集成运算放大电路（集成运算放大器的应用及原理）

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集成运算放大电路（集成运算放大器的应用及原理）

集成运算放大器的应用及原理

简介

集成运算放大器（Operational Amplifier，简称OPAMP）是一种高增益、直流耦合的电子放大器，广泛应用于模拟电子技术领域。集成运算放大器具有高增益、输入阻抗高等特点，且运算速度快，稳定性好等特点，使得它成为电子电路中不可或缺的组成部分。本文将介绍集成运算放大器的教学原理、应用及案例分析。

一、集成放大器的基本参数

集成运放电路通常由差分放大器、级联放大器、输出级、偏置电路等几大模块组成，其中差分放大器是最基本的核心模块。差分放大器可以理解为一个电路系统，它有两个输入端，一个输出端。输入信号经过放大后，产生输出信号。常见的差分放大器电路如图1所示。 集成运放器的三个基本参数分别是增益、输入阻抗和输出阻抗。增益是指输出电压振幅与输入电压振幅之比。使用时，放大器应将所需增益调整到指定值。输入阻抗是指放大器输入端口对输入信号源的阻抗，在实际应用时，不允许电路输入端口产生载波信号，否则将会引起不可预测的干扰。输出阻抗是指输出端口对负载的“内部”阻抗，如果负载较重将使电路工作不稳定。

二、常用集成运放器的应用

集成运放器可以用于增益放大器、滤波器、比较器、积分器、微分器等多种电子电路中，因此它在各种电子电路中都有非常广泛的应用。本节，将介绍集成运放器在增益放大器、滤波器、比较器等电路中的应用。

（一）增益放大器

增益放大器，是指将输入信号进行放大，其输出端口与输入端口之间有一个固定的增益关系，其简单电路如图2所示。 图2. 增益放大器 上式中，在非反馈电阻为R1、反馈电阻为R2时，增益K = 1 + R2/R1，输出电压为Vout = K×Vin。因此，当 R2/R1 等于10 时，增益可以达到10倍。若得到更大的放大倍数，则需采用多级级联放大器。

（二）滤波器

滤波器是一种电子电路，它可以通过信号的频率选择电路通道，具有振荡特性。集成运算放大器可以用来制作滤波器，下面介绍其中两种常用的滤波器。 1. 低通滤波器 低通滤波器，也称高切滤波器，通过对高频信号衰减而对低频信号放大，滤波器的基本电路图如图3所示。 2. 高通滤波器 高通滤波器，也称低切滤波器，通过对低频信号衰减而对高频信号放大，滤波器的基本电路图如图4所示。 图4.高通滤波器

（三）比较器

比较器是一种将两个输入信号进行比较，然后产生输出信号的电路。与普通运放电路相比，比较器的差动输入端不带有反馈电阻，因此它的增益非常大，其基本电路图如图5所示。 输入信号U1、U2分别与运随器的两个输入端口相连。运算器比较两个输入端口的电压，当U1 > U2 时，输出电压为正值；当U1 < U2 时，输出电压为负值。当 U1 = U2 时，输出电压为零。因此，比较器常常用于电压测量、开关机控制及算数运算等方面的应用。

三、集成运放器实际应用案例

在音响中，集成运放和功放电路的作用不一样，集成运放电路的作用是放大前置信号，而功放电路的作用是将集成运放电路放大后的信号再放大给扬声器。 例如，我们将增益放大器的电路作为前置电路，然后与放大功率电路连接起来，形成一套集成运放放大电路。具体看下面这组例子： 图6. 集成运放放大电路应用实例电路图 该电路的原理如下：首先，输入信号经过增益放大器前置电路放大，然后输入功放电路（其实也可称为功率级，是负载驱动的输出级）。功率级的输出信号通过PTC保险丝和扬声器电抗器进入扬声器，从而驱动扬声器发出声音。这样，集成运放放大电路的作用就实现了，增益前置电路与功放电路的联合使用产生了更高的放大效果。

结论

集成运放器是一种高效的放大器，应用广泛，可以用于很多电子电路中。本文介绍了集成运放器的基本参数、常用电路以及应用实例，希望读者通过本文的介绍，了解集成运放器的基础知识并掌握其实际应用，从而能够更好地运用集成运放电路，提高电路设计的能力。

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