运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集）丨侯长波编著 运算放大器基本应用电路（单电源应用图集） 1.1比例运算电路 1.1.1反向比例运算电路 R2 +Vcc Cin R1 Vin O- O Vout R3 Vcc/2 O 图1反向比例运算电路 电压放大倍数A为 ◆知识扩展： 1、Cm为输入耦合电容，其交流阻抗相对于工作频率近似短路，起到隔直作用。 大学处由子设计” 2、在没有输入信号时，运算放大器同相输入瑞、反相输入端、输出端电压都为'c/2。 3、Vcc/2可通过电阻分压网络对'c分压来实现。 ◆设计举例：使用运算放大器OPA227设计一个设计反向比例运算电路，电路 增益A,=10,记录OPA227各引脚的静态工作点。 ◆设计过程： 由增益关系式计算电阻取值过程如下，取R=1Ok,则R=1k,Cm=100uF,电 路图如下图所示
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集） | 侯长波编著 运算放大器基本应用电路（单电源应用图集） 1.1 比例运算电路 1.1.1 反向比例运算电路 图 1 反向比例运算电路 电压放大倍数 Au 为 1 2 R R U U A i O u 知识扩展： 1、Cin为输入耦合电容，其交流阻抗相对于工作频率近似短路，起到隔直作用。 2、在没有输入信号时，运算放大器同相输入端、反相输入端、输出端电压都为VCC / 2。 3、VCC / 2可通过电阻分压网络对VCC 分压来实现。 设计举例：使用运算放大器 OPA227 设计一个设计反向比例运算电路，电路 增益 Au 10，记录 OPA227 各引脚的静态工作点。 设计过程： 由增益关系式计算电阻取值过程如下，取 Rf =10k，则 R1 =1k，Cin 100uF ，电 路图如下图所示
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集）丨侯长波编著 YZCV vcc. XSC1 [Ra ,12.0V >10kQ ektronix已 C1 C2 =0.1F XFG1 Cbb Rb 10μ5 10k U1 OPA227P Cin R1 Tektronix oscilloscope-XSC1 10uF ::1k0 Tektronix TDS2024品 Function generator-XFG1 Waveforms nn Frequency:1 R2 % 10k0 200 Set rise/Fal tme CHL/EV R 1.1.2同向比例运算电路 R2 可卡主子泛 tional 凭赛 Contest cerg Juate Electron Vcc/2 A入√入 O Vout Vin o Cin R3 R4 Vcc/2 图2同向比例运算电路 电压放大倍数A为 A= =1+B U R ◆知识扩展： 1、Cn为输入耦合电容，与R构成高通滤波网络。 2、在没有输入信号时，运算放大器同相输入端、反相输入瑞、输出端电压都为V/2
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集） | 侯长波编著 1.1.2 同向比例运算电路 图 2 同向比例运算电路 电压放大倍数 Au 为 1 2 1 R R U U A o u 知识扩展： 1、Cin 为输入耦合电容，与 R4 构成高通滤波网络。 2、在没有输入信号时，运算放大器同相输入端、反相输入端、输出端电压都为VCC / 2
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集）丨侯长波编著 3、V'c/2可通过电阻分压网络对'c分压来实现，其交流阻抗应该虚地。 ◆ 设计举例：使用运算放大器OPA227设计一个设计同向比例运算电路，电路 增益A,=10,记录OPA227各引脚的静态工作点。 ◆设计过程 (1)根据芯片手册取R=10k: (2)由公式A= 。=1+ R R -可得R1=1.11k,取标称值1.1k: 电路图如下图所示。 vcc 12.0W VCC. 10%0 120 y用 Cbb Rb 10u 0k0 100k0 8 ktronix oscilloscope-XSCI Function generator-XFG1 8 Fteo山env1 t Duty cyde: 200 mVp 0 Set riee/Fall time 。 1.1.3电压跟随器电路
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集） | 侯长波编著 3、VCC / 2可通过电阻分压网络对VCC 分压来实现，其交流阻抗应该虚地。 设计举例：使用运算放大器 OPA227 设计一个设计同向比例运算电路，电路 增益 Au 10，记录 OPA227 各引脚的静态工作点。 设计过程 （1）根据芯片手册取 Rf =10k； （2）由公式 1 1 R R U U A o f u 可得 R1=1.11k，取标称值 1.1k； 电路图如下图所示。 1.1.3 电压跟随器电路
