电路基础课程论文运算放大器的深入研究与探讨.docx

电路基础课程论文1电路基础论文运算放大器的深入研究与探讨XXX摘要：本文主要介绍有关运算放大器的发展历史、基本的原理以及一些简单的应用，发展历史主要主要简介其个阶段的的研究成果。原理涉及到运放的组成，性能指标，特性及理想运算放大器，之后根据理想运放的一些特性，阐述了运算放大器简单的应用及简单的运算电路。关键字：运算放大器，运算放大器的发展历史，运算放大器的原理，运算放大器的应用。Abstract:thispapermainlyintroducesthedevelopmenthistoryofoperationalamplifiers,basicprincipleandsomesimpleapplications,developmenthistoryofthemainprofileitsmainstagesofresearchachievements.Principleinvolvesop-ampcomposition,performanceindex,characteristicsandidealoperationalamplifiers,thenaccordingtotheidealop-ampsomecharacteristics,describestheapplicationofoperationalamplifierssimpleandsimpleoperationcircuit.Keyword:operationalamplifiers,operationalamplifiersdevelopmenthistory,theprincipleofoperationalamplifiers,operationalamplifierapplications.一运算放大器的发展历史：第一个使用真空管设计的放大器大约在1930年前后完成，这个放大器可以执行加与减的工作，应用则最早开始于1940年，用来模拟计算机。运算放大器最早被设计出来的目的是用来进行加、减、微分、积分的模擬数学运算，因此称为运算放大器。同时它也成为实现模拟计算机（analog电路基础课程论文2computer）的基本建构单元。然而，理想运算放大器的在电路系统设计上的用途却远超过加减等的计算。今日的运算放大器，无论是使用晶体管（transistor）或真空管（vacuumtube）、分立式（discrete）元件或集成电路（integratedcircuits）元件，运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。最早期的运算放大器是使用真空管设计，现在则多半是集成电路式的元件，但是如果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的能力时，也会利用分立式元件来实现这些特殊规格的运算放大器。1960年代晚期，仙童半导体（FairchildSemiconductor）推出了第一个被广泛使用的集成电路运算放大器，型号为A709，设计者则是鲍伯韦勒（BobWidlar）。但是709很快地被随后而来的新产品A741取代，741有着更好的效能，更为稳定，也更容易使用。741运算放大器成了微电子工业发展历史上一个独一无二的象征，历经了数十年的演进仍然没有被取代，很多集成电路的制造商至今仍然在生产741，而且在元件的型号上一定会加上“741”以资区别。但事实上后来仍有很多效能比741更好的运算放大器出现，利用新的半导体元件，如1970年代的场效晶体管（FET）或是1980年代早期的金氧半场效晶体管（MOSFET）等。这些元件常常能直接使用在741的电路架构中，而获得更好的效能。二运算放大器的原理：电路基础课程论文3(A)标准运算放大器的电路符号(B)运算放大器的特性曲线图A运算放大器的电路符号及各端点：V+：非反相输入端（non-invertinginput）V：反相输入端（invertinginput）Vout:输出端（output）VS+:正电源端（亦可能以VDD、VCC或VCC+表示）VS:负电源端（亦可能以VSS、VEE或VCC表示）图B是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。如图A所示。V-对应的端子为“-”，当输入V-单独加于该端子时，输出电压与输入电压V-反相，故称它为反相输入端。V+对应的端子为“”，当输入V+单独由该端加入时，输出电压与V+同相，故称它为同相输入端。输出：V0=A(V+-V-)；A称为运算放大器的开环增益（开环电压放大倍数)。在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到：Ri，Ro0，A。由A,得到V+V-，于是两个输入端可以近似看作短路（称为“虚短”），如果同向输入端接地，反向输入端与地几乎同电位（称为电路基础课程论文4“虚地”）。由Ri可知，输入端电路近似等于0，故可把输入端看作是断路（称之为“虚断”）。运算放大器是目前应用十分广泛的一种电子器件，虽然各中不同的运放结构不同，但对于外部电路而言，其特性都是一样的。运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级，其中输入级一般是采用差动放大电路（抑制电源），中间级一般采用有源负载的共射负载电路（提高放大倍数），输出级一般采用互补对称输出级电路（提高电路驱动负载的能力），这里只是简单的介绍一下，具体的实现比较复杂。工业上，用来衡量一个运算放大器的性能的指标有很多，一般认为实际运算放大器越接近理想运放就越好，课堂上我们涉及到的只是要求输入端等效电阻无穷大，开环增益无穷大，其实还有很多其他的指标，我就简要介绍下吧，运算放大器的性能指标包括5个，开环差模电压放大倍数，最大输出电压，差模输入电阻，输出电阻，共模抑制比CMRR。（开环差模放大倍数是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。最大输出电压是指它是指一定电压下，集成运放的最大不失真输出电压的峰-峰值。差模输入电阻的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号源索取电流的大小。要求它愈大愈好。输出电阻的大小反映了集成运放在小信号输出时的负载能力。共模抑制比放映了集成运放对共模输入信号的抑制能力，其定义同差动放大电路。CMRR越大越好。）三运算放大器的应用本文只谈理想运放的应用，实际运放可以近似看作是理想运放。运算放大器的应用很广泛，由运算放大器加上其他一些集中性元件组成的运算电路，数字-模拟转换器（DAC）,温度测量与控制电路等等。基本运算电路包括反相电路，同相电路，积分微分电路，对数和指数运算电路等等，在这里主要对正反相电路和积分电路做详细介绍，其他做简略介绍。A.反相电路：（1）反向比例放大器（图一）：电路基础课程论文5图一.反相比例放大器电路电路图反向比例电路如图一所示，输入信号加入反相输入端，有-U=+U=0,-I=+I=0;与基尔霍夫定律知：0U=-fIfR=-iURR1f=0IfiiIRURUU=-1f0由Multisim模拟电路并带入数据测量得以下图表（放大倍数i0UUA=）：由此知道，输出电压U0与输入电压Ui称比例关系