第11章-集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用-課件

第11章

集成運(yùn)算放大器

及其應(yīng)用

內(nèi)容提要本章主要以集成運(yùn)算放大器組成的實(shí)際電路為例，介紹實(shí)際電路的分析與設(shè)計(jì)，使初學(xué)者能夠初步學(xué)會(huì)分析和設(shè)計(jì)實(shí)際電路。第11章集成運(yùn)算放大器

及其應(yīng)用內(nèi)容提要本章主要以11.1集成運(yùn)算放大器的工作特性及分析方法11.2集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路

11.3

應(yīng)用電路分析舉例11.4應(yīng)用電路設(shè)計(jì)舉例11.1集成運(yùn)算放大器的工作特性及分析方法11.2集成運(yùn)放圖示電路是由集成運(yùn)算放大器組成的小功率液體電熱恒溫控制電路，其功能是對(duì)液體加熱進(jìn)行恒溫控制。當(dāng)液體的溫度低于設(shè)定值時(shí)，恒溫控制電路發(fā)出信號(hào)，主電路的電熱絲通電，液體加熱；當(dāng)液體的溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，恒溫控制電路不發(fā)出信號(hào)，主電路中的電熱絲斷電，液體保溫?！疽繄D示電路是由集成運(yùn)算放大器組成的小功率液體電熱恒溫控11.1集成運(yùn)算放大器的工作特性及分析方法集成運(yùn)算放大器（簡稱集成運(yùn)放）是14腳或8腳的集成芯片，其外形和電路符號(hào)如圖11.1a、b所示。8腳的芯片集成了一個(gè)運(yùn)算放大器，14腳的芯片集成了二個(gè)或四個(gè)運(yùn)算放大器。

集成運(yùn)算放大器因早期多用于各種數(shù)學(xué)運(yùn)算而得此名。目前，集成運(yùn)放在工程上得到了廣泛的應(yīng)用，例如可進(jìn)行信號(hào)的運(yùn)算、信號(hào)的處理和信號(hào)的產(chǎn)生等等。

11.1集成運(yùn)算放大器的工作特性及分析方法集11.1.1集成運(yùn)放的工作特性及主要技術(shù)參數(shù)1.電壓傳輸特性集成運(yùn)放有兩個(gè)輸入端，“+”號(hào)表示的端子稱為同相輸入端，即在此端輸入電壓時(shí)，輸出電壓與輸入電壓同相位；“－”號(hào)表示的端子稱為反相輸入端，即在此端輸入電壓時(shí)，輸出電壓與輸入電壓反相位。11.1.1集成運(yùn)放的工作特性及主要技術(shù)參數(shù)1.電壓傳輸在線性區(qū)時(shí)，輸出電壓與輸入電壓之間是線性放大的關(guān)系，即在非線性區(qū)時(shí)，輸出電壓與輸入電壓之間是不是線性關(guān)系，即

在線性區(qū)時(shí)，輸出電壓與輸入電壓之間是線性放大的關(guān)系，即在2.主要技術(shù)參數(shù)（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)

是指集成運(yùn)放的輸出端與輸入端之間沒有外接元件時(shí)，在輸入端號(hào)時(shí)所測(cè)出的電壓放大倍數(shù)。加入小電壓信（2）最大輸出電壓

是指集成運(yùn)放在輸出電壓不失真的條件下輸出的最大電壓。電源電壓值。值略小于集成運(yùn)放的工作

（3）輸入電阻

輸入電阻是指集成運(yùn)放的輸入電壓與與輸入電流之比。集成運(yùn)放的都很高，一般在以上。2.主要技術(shù)參數(shù)（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)是指集成運(yùn)放的輸出（4）輸出電阻

是指集成運(yùn)放的輸出端的等效電阻。集成運(yùn)放的都很小，一般在幾十以下。（5）共模抑制比是指集成運(yùn)放的差模信號(hào)放大放大倍數(shù)和共模信號(hào)放大倍數(shù)之比，即大，說明集成運(yùn)放的抗干擾能力強(qiáng)。實(shí)際使用集成運(yùn)放時(shí)，要根據(jù)具體要求選擇合適的型號(hào)。常用的集成運(yùn)放有等。（4）輸出電阻是指集成運(yùn)放的輸出端的等效電阻。集成運(yùn)放的運(yùn)算放大器的組成運(yùn)算放大器的組成

