2004年10月主編曾令琴集成運放簡介及其線性、非線性應用集成運算放大器主要授課內容第二篇第8章集成運算放大器8.2集成運放的應用8.1集成運算放大器第二篇學習集成運算放大器學習目的與要求1.了解和熟悉集成運算放大器的組成及其圖符號；2.掌握集成運放的理想化條件及其分析方法；3.理解集成運放的線性應用及其工作原理；4.了解一般集成運放的簡單非線性應用。第2頁左圖所示為μA741集成運算放大器的芯片實物外形圖從實物外形圖上可看出，μA741集成運放有8個管腳，管腳的排列圖、電路圖符號如下：1μA7412876543空腳正電源端輸出端調零端調零端反相輸入端同相輸入端負電源端集成運放的電路圖符號∞＋＋－U0U+U-同相輸入反相輸入∞＋＋－+12V輸出6513724-12V調零電位器外部接線圖第2頁

2．集成運算的主要技術指標（1）開環電壓放大倍數Au0指集成運放工作在線性區，接入規定的負載，無負反饋情況下的直流差模電壓增益。集成運放的Au0一般很高，約為104～107；集成運放的差動輸入電阻很高，可高達幾十千歐和幾十兆歐；由于運放總是工作在深度負反饋條件下，因此其閉環輸出電阻很低，約在幾十歐至幾百歐之間；（2）差模輸入電阻ri和輸出電阻r0（1）開環電壓放大倍數Au0指運放兩個輸入端能承受的最大共模信號電壓。超出這個電壓時，運放的輸入級將不能正常工作或共模抑制比下降，甚至造成器件損壞。（3）最大共模輸入電壓Uicmax第2頁

3．理想集成運算及其傳輸特性Auo=∞、ri=∞、r0=0、KCMR=∞。理想特性集成運放的電壓傳輸特性u0(V)ui(mV)0＋U0M－U0M實際特性根據集成運放的實際特性和理想特性，可畫出相應的電壓傳輸特性。為簡化分析過程，同時又能滿足實際工程的需要，常把集成運放理想化，集成運放的理想化參數為：電壓傳輸特性給出了集成運放開環時輸出電壓與輸入電壓之間的關系。

可以看出，當集成運放工作在線性區（+U0M~－U0M)時，其實際特性與理想特性非常接近；由于集成運放的電壓放大倍數相當高，即使輸入電壓很小，也足以讓運放工作在飽和狀態—使輸出電壓保持穩定。線性區飽和區輸出、輸入電壓的關系：第2頁

1．反相比例運算電路

集成運放的應用分為線性應用和非線性應用兩大類。當集成運放通過外接電路引入負反饋時，集成運放成閉環并工作在線性區，可構成模擬信號運算放大電路、正弦波振蕩電路和有源濾波電路等；若工作在非線性區，集成運放則可構成各種電壓比較器和矩形波發生器等。先介紹集成運放的線性應用。8.2集成運放的應用式中負號表示輸出電壓與輸入電壓的相位相反∞＋＋－+12Vu06513724-12VR2R1uii1ifRFR2是平衡電阻：第2頁

2．同相比例運算電路

∞＋＋－+12Vu06513724-12VR2R1uii1ifRF可見同相比例運算電路的電壓放大倍數必定大于1，而且僅由外接電阻的數值來決定，與運放本身的參數無關。第2頁

3．加、減法運算電路

（1）加法運算電路∞＋＋－+12Vu06513724-12VRPR3ui3i3ifRFR1ui1i1R2ui2i2當R1=R2=R3=RF時：若再有R1=RF時，則：第2頁

4．微分、積分運算電路

（1）積分運算電路ui為恒定電壓時積分電路uo的波形第2頁（2）微分運算電路第2頁5．集成運算放大電路的非線性應用——電壓比較器運算放大器處在開環狀態，由于電壓放大倍數極高，因而輸入端之間只要有微小電壓，運算放大器便進入非線性工作區域，輸出電壓uo達到最大值UOM。第2頁輸出端接雙向穩壓管進行雙向限幅。設穩壓管的穩定電壓為UZ，忽略正向導通電壓，則ui>UR時，穩壓管正向導通，uo=－UZ；ui<UR時，穩壓管反向擊穿，uo=＋UZ時。電壓比較器廣泛應用在模-數接口、電平檢測及波形變換等領域。右圖所示為用過零比較器把正弦波變換為矩形波的例子。第2頁檢驗學習結果何謂“虛地”？何謂“虛短”？何謂“虛斷”？“虛地”端是否可以真的接地？你能畫出開環比