拍不接靠地的私电压车电流映变换链器将输恳入电弹压信煮号变造换成理与之皆成正悦比的棋输出恢电流房诚信号由理其想运昼放的楼条件科得：结论谦：负载末电阻RL上的浩电流iL与输建入电犹压ui成正践比。皂该电碰路对魄负载捡是一惨个恒塔流源鸟。图2.春3.读25电压-电流立变换刑器负载围电阻唇接地寇的电中压电底流变蒜换器：3.伐6.街2电压边电流该变换耕器由理脑想运适放的捏条件致得：“虚章断”i+≈i-≈0“虚愤短”u-≈u+输出躁电流严为：结论闲：负载侦电流iL与输梁入电园压E成正凉比。图2.猛3.其263.絮6运算匆放大朽器的语应用跑电路做举例3.剃6.舌3电压馆比较激器1、任包意电汗平电抄压比胡较器将输金入电役压信屯号与便参考江电压名相比屯较，追比较测器工晶作在崭运放蚕的非廉线性圈区ui＜URuO=+UO（Sa己t）ui＞URuO=－UO（Sa吧t）比较链电压ui＜URui＞UR双向甩限幅研器图2.眼3.借273.定6.困3电压定比较耕器2、过漠零限授幅比抄较器将输骨入电戏压信谎号与例零电淋平进智行比去较，雨可加客双向勉稳压协管限残幅。稳压久管接蚂在输奶出端稳压它管接痕在输司出和谦反相违之间枯端同相番端输阴入反相佳端输展入3.步6.泡3电压浓比较患器比较皂器分踢析的参方法翻与特侧点：（1）输帜出电肤压的载跃变陡条件女：u+=肃u-（2）电耽压传埋输特淹性：u+＞u-；uO＞0u+＜u-；uO＜0输出趴端不践接稳国压管桨时，uO=±UO（Sa鹿t）输出炒双相续限幅射时，uO=±UZ（3）电章压比示较器城的输傲入与脉输出之间催为非驻线性讯关系验。3.染6.瓣3电压汇比较册器3、过凑零滞颤回比震较器在运淘放中搜加入棵正反众馈，踏形成柏具有滞回患特性五的比阴较器以，RF为正蛋反馈谊电阻备，R3DZ与组糊成稳困压电世路，挎反向鱼端电喂阻R1接地。图2.川3.叫22过零交滞回恭比较鞋器设uo=-Uz

I+≈0；IR2≈IRF

整理坑得：若ui减小，电路翻转，输出电压为+UZ3、过云零滞趁回比慕较器求出哪翻转拨电平拥（上害门限赠电平街）：整理缺得：若ui减小，电路翻转，输出电压为+UZ上门摇限电孩平3、过腐零滞割回比弊较器设uo=Uz若ui增大，电路翻转，输出电压为-UZ求出华翻转肥电平惕（下挂门限石电平倍）：回差电压：回差解电压泻是比迹较器扩的重磁要参裁数，肯回差搂越大塞，比摸较器当的抗肾干扰逼能力形就越淋强。上门淡限电哑平下门臂限电凯平3.被6运算宇放大各器的廉应用推电路勤举例3.阀6.欣4测量注放大男器实用垂的、葛高测挥量精问度的预测量好放大狗器如图2.祥3.忙29所示。第一顿级：A1、A2组成同相评输入粮，输溜入电门阻高昏，可舅抑制编零漂吐。第二勾级：A3组成嘱差分梢放大漠电路图2.撇3.膜29测量识放大因器两级绍放大劳倍数候：证明帐过程庆见教砌材18凯1页图2.凶3.缝30正弦绳波振叠荡器管方框耐图3.俯7运算妙运放拣构成滨的信答号发裙生器3.四7.脊1正弦吃信号驾发生宋器一、亭正弦情波振巾荡器烧的工瓦作原秆理1、自粱激振度荡的腔条件在放才大电宝路中停加入暖正反晚馈及岩满足税一定盈条件泪时，准放大柏器无闲输入蠢信号李时，允仍有侵输出接信号轮，这蛇种现牵象称姓为自鸭激振润荡。S合1:ud=ui无反带馈S合2:uf=ud=ui正反连馈因为当（1）相酒位条鸡件反馈饮电压鸭与输嫌入电步压同孩相（2）幅住度条烧件反馈浪与输跌入电唱压大盈小相糟等，弦