集成運(yùn)放LM324內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩個(gè)輸入端一個(gè)輸出端正電源負(fù)電源集成運(yùn)放LM324內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩個(gè)輸入端一個(gè)輸出端正電源負(fù)電源2腳：反相輸入端3腳：同相向輸入端4腳、7腳：正負(fù)電源端6腳：輸出端1腳、5腳：外接調(diào)零端8腳：空腳8個(gè)管腳的運(yùn)放在電路符號(hào)圖中一般不畫出直流電源端。2腳：反相輸入端8個(gè)管腳的運(yùn)放在電路符號(hào)圖中一般不畫出直流電11.1.2集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的分析方法若僅研究集成運(yùn)放對(duì)輸入信號(hào)的放大問題，不考慮其他因素對(duì)電路的影響，可以將集成運(yùn)放用線性來等效，用線性電路的分析方法來分析。1.集成運(yùn)放的等效電路等效電路11.1.2集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的分析方法若僅研究集成2.集成運(yùn)放的分析方法為了保證運(yùn)放工作在線性區(qū)，過無源網(wǎng)絡(luò)將集成運(yùn)放的輸出端必須在電路中引入負(fù)反饋，即通所謂負(fù)反饋就是指將集成運(yùn)放輸出端信號(hào)的一部分或全部分通過無源網(wǎng)絡(luò)送回到輸入端，使集成運(yùn)放的輸入量減小。和反相輸入端連接起來，電路如圖所示。理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，由理想集成運(yùn)放的條件可得出以下三個(gè)重要分析規(guī)則：2.集成運(yùn)放的分析方法為了保證運(yùn)放工作在線性區(qū)，過無源(1)輸入端虛短三個(gè)重要分析規(guī)則：理想運(yùn)放的輸出電壓為則輸入電壓為由于且為有限值，所以，即可以認(rèn)為反相端和同相端的電位相等，即兩端可視為短路。實(shí)際上，反相端和同相端的電位是趨于相等的，不是真正的短路，所以這種短路稱為輸入端虛短。(1)輸入端虛短三個(gè)重要分析規(guī)則：理想運(yùn)放的輸出電壓為則輸(2)輸入端虛斷理想運(yùn)放的輸入電流為由于所以有可以認(rèn)為流入反相端和同相端的電流為零，兩輸入端可視為斷路。實(shí)際上，反相端和同相端的電流是趨于零的，不是真正的斷路，所以這種斷路稱為輸入端虛斷。(2)輸入端虛斷理想運(yùn)放的輸入電流為由于所以有可以認(rèn)為(3)輸入端虛地當(dāng)同相端接地時(shí)根據(jù)輸入端虛短，有可以認(rèn)為反相端的電位等于零，即反相端可視為接地。實(shí)際上，反相端的電位是趨于零的，不是真正的接地，所以這種接地稱為輸入端的虛地。(3)輸入端虛地當(dāng)同相端接地時(shí)根據(jù)輸入端虛短，有可以認(rèn)為反相11.2集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路

集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，可進(jìn)行比例、加減、乘除、積分、微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)等運(yùn)算，本書只介紹前幾種運(yùn)算。反相比例運(yùn)算電路由KCL得由于輸入端虛斷，即則有11.2集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路集成運(yùn)放工作在線性反相比例運(yùn)算電路由KCL得由于輸入端虛斷，即則有由于輸入端虛短和虛地，即，則有所以反相比例運(yùn)算電路由KCL得由于輸入端虛斷，即則有由于輸入所以閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為反相比例運(yùn)算電路靜態(tài)平衡電阻為所以閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為反相比例運(yùn)算電路靜態(tài)平衡電阻為2.同相比例運(yùn)算電路由于則有由于輸入端虛短，即則有所以可知，電壓放大倍數(shù)2.同相比例運(yùn)算電路由于則有由于輸入端虛短，即則有所3.電壓跟隨器或者當(dāng)3.電壓跟隨器或者當(dāng)【例11.1】在圖示的電路中，已知，電阻，集成運(yùn)放的工作電壓為試求輸出電壓【解】這是兩級(jí)運(yùn)算電路，第一級(jí)為同相比例運(yùn)算電路，第二級(jí)為反相比例運(yùn)算電路【例11.1】在圖示的電路中，已知，電阻，集成運(yùn)放的工作4.加法運(yùn)算電路因?yàn)樗詣t當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，4.加法運(yùn)算電路因?yàn)樗詣t當(dāng)5.減法運(yùn)算電路應(yīng)用疊加原理分析減法運(yùn)算電路：比例運(yùn)算電路，如圖a當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，電路變?yōu)榉聪嗨?，有比例運(yùn)算電路，如圖b當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，電路變?yōu)橥嗨?，?.減法運(yùn)算電路應(yīng)用疊加原理分析減法運(yùn)算電路：比例運(yùn)算電路，當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，比例運(yùn)算電路，如圖b當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，電路變?yōu)橥嗨?，有則當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，比例運(yùn)算電路，如圖b當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，電路當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，6.積分運(yùn)算電路由KCL得由于輸入端虛斷和虛地，則有則6.積分運(yùn)算電路由KCL得由于輸入端虛斷和虛地，則有則7.微分運(yùn)算電路由于輸入端虛斷和虛地，則有則7.微分運(yùn)算電路由于輸入端虛斷和虛地，則有則11.3應(yīng)用電路分析舉例分析電路功能的步驟：1.將整個(gè)電路分解成各個(gè)單元電路。2.分析各單元電路的工作原理。3.估算各單元電路的主要技術(shù)參數(shù)。4.整體電路的性能分析。11.3應(yīng)用電路分析舉例分析電路功能的步驟：