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集）「侯长波编著 R2 +Vcc O Vout R3 Cin R4 Vcc/2 图3电压跟随器电路 ◆设计举例：使用运算放大器OPA227设计一个设计电压跟随器电路，记录 OPA227各引脚的静态工作点。 ◆设计过程 电路图如下图所示。 12.0V XSCI 712.0V XFG1 Cbb:L Rb =t0pf:10kq 国 R3, 学生电子投 3100k0 H 10pF Tektronix oscilloscope-XSC1 Function generator-XFG1 Waveforms Tektronix TDS 2024 Frequency: Duty cyde: 50 % Amoltude: 1 p 0 Set rise/Fal time M50 CH1/V 1.2加减运算电路 1.2.1反向求和运算电路
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集） | 侯长波编著 图 3 电压跟随器电路 设计举例：使用运算放大器 OPA227 设计一个设计电压跟随器电路，记录 OPA227 各引脚的静态工作点。 设计过程 电路图如下图所示。 1.2 加减运算电路 1.2.1 反向求和运算电路
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集）「侯长波编著 Cin1 R1A R2 Vin1 o Cin2 R1B +Vcc Vin2 o 入入A Clin3 R1C Vin3 o 入入A -O Vout R3 Vcc/2 O 图4反向求和运算电路 反相加法电路是指多个输入电压同时加到集成运放的反相输入端。图4为三个输入信号 (代表三个变量)的反相加法电路。R=R2。运用虚短、虚断和虚地的概念，由电路可得 U。=-( R2U) 若R4=RB=Rc=R，上式可变为 U。=BUn+U+Ua R ◆设计举例：设计一个反向求和加法器，输入信号为频率10kHz,幅度为200mV 的正弦波和频率1kHz,幅度为200mV的方波，增益为5。 ◆设计过程： (1)取R=10k: 天学十扫之殳、今 Und raaie目oecionicoes (2)令R1=R=R则U。=- U+Ua)可得R=RR-2 R 电路图如下图所示
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集） | 侯长波编著 图 4 反向求和运算电路 反相加法电路是指多个输入电压同时加到集成运放的反相输入端。图 4 为三个输入信号 (代表三个变量)的反相加法电路。 R3 R2 。运用虚短、虚断和虚地的概念，由电路可得 ( )3 1 2 2 1 2 1 1 2 i C i B i A o U R R U R R U R R U 若 R1A R1B R1C R ，上式可变为 ( ) 1 2 3 2 o Ui Ui Ui R R U 设计举例：设计一个反向求和加法器，输入信号为频率 10kHz，幅度为 200mV 的正弦波和频率 1kHz，幅度为 200mV 的方波，增益为 5。 设计过程： （1） 取 Rf =10k； （2） 令 R1=R2=R 则 ( ) i1 i2 f o U U R R U 可得 R1=R2=R=2k； 电路图如下图所示
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集）丨侯长波编著 vcc. 12.0v 120V 10k0 -w Rb: 10k U1. OPA227P R1 2 Tektronix oscilloscope-XSC1 Tektronix TDs 2024 R3 Function generator-XFG1 Function generator-XFG2 Wave forme Sonal cotions Duty cyde 50 % Aotude: 200 Amplsude:200 m命 0 Set nge/Fall time 1.2.2差分比例运算电路 R2 Cin1 R1 Vin1 o 学生电子 O Vout Vin2 O AA Cin2 R3 R4 Vcc/2 O 图5差分比例运算电路 当满足匹配条件（电路对称）即R=R=R,R=R4=R时，则 V,=R U-U).A.-U-V= 若四个外接电阻全相等，则有 U。=U2-Ua ◆设计举例：设计一个差分比例运算电路，输入信号为频率1kHz,幅度为1V, 相位相差180度的两正弦波。 ◆设计过程： 由所要求的关系式，可取R=R=R=R=1Ok 电路图如下图所示
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集） | 侯长波编著 1.2.2 差分比例运算电路 图 5 差分比例运算电路 当满足匹配条件(电路对称)即 R1 R3 R ， R2 R4 Rf 时，则 ( ) i2 i1 f o U U R R U , R R U U U A f i i o u 2 1 若四个外接电阻全相等，则有 Uo Ui2 Ui1 设计举例：设计一个差分比例运算电路，输入信号为频率 1kHz，幅度为 1V， 相位相差 180 度的两正弦波。 设计过程： 由所要求的关系式，可取 R R R R 10k 1 2 3 4 电路图如下图所示
