运算放大器学习报告

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1、 義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.Elan Confidential运算放大器学习报告运算放大器学习报告张恒 義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.目录目录 1.运算放大器概述运算放大器概述 2.比例运算电路比例运算电路 2.12.1反相比例运算电路反相比例运算电路 2.22.2同向比例运算电路同向比例运算电路 2.32.3差动比例运算电路差动比例运算电路 3.求和运算电路求和运算电路 3.13.1反相求和运算电路反相求和运算电路 3.23.2同向求和运算电路同向求和运算电路 3.33.3加减法运算电路加减法运算电路 4积分

2、运算电路积分运算电路 5微分运算电路微分运算电路Elan Confidential 義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.1.运算放大器概述运算放大器概述 运算放大器（简称“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”。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，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。Elan Confidential 義隆電子義隆電子

3、Elan Microelectronics Corp.2.比例运算电路比例运算电路Elan Confidential2.12.1反相比例运算电路反相比例运算电路 反向比例运算电路的组成如图1所示。由图可见，输入电压ui通过电阻R1加在运放的反向输入端。Rf是沟通输出和输入的通道，是电路的反馈网络。同向输入端所接的电阻RP为电路的平衡电阻由于集成运放的净输入电压和 净输入电流为零，因此 所以 （2-1）图-1 从（2-1）中可以看出反向比例运算电路的比例系数是-Rf/R1，它表明输出电压与输入电压反相，比例系数的绝对值可以是小于、等于、或大于1的任何值 fRuu01IuRu-fii1101fuR

4、Ru 義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.Elan Confidential2.比例运算电路比例运算电路2.22.2同向比例运算电路同向比例运算电路 同相输入放大电路如图2所示，信号电压通过电阻Rs加到运放的同相输入端，输出电压v0通过电阻R1和Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。根据虚短、虚断的概念有 (2-2)式(2-2)表明，在同相输入放大电路中，比例系数是 1+Rf/R1，输出电压与输入电压相同，且输出电压永远大于输入电压。同相输入放大电路的突出特点是：1）,V0和Vs同向；图22）因为引入了电压负反馈，所以它与反向比例运算电路一样

5、具有较强的带负载能力；3）因为引入了串联负反馈，所以其输入电阻非常高，并远大于集成运放本身的输入电阻，这是同向比例运算电路最主要的有点。fii 1sNvvvpsvv 0sN0)(1)(11f1fvRRvRRv 義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.2.比例运算电路比例运算电路2.32.3差动比例运算电路差动比例运算电路图3所示为差动比例放大电路，其电路参数对称。运放的同向输入端和反向输入端各有一个输入信号，属于有多个输入信号的运放电路。反相输入端 所以 （2-3）同向输入端 所以 （2-4）图3由于虚短 （2-5）由（2-3）、（2-4）和（2-5）可以得 （2

6、-6）可见本电路是对 的差值进行比例运算，比例系数Rf/R1。Elan ConfidentialA1R1RFRFRUIUIUO1F1FURRRUF1I0-RUURUUfRUU01URU-1F1FIRRRUU0vvBA)(II1OUURRUFIIUU 与RRRRF11、義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.3.求和运算电路求和运算电路Elan Confidential3.13.1反相求和运算电路反相求和运算电路在 反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相输入求和电路，见图4。A与B点为虚地，,A点的电流方程为 因为 ，所以 图4 整理得 （2-7）

7、若式（2-7）中的R1=R2=Rf，则v0=-(vi1+vi2).当R1、R2取值不同时，v0中将含有不同比例的各输入信号，因此本电路也称为比例求和电路。0vvBAfRRRiii21f22-11RvRvRvAii0vvBA)-(21021iivRRvRRvfff022-11RvvRvvRvvAAiAi 義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.Elan Confidential3.求和运算电路求和运算电路3.23.2同向求和运算电路同向求和运算电路在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了同相输入求和电路，如图所示。用叠加原理求出A点的电位VA,当Vi1

8、 单独作用时，将Vi2接地，此时A点 的电位为 同理可求出Vi2单独作用时A点的电位,将它们相得 图5 A与B点为虚地 所以 1i12/2VRRRRR2i21i12/1/12VRRRRRVRRRRRVABAvv）（i221i121fA1f/1/)(1)(1120VRRRRRVRRRRRRRvRRv 義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.Elan Confidential3.求和运算电路求和运算电路3.33.3加减法运算电路加减法运算电路双端输入也称差动输入，双端输入求和运算电路如图6所示。其输出电压表达式的推导方法与同相输入运算电路相似。当vi1=vi2=0时，

9、用叠加原理分别求出 vi3=0和vi4=0时的输出电压vop。当vi 3=vi4=0时，分别求出vi1=0，和vi2=0时的von。先求 图6 op v)/1()/()/()/1()/()/(21f34i4321f43i34opRRRRRRvRRRRRRRRvRRv)/1()/()/()/1()/()/(21f34i434421f43i3433opRRRRRRvRRRRRRRRRRvRRRRv)/1()/1(21fi44p21fi33pRRRvRRRRRvRR 義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.3.求和运算电路求和运算电路 式中Rp=R3/R4/R,Rn=R

10、1/R2/Rf 再求 于是 可见从同相输入端输入的信号输出与之同相，从反相输入端输入的信号输出与之反相。Elan Confidential)(/)/(i44pi33pff21f21vRRvRRRRRRRRR)(4i43i3nfpRvRvRRRon vi22fi11fonvRRvRRv)()(2i21i1f4i43i3nfponopoRvRvRRvRvRRRvvvnpf4321 RRRRRRRRR时，当)(i2i1i4i3fovvvvRRv 義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.4积分运算电路积分运算电路如图7所示电路时由电阻R和电容C构成简单积分电路，当它空载时

11、，电容中的电流为输出电压v0即电容两端电压是iC的积分。当输入电压Vi 从0跳到为某一常量时，随着 图7 电容两端的电压不断的增大，VR将不断的减小，当然充电电流ic也随之减小。Elan Confidential，Rvii tiCvvd1CCOtvRCd1i 義隆電子義隆電子Elan Microelectronics Corp.5微分运算电路微分运算电路 如果将图7所示的电路中的R和C的位置互换，就可以得到如图8所示的 微分运算电路，A点仍为虚地。图8微分运算电路的主要缺点是:易接受干扰信号；易产生自激振荡；当V1突变时，易产生阻塞现象。所以一般要在电阻R上并联一个电容很小的校正电路，这样就将理想微分电路改造成对输入信号具有一定线性范围的微分电路。Elan ConfidentialtvRCtvRCRiRivdd dd ICCRO