1．可調(diào)參考電壓電路

在圖a中，集成運(yùn)放接成同相比例運(yùn)放電路，則輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式為在實(shí)際應(yīng)用中，一些電路工作時(shí)常需要有參考電壓，提供參考電壓的電路可由集成運(yùn)放組成。

1．可調(diào)參考電壓電路在圖a中，集成運(yùn)放接成同相比在圖b中，集成運(yùn)放接成減法運(yùn)算電路，反相端和同相端外加同一信號(hào)根據(jù)疊加原理得當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，此電路輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是在圖b中，集成運(yùn)放接成根據(jù)疊加原理得當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，此電路

2．電壓－電流轉(zhuǎn)換電路

在實(shí)際應(yīng)用中，一些電路工作時(shí)常需要將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。在圖a中，根據(jù)虛短、虛斷的概念，有則可見，負(fù)載電流只與輸入電壓和電阻有關(guān)，集成運(yùn)放向負(fù)載提供恒定電流。

此電流源的缺點(diǎn)是負(fù)載不能接地，需要離地浮置。

2．電壓－電流轉(zhuǎn)換電路在實(shí)際應(yīng)用中，一些電路工作時(shí)常需要下圖是用兩個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成的負(fù)載直接接地的電流源電路，首先求當(dāng)輸入端虛斷時(shí)，有由于所以

則下圖是用兩個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成的直接接地的電流源電路，首先求3．電壓比較器圖中所示電路是由集成運(yùn)放組成的電壓比較器。從電路結(jié)構(gòu)上看，理想運(yùn)放的反相輸入端和輸出端之間沒有跨接線性元件，所以理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)。

