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第7章集成运算放大器

教学提示：本章首先介绍基本运算放大电路的构成、特点及分析方法；然后重点讨论

了集成运算放大电路在基本运算、信号测量、信号处理和波形产生方面的应用；最后介绍

了有关集成运放在使用时需注意的问题。

教学要求：通过本章学习，应能掌握集成运算放大电路的主要特点及基本分析和计算

方法，并对集成运算放大电路在使用时需注意的问题有一定的了解。

7.1集成运放简介

运算放大器(简称运放)是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大

电路。早期的运放是由分立器件(晶体管和电阻等)构成的，其价格昂贵，体积也很大。在

20世纪60年代中期，第一块集成运算放大器问世，其是将相当多的晶体管和电阻集中在

一块硅片上而成的。它的出现标志着电子电路设计进入了一个新时代。由于集成运算放大

器具有十分理想的特性，它不但可以作为基本运算单元完成加减、乘除、微分、积分等数

学运算。还在信号处理及产生等方面都有广泛的应用。电子工程师们在电子电路设计时需

要应用大量的集成运算放大器，这使得各种高性能、低价格的运放应运而生。

7.1.1运算放大器的端子

从处理信号的观点出发，运算放大器有三个端子，即反相输入端(用符号“-”表示)、

同相输入端(用符号“+”表示)和输出端，如图7.1所示。考虑到放大器要有直流电源才能

工作，大多数集成运放需要两个直流电源供电，如图7.2所示。图7.2中7，4两个端子由

运放内部引出，分别连接到正电源+U和负电源-U。运放的参考地点就是两个电源公

CCEE

共端——地。

图7.1理想运算放大器图7.2理想运放的供电方式

第7章集成运算放大器·145·

除了三个信号端和两个电源供给端以外，运算放大器还可能有几个供专门用途的其他

端子，如频率补偿端和调零端等，这些端子的功能请读者自行分析。

7.1.2理想运算放大器

为了建立运算放大器的基本概念，下面先来介绍理想运算放大器。图7.3是运算放大

器的低频等效电路，其实质为一多级放大电路。图7.3中r和r分别代表运放本身的输入

io

电阻和输出电阻，A为开环电压增益，而Au则是输出端的受控电压源，u=u-u。

uoudididNP

图7.3运算放大器的低频等效电路

从上面的描述可见，如果把输入信号电压之差(u-u)定义为差模信号，那么理想运算

NP

放大器仅仅响应差模信号(u-u)，而与共模输入信号无关。例如，u=u=1V是一个共模信

NpNP

号，这时的输出端电压u=0，称这种特性为共模抑制(或抑制共模)。由于运算放大器是一

o

个差动输入单端输出放大器，因此A又称为运算放大器的开环差模电压增益。

ud

为了保证一定的运算精度，理想的运算放大器应具有如下的参数：

(1)开环差模电压增益A→∞；

ud

(2)输入电阻r→∞；

i

(3)输出电阻r→0；

o

(4)开环带宽B→∞(即以相同的电压放大倍数放大任意频率的信号)；