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第三单元 集成运算放大器

课题一 制作反相比例运算电路

课题二 制作同相比例运算电路

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课题一 制作反相比例运算电路一 基本 RS 触发器的基本特点 1 、什么是触发器 在数字电路系统中，不仅需要进行逻辑运

算和算术运算，还需要能将运算结果保存起来，供人们直接读取和使用。具有能存储一位二进制数的基本单元电路统称为触发器。

触发器的特点是具有两个稳定的状态，即“ 0” 状态和“ 1” 状态。

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一、集成运算放大器概述 1 ．集成运算放大器概念 采用半导体制造工艺，将晶体三极管、二极

管、电阻等元件及连线全部集中制造在同一小块半导体基片上，成为一个完整的固体电路，实现了元件、电路和功能的三结合。

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① 通用型集成运算放大器的基本结构

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② 集成运算放大器电路符号

图 3.1.2 双列直插式 CF741 管脚排列

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图 3.1.3 运算放大器的电路符号

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（ 2 ）集成运算放大器的主要参数 1 ）开环差模电压放大倍数 Aud

id

oud u

uA

用分贝表示则为：

id

oud u

uA

lg20lg20

式中△ uid=△ （ u--u+ ）

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二、理想集成运算放大器的特点1. 理想运算放大器应具备的条件

图 3.1.4 集成运算放大器的低频等效电路

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理想运放应就具有以下条件：① 开环电压放大倍数 Aud→∞ ；② 差模输入电阻 Rid→∞ ；③ 输出电阻 Ro→0 ；④ 共模抑制比 KCMR→∞ ；⑤ 带宽 BW→∞ ；⑥ 失调及漂移均趋于零。

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技能训练

图 3.1.5 反相比例运算电路

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根据运放输入端“虚断”可得 i + =0 ，故 u + =0 ，根据运放两输入端“虚短”可得 u-= u+ =0 ，因此由图 3.1.5 可求得：

11

11 R

u

R

uui ii

f

o

f

of R

u

R

uui

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根据运放输入端“虚断”，可知 i-=0 ，故有 i1= if ，所以

f

oi

R

u

R

u

1

故可得输出电压与输入电压的关系为：

if

o uR

Ru

1

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可见， u o 与 u i 成比例，输出电压与输入电压反相，因此称为反相输入比例运算电路，其放大倍数（比例系数）为：

1R

R

u

uA f

i

ouf

由于 u-=0 ，由图可得该反相输入比例运算电路的输入电阻为：

Rif=R1

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课题二 制作同相比例运算电路一、理想运算放大器虚断的概念 对于理想集成运算放大器，其同相输入端和

反相输入端的输入电流等于零。 分析如下：因为理想集成运算放大器的 Rid

→∞ ，所以，由同相输入端和反相输入端流入集成运算放大器的电流应为零，即：

i-= i + =0

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二、集成运算放大器工作在非线性区时的特点 集成运算放大器工作在非线性区时，也有两

个重要结论：

oo

oo

Uuuu

Uuuu

时，时，

② i-= i + =0

①

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技能训练

图 3.2.1 同相比例运算电路

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根据运放输入端“虚断”可得 i-=0 ，故有 i1= if ，因此由图 3.2.1 可得

f

o

R

uu

R

u

1

0

由于 u-= u+ =u i ，所以可求得输出电压 u0 与输入电压 u i 的关系为：

iff

o uR

Ru

R

Ru )1()1(

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如果取 R1=∞ 或 Rf=0 ，则由式（ 3.2.2 ）可得： Auf = 1 (3.2.3)

图 3.2.2 电压跟随器

U1

U0

A

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根据运放同相端“虚断”可得，同相比例运算电路的输入电阻为：

Rif=∞ (3.2.4) 所以，同相比例运算放大电路主要有以下工作特点：① 它是深度电压串联负反馈电路，输入电阻趋于无穷

大，输出电阻很低，不存在“虚地”，电压跟随器常用作阻抗变换器或缓冲器。

② 调节 R1 、 R2 比值即可调节放大倍数 Auf ，比值 |Auf| 也与运放块的内部参数无关，且其值恒大于等于 1 。

③u-= u+ =u i ，说明此时运放的共模信号不为零，而等于输入信号 u i ，因此在选用集成运放构成同相比例运算电路时，要求运放应有较高的最大共模输入电压和较高的共模抑制比。