理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)是：3．電壓比較器圖中所示電路是由集成運(yùn)放組成的電壓比較器。從電電壓傳輸特性對(duì)于圖(a)電路，有可見，電壓比較器將輸入的任意信號(hào)轉(zhuǎn)換為高、低電平。電壓傳輸特性對(duì)于圖(a)電路，有可見，電壓比較器將過零電壓比較器當(dāng)輸入為正弦波時(shí)，輸出電壓波形為電壓傳輸特性過零電壓比較器當(dāng)輸入為正弦波時(shí)，輸出電壓波形為電壓傳輸特性4．恒溫控制電路圖示電路是小功率液體電熱恒溫控制電路，其功能是對(duì)液體加熱進(jìn)行恒溫控制。當(dāng)液體的溫度低于設(shè)定值時(shí)，恒溫控制電路發(fā)出信號(hào)，主電路的電熱絲通電，液體加熱；當(dāng)液體的溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，恒溫控制電路不發(fā)出信號(hào)，主電路中的電熱絲斷電，液體保溫。4．恒溫控制電路圖示電路是小功率液體電熱恒溫控制電路工作原理分析：溫控電橋電路溫度傳感器由熱敏電阻R4代替。當(dāng)液體溫度在要求范圍內(nèi)時(shí)，即VA=VB,電橋平衡,輸出信號(hào)為零，當(dāng)液體溫度低于設(shè)定值時(shí)，即VA<VB，電橋失去平衡，給出加熱信號(hào)。工作原理分析：溫控電橋電路溫度傳感器由熱敏電阻R4代替。當(dāng)溫度信號(hào)放大電路溫度信號(hào)放大電路由運(yùn)算放大器A1組成，接成差動(dòng)輸入形式。當(dāng)液體溫度在要求范圍內(nèi)時(shí),即VA=VB，運(yùn)算放大器的輸出電壓u01=0。當(dāng)液體溫度低于設(shè)定值時(shí),即VA<VB，運(yùn)算放大器有差值信號(hào)輸入，經(jīng)過運(yùn)算放大器的放大，送到下一級(jí)電路。溫度信號(hào)放大電路溫度信號(hào)放大電路由運(yùn)算放大器A1組成，接成差恒溫預(yù)置電路恒溫預(yù)置電路由運(yùn)算放大器A2組成，接成電壓比較器。調(diào)整電阻R10的阻值，設(shè)定參考電壓值VC，與u01進(jìn)行比較，當(dāng)u01<VC時(shí)，u02輸出高電平；當(dāng)u01>VC時(shí),u02輸出低電平。恒溫預(yù)置電路恒溫預(yù)置電路由運(yùn)算放大器A2組成，接成電壓比較器繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路由晶體管V、繼電器線圈組成。u02輸出高電平,晶體管V導(dǎo)通，繼電器KT線圈通電，其觸頭動(dòng)作；當(dāng)u02輸出低電平時(shí),晶體管V截止，繼電器KT線圈斷電。繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路由晶體管V、繼電器線圈組成。u顯示電路顯示電路由繼電器觸頭和指示燈組成。當(dāng)繼電器KT線圈通電時(shí)，其觸頭動(dòng)作，常開觸頭KT2閉合；紅燈亮，表示液體處于加熱狀態(tài)；當(dāng)繼電器KT線圈斷電時(shí)，綠燈亮，表示液體處于恒溫狀態(tài)。顯示電路顯示電路由繼電器觸頭和指示燈組成。當(dāng)繼電器KT線圈通11.4應(yīng)用電路設(shè)計(jì)舉例對(duì)于應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)，應(yīng)按如下步驟進(jìn)行：1.任務(wù)要求分析。深刻理解任務(wù)要求的含義；2.確定電路方案。將整個(gè)電路按功能分為幾個(gè)部分。3.單元電路的設(shè)計(jì)。用最合理的電路設(shè)計(jì)單元電路，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。4.整體電路調(diào)試。

11.4應(yīng)用電路設(shè)計(jì)舉例對(duì)于應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)，應(yīng)按如下步驟

1．可調(diào)參考電壓源的設(shè)計(jì)【例題11.2】試用理想運(yùn)放和若干電阻設(shè)計(jì)一個(gè)－5V～＋5V的連續(xù)可調(diào)的參考電壓源?！窘狻浚?）確定電路方案。由于要求參考電壓從－5V～＋5V連續(xù)可調(diào)，所以集成運(yùn)放采用放大倍數(shù)為5的減法電路結(jié)構(gòu)，電路如圖所示。（2）選擇集成運(yùn)放，確定電路的工作電壓。集成運(yùn)放選擇LM324，其工作電壓為

（3）確定集成運(yùn)放輸出與輸入的關(guān)系式。

根據(jù)疊加原理，有1．可調(diào)參考電壓源的設(shè)計(jì)【例題11.2】試用理想運(yùn)放（3）確定集成運(yùn)放輸出與輸入的關(guān)系式。

根據(jù)疊加原理，有（4）確定電阻當(dāng)時(shí)，則則故選（3）確定集成運(yùn)放輸出與輸入的關(guān)系式。根據(jù)疊加原理，有（（5）確定電位器和

電位器也要選大些，選當(dāng)時(shí)，則則整理得所以有（5）確定電位器和電位器也要選大些，選當(dāng)時(shí)，則則整理得（5）確定電位器和

選當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了參考電壓從－5V～＋5V連續(xù)可調(diào)。（5）確定電位器和選當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了參考電壓從－2．濾波器的設(shè)計(jì)

【例題11.3】設(shè)計(jì)一個(gè)截止頻率為的無源低通濾波器?！窘狻浚?）確定電路的結(jié)構(gòu)。無源低通濾波器可由RC電路或RL電路組成。本題選擇RC電路結(jié)構(gòu),如圖所示。（2）計(jì)算截止角頻率低通濾波器的傳遞函數(shù)為幅頻特性為截止角頻率為2．濾波器的設(shè)計(jì)【例題11.3】設(shè)計(jì)一個(gè)截止頻率為的無源低本例中的，則（3）選則R、C參數(shù)。實(shí)際中可根據(jù)手頭現(xiàn)有的電阻和電容進(jìn)行選擇。一般先選電容，（4）根據(jù)確定電阻的參數(shù)。當(dāng)時(shí)，則選標(biāo)稱值為510的電阻。本例中的，則（3）選則R、C參數(shù)。實(shí)際中可根據(jù)手頭現(xiàn)有的（5）用仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證。本例的仿真電路和幅頻特性曲線如圖a、b所示。圖a)圖b)（5）用仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證。本例的仿真電路和幅頻特性曲線如圖a【例題11.4】設(shè)計(jì)一個(gè)截止頻率為，放大倍數(shù)的有源低通濾波器?！窘狻浚?）確定電路結(jié)構(gòu)。有源低通濾波器的傳遞函數(shù)為幅頻特性為【例題11.4】設(shè)計(jì)一個(gè)截止頻率為，放大倍數(shù)的有源低通濾波器【例題11.4】設(shè)計(jì)一個(gè)截止頻率為，放大倍數(shù)的有源低通濾波器。（2）計(jì)算截止角頻率（3）選則R、C參數(shù)。

實(shí)際中可根據(jù)手頭現(xiàn)有的電阻和電容進(jìn)行選擇,一般先選電容。選電容

選標(biāo)稱值為510的電阻?！纠}11.4】設(shè)計(jì)一個(gè)截止頻率為，放大倍數(shù)的有源低通濾波器（4）用仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證。本例的仿真電路和幅頻特性曲線如圖a、b所示。

a)低通濾波器b)幅頻特性曲線（4）用仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證。本例的仿真電路和幅頻特性曲線如圖a可見，有源濾波器的幅頻特性比無源濾波器的幅頻特性陡，濾波效果比無源濾波器好。兩種濾波器幅頻特性的比較a)無源濾波器的幅頻特性b)有源濾波器的幅頻特性可見，有源濾波器的幅頻特性比無源濾波器的幅頻特性陡，濾波效果第11章結(jié)束第11章第11章

集成運(yùn)算放大器

及其應(yīng)用

內(nèi)容提要本章主要以集成運(yùn)算放大器組成的實(shí)際電路為例，介紹實(shí)際電路的分析與設(shè)計(jì)，使初學(xué)者能夠初步學(xué)會(huì)分析和設(shè)計(jì)實(shí)際電路。第11章集成運(yùn)算放大器

及其應(yīng)用內(nèi)容提要本章主要以11.1集成運(yùn)算放大器的工作特性及分析方法11.2集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路

11.3

應(yīng)用電路分析舉例11.4應(yīng)用電路設(shè)計(jì)舉例11.1集成運(yùn)算放大器的工作特性及分析方法11.2集成運(yùn)放圖示電路是由集成運(yùn)算放大器組成的小功率液體電熱恒溫控制電路，其功能是對(duì)液體加熱進(jìn)行恒溫控制。當(dāng)液體的溫度低于設(shè)定值時(shí)，恒溫控制電路發(fā)出信號(hào)，主電路的電熱絲通電，液體加熱；當(dāng)液體的溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，恒溫控制電路不發(fā)出信號(hào)，主電路中的電熱絲斷電，液體保溫?！疽繄D示電路是由集成運(yùn)算放大器組成的小功率液體電熱恒溫控11.1集成運(yùn)算放大器的工作特性及分析方法集成運(yùn)算放大器（簡稱集成運(yùn)放）是14腳或8腳的集成芯片，其外形和電路符號(hào)如圖11.1a、b所示。8腳的芯片集成了一個(gè)運(yùn)算放大器，14腳的芯片集成了二個(gè)或四個(gè)運(yùn)算放大器。

集成運(yùn)算放大器因早期多用于各種數(shù)學(xué)運(yùn)算而得此名。目前，集成運(yùn)放在工程上得到了廣泛的應(yīng)用，例如可進(jìn)行信號(hào)的運(yùn)算、信號(hào)的處理和信號(hào)的產(chǎn)生等等。

11.1集成運(yùn)算放大器的工作特性及分析方法集11.1.1集成運(yùn)放的工作特性及主要技術(shù)參數(shù)1.電壓傳輸特性集成運(yùn)放有兩個(gè)輸入端，“+”號(hào)表示的端子稱為同相輸入端，即在此端輸入電壓時(shí)，輸出電壓與輸入電壓同相位；“－”號(hào)表示的端子稱為反相輸入端，即在此端輸入電壓時(shí)，輸出電壓與輸入電壓反相位。11.1.1集成運(yùn)放的工作特性及主要技術(shù)參數(shù)1.電壓傳輸在線性區(qū)時(shí)，輸出電壓與輸入電壓之間是線性放大的關(guān)系，即在非線性區(qū)時(shí)，輸出電壓與輸入電壓之間是不是線性關(guān)系，即

在線性區(qū)時(shí)，輸出電壓與輸入電壓之間是線性放大的關(guān)系，即在2.主要技術(shù)參數(shù)（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)

是指集成運(yùn)放的輸出端與輸入端之間沒有外接元件時(shí)，在輸入端號(hào)時(shí)所測(cè)出的電壓放大倍數(shù)。加入小電壓信（2）最大輸出電壓

是指集成運(yùn)放在輸出電壓不失真的條件下輸出的最大電壓。電源電壓值。值略小于集成運(yùn)放的工作

（3）輸入電阻

輸入電阻是指集成運(yùn)放的輸入電壓與與輸入電流之比。集成運(yùn)放的都很高，一般在以上。2.主要技術(shù)參數(shù)（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)是指集成運(yùn)放的輸出（4）輸出電阻

是指集成運(yùn)放的輸出端的等效電阻。集成運(yùn)放的都很小，一般在幾十以下。（5）共模抑制比是指集成運(yùn)放的差模信號(hào)放大放大倍數(shù)和共模信號(hào)放大倍數(shù)之比，即大，說明集成運(yùn)放的抗干擾能力強(qiáng)。實(shí)際使用集成運(yùn)放時(shí)，要根據(jù)具體要求選擇合適的型號(hào)。常用的集成運(yùn)放有等。（4）輸出電阻是指集成運(yùn)放的輸出端的等效電阻。集成運(yùn)放的運(yùn)算放大器的組成運(yùn)算放大器的組成

集成運(yùn)放LM324內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩個(gè)輸入端一個(gè)輸出端正電源負(fù)電源集成運(yùn)放LM324內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩個(gè)輸入端一個(gè)輸出端正電源負(fù)電源2腳：反相輸入端3腳：同相向輸入端4腳、7腳：正負(fù)電源端6腳：輸出端1腳、5腳：外接調(diào)零端8腳：空腳8個(gè)管腳的運(yùn)放在電路符號(hào)圖中一般不畫出直流電源端。2腳：反相輸入端8個(gè)管腳的運(yùn)放在電路符號(hào)圖中一般不畫出直流電11.1.2集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的分析方法若僅研究集成運(yùn)放對(duì)輸入信號(hào)的放大問題，不考慮其他因素對(duì)電路的影響，可以將集成運(yùn)放用線性來等效，用線性電路的分析方法來分析。1.集成運(yùn)放的等效電路等效電路11.1.2集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的分析方法若僅研究集成2.集成運(yùn)放的分析方法為了保證運(yùn)放工作在線性區(qū)，過無源網(wǎng)絡(luò)將集成運(yùn)放的輸出端必須在電路中引入負(fù)反饋，即通所謂負(fù)反饋就是指將集成運(yùn)放輸出端信號(hào)的一部分或全部分通過無源網(wǎng)絡(luò)送回到輸入端，使集成運(yùn)放的輸入量減小。和反相輸入端連接起來，電路如圖所示。理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，由理想集成運(yùn)放的條件可得出以下三個(gè)重要分析規(guī)則：2.集成運(yùn)放的分析方法為了保證運(yùn)放工作在線性區(qū)，過無源(1)輸入端虛短三個(gè)重要分析規(guī)則：理想運(yùn)放的輸出電壓為則輸入電壓為由于且為有限值，所以，即可以認(rèn)為反相端和同相端的電位相等，即兩端可視為短路。實(shí)際上，反相端和同相端的電位是趨于相等的，不是真正的短路，所以這種短路稱為輸入端虛短。(1)輸入端虛短三個(gè)重要分析規(guī)則：理想運(yùn)放的輸出電壓為則輸(2)輸入端虛斷理想運(yùn)放的輸入電流為由于所以有可以認(rèn)為流入反相端和同相端的電流為零，兩輸入端可視為斷路。實(shí)際上，反相端和同相端的電流是趨于零的，不是真正的斷路，所以這種斷路稱為輸入端虛斷。(2)輸入端虛斷理想運(yùn)放的輸入電流為由于所以有可以認(rèn)為(3)輸入端虛地當(dāng)同相端接地時(shí)根據(jù)輸入端虛短，有可以認(rèn)為反相端的電位等于零，即反相端可視為接地。實(shí)際上，反相端的電位是趨于零的，不是真正的接地，所以這種接地稱為輸入端的虛地。(3)輸入端虛地當(dāng)同相端接地時(shí)根據(jù)輸入端虛短，有可以認(rèn)為反相11.2集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路

集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，可進(jìn)行比例、加減、乘除、積分、微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)等運(yùn)算，本書只介紹前幾種運(yùn)算。反相比例運(yùn)算電路由KCL得由于輸入端虛斷，即則有11.2集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路集成運(yùn)放工作在線性反相比例運(yùn)算電路由KCL得由于輸入端虛斷，即則有由于輸入端虛短和虛地，即，則有所以反相比例運(yùn)算電路由KCL得由于輸入端虛斷，即則有由于輸入所以閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為反相比例運(yùn)算電路靜態(tài)平衡電阻為所以閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為反相比例運(yùn)算電路靜態(tài)平衡電阻為2.同相比例運(yùn)算電路由于則有由于輸入端虛短，即則有所以可知，電壓放大倍數(shù)2.同相比例運(yùn)算電路由于則有由于輸入端虛短，即則有所3.電壓跟隨器或者當(dāng)3.電壓跟隨器或者當(dāng)【例11.1】在圖示的電路中，已知，電阻，集成運(yùn)放的工作電壓為試求輸出電壓【解】這是兩級(jí)運(yùn)算電路，第一級(jí)為同相比例運(yùn)算電路，第二級(jí)為反相比例運(yùn)算電路【例11.1】在圖示的電路中，已知，電阻，集成運(yùn)放的工作4.加法運(yùn)算電路因?yàn)樗詣t當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，4.加法運(yùn)算電路因?yàn)樗詣t當(dāng)5.減法運(yùn)算電路應(yīng)用疊加原理分析減法運(yùn)算電路：比例運(yùn)算電路，如圖a當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，電路變?yōu)榉聪嗨?，有比例運(yùn)算電路，如圖b當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，電路變?yōu)橥嗨?，?.減法運(yùn)算電路應(yīng)用疊加原理分析減法運(yùn)算電路：比例運(yùn)算電路，當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，比例運(yùn)算電路，如圖b當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，電路變?yōu)橥嗨?，有則當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，比例運(yùn)算電路，如圖b當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，電路當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，當(dāng)單獨(dú)作用時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，6.積分運(yùn)算電路由KCL得由于輸入端虛斷和虛地，則有則6.積分運(yùn)算電路由KCL得由于輸入端虛斷和虛地，則有則7.微分運(yùn)算電路由于輸入端虛斷和虛地，則有則7.微分運(yùn)算電路由于輸入端虛斷和虛地，則有則11.3應(yīng)用電路分析舉例分析電路功能的步驟：1.將整個(gè)電路分解成各個(gè)單元電路。2.分析各單元電路的工作原理。3.估算各單元電路的主要技術(shù)參數(shù)。4.整體電路的性能分析。11.3應(yīng)用電路分析舉例分析電路功能的步驟：

1．可調(diào)參考電壓電路

在圖a中，集成運(yùn)放接成同相比例運(yùn)放電路，則輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式為在實(shí)際應(yīng)用中，一些電路工作時(shí)常需要有參考電壓，提供參考電壓的電路可由集成運(yùn)放組成。

1．可調(diào)參考電壓電路在圖a中，集成運(yùn)放接成同相比在圖b中，集成運(yùn)放接成減法運(yùn)算電路，反相端和同相端外加同一信號(hào)根據(jù)疊加原理得當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，此電路輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是在圖b中，集成運(yùn)放接成根據(jù)疊加原理得當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，此電路

2．電壓－電流轉(zhuǎn)換電路

在實(shí)際應(yīng)用中，一些電路工作時(shí)常需要將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。在圖a中，根據(jù)虛短、虛斷的概念，有則可見，負(fù)載電流只與輸入電壓和電阻有關(guān)，集成運(yùn)放向負(fù)載提供恒定電流。

此電流源的缺點(diǎn)是負(fù)載不能接地，需要離地浮置。

2．電壓－電流轉(zhuǎn)換電路在實(shí)際應(yīng)用中，一些電路工作時(shí)常需要下圖是用兩個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成的負(fù)載直接接地的電流源電路，首先求當(dāng)輸入端虛斷時(shí)，有由于所以

則下圖是用兩個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成的直接接地的電流源電路，首先求3．電壓比較器圖中所示電路是由集成運(yùn)放組成的電壓比較器。從電路結(jié)構(gòu)上看，理想運(yùn)放的反相輸入端和輸出端之間沒有跨接線性元件，所以理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)。

理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)是：3．電壓比較器圖中所示電路是由集成運(yùn)放組成的電壓比較器。從電電壓傳輸特性對(duì)于圖(a)電路，有可見，電壓比較器將輸入的任意信號(hào)轉(zhuǎn)換為高、低電平。電壓傳輸特性對(duì)于圖(a)電路，有可見，電壓比較器將過零電壓比較器當(dāng)輸入為正弦波時(shí)，輸出電壓波形為電壓傳輸特性過零電壓比較器當(dāng)輸入為正弦波時(shí)，輸出電壓波形為電壓傳輸特性4．恒溫控制電路圖示電路是小功率液體電熱恒溫控制電路，其功能是對(duì)液體加熱進(jìn)行恒溫控制。當(dāng)液體的溫度低于設(shè)定值時(shí)，恒溫控制電路發(fā)出信號(hào)，主電路的電熱絲通電，液體加熱；當(dāng)液體的溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，恒溫控制電路不發(fā)出信號(hào)，主電路中的電熱絲斷電，液體保溫。4．恒溫控制電路圖示電路是小功率液體電熱恒溫控制電路工作原理分析：溫控電橋電路溫度傳感器由熱敏電阻R4代替。當(dāng)液體溫度在要求范圍內(nèi)時(shí)，即VA=VB,電橋平衡,輸出信號(hào)為零，當(dāng)液體溫度低于設(shè)定值時(shí)，即VA<VB，電橋失去平衡，給出加熱信號(hào)。工作原理分析：溫控電橋電路溫度傳感器由熱敏電阻R4代替。當(dāng)溫度信號(hào)放大電路溫度信號(hào)放大電路由運(yùn)算放大器A1組成，接成差動(dòng)輸入形式。當(dāng)液體溫度在要求范圍內(nèi)時(shí),即VA=VB，運(yùn)算放大器的輸出電壓u01=0。當(dāng)液體溫度低于設(shè)定值時(shí),即VA<VB，運(yùn)算放大器有差值信號(hào)輸入，經(jīng)過運(yùn)算放大器的放大，送到下一級(jí)電路。溫度信號(hào)放大電路溫度信號(hào)放大電路由運(yùn)算放大器A1組成，接成差恒溫預(yù)置電路恒溫預(yù)置電路由運(yùn)算放大器A2組成，接成電壓比較器。調(diào)整電阻R10的阻值，設(shè)定參考電壓值VC，與u01進(jìn)行比較，當(dāng)u01<VC時(shí)，u02輸出高電平；當(dāng)u01>VC時(shí),u02輸出低電平。恒溫預(yù)置電路恒溫預(yù)置電路由運(yùn)算放大器A2組成，接成電壓比較器繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路由晶體管V、繼電器線圈組成。u02輸出高電平,晶體管V導(dǎo)通，繼電器KT線圈通電，其觸頭動(dòng)作；當(dāng)u02輸出低電平時(shí),晶體管V截止，繼電器KT線圈斷電。繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路由晶體管V、繼電器線圈組成。u顯示電路顯示電路由繼電器觸頭和指示燈組成。當(dāng)繼電器KT線圈通電時(shí)，其觸頭動(dòng)作，常開觸頭KT2閉合；紅燈亮，表示液體處于加熱狀態(tài)；當(dāng)繼電器KT線圈斷電時(shí)，綠燈亮，表示液體處于恒溫狀態(tài)。顯示電路顯示電路由繼電器觸頭和指示燈組成。當(dāng)繼電器KT線圈通11.4應(yīng)用電路設(shè)計(jì)舉例對(duì)于應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)，應(yīng)按如下步驟進(jìn)行：1.任務(wù)要求分析。深刻理解任務(wù)要求的含義；2.確定電路方案。將整個(gè)電路按功能分為幾個(gè)部分。3.單元電路的設(shè)計(jì)。用最合理的電路設(shè)計(jì)單元電路，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。4.整體電路調(diào)試。

11.4應(yīng)用電路設(shè)計(jì)舉例對(duì)于應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)，應(yīng)按如下步驟

1．可調(diào)參考電壓源的設(shè)計(jì)【例題11.2】試用理想運(yùn)放和若干電阻設(shè)計(jì)一個(gè)－5V～