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集）丨侯长波编著 VCC 12.0W XSC1 12.0 10k0 R3 10k0 Cbb:Rb: 0F::10k0 U1 OPA227P R H :10k0 Tektronix oscilloscope-XSC1 Tektronix TDS20249品 Function generator-XFG1 Waveforms Frequency: 地 Duty cyde: % 1 offset: 0 1.3积分运算电路 R1 全国大生电子Vc0 onal Undergr Cin Vin o Vout R2 Vcc/2 O 图6积分运算电路 ◆ 设计举例：应用集成运算放大器设计方波转换成三角波电路，方波频率 500Hz、幅度为5V。输出三角波幅度的绝对值为5V。 ◆ 设计过程： 为保证积分后三角波的线性度好，应保证方波的频率∫>10f
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集） | 侯长波编著 1.3 积分运算电路 图 6 积分运算电路 u dt RC idt C uo i 1 1 设计举例：应用集成运算放大器设计方波转换成三角波电路，方波频率 500Hz、幅度为 5V。输出三角波幅度的绝对值为 5V。 设计过程： 为保证积分后三角波的线性度好，应保证方波的频率 x f 10 f
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集）丨侯长波编著 (1) 积分时间==名刀名×50，=1m (2) R-%. (3)取C=100nF,则 R-%.5x1x106x011ny=10n (4)由∫>10f.可得 R,>10%x×fx910%×500x01x10-9318n 为满足R。>>R,取R-=200k2; (5) 验算10/.=19%axR,xC=19%z×200×10×01x10)=80E f=500,满足∫>10f,符合要求。 由计算参数所得原理图如下。 Ra 10k0 Cbb 10F:210K0 U1 OPA227P Tektronix oscilloscope-XSC1 10F :10kQ Function generator-XFG1 Wavefores Signal optons 200k0 Frequency:500 Duty cyde: Amplitude:5 1t00n 0 Set rise/Fall time CHL/42V 1.4微分运算电路
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集） | 侯长波编著 （1） ms f T 1 (2 500) 1 (2 ) 1 2 t 积分时间 （2） (U C) U t R o i （3） 取 C=100nF，则 k U C U t R o i 10 (5 0.1 10 ) 5 1 10 ( ) 6 3 ； （4） 由 x f 10 f 可得 k f C RF 31.8 (2 500 0.1 10 ) 10 (2 ) 10 6 为满足 RF R ，取 RF 200k ； （5） 验算 Hz R C f F x 80 (2 200 10 0.1 10 ) 10 (2 ) 10 10 3 6 f 500Hz ，满足 x f 10 f ，符合要求。 由计算参数所得原理图如下。 1.4 微分运算电路
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集）丨侯长波编著 C R +Vcc R1 C vin o O Vout Vcc/2 图7微分运算电路 基本关系式 u,=-RC du dt ◆设计举例：应用集成运算放大器设计一个将对称三角波转换成方波的电路， 三角波频率500Hz、峰峰值为5V,要求输出方波的峰峰值为10V。 ◆设计过程： 由4，=-RC4 国 可知，当0。-RC o (1) dt Tuate Elactro 上式中，U,为输出方波峰值，U,为三角波峰峰值，1为三角波峰峰值变化时间。 2)1 =了=名n=发×0=1ms (3) R-U/) (4)取C=100nF,则 R=060-5x1x106x01x10=10an. (5)由 R=2a×BwxCy=2x10x10x0110a8x10×01x10=89a 取系列电阻912； (6)由x1=t2可得RC=RC,推导
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集） | 侯长波编著 图 7 微分运算电路 基本关系式 dt du u RC i o 设计举例：应用集成运算放大器设计一个将对称三角波转换成方波的电路， 三角波频率 500Hz、峰峰值为 5V，要求输出方波的峰峰值为 10V。 设计过程： （1） 由 dt du u RC i o 可知，当输入为三角波时， t U U RC i o 上式中，Uo 为输出方波峰值，Ui 为三角波峰峰值，t 为三角波峰峰值变化时间。 （2） ms f T 1 (2 500) 1 (2 ) 1 2 t （3） (U C) U t R i o （4） 取 C=100nF，则 k U C U t R i o 10 (5 0.1 10 ) 5 1 10 ( ) 6 3 ； （5） 由 ] 89 ( 8 10 (0.1 10 ) ) 2 10 10 0.1 10 ] [ ( ) 2 [ 1/ 2 6 6 2 3 6 1/ 2 1 2 BW C R G F = 取系列电阻91 ； （6） 由 1 2 可得 R1C RC1，推导
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集）丨侯长波编著 C1=RC/R=91×0.1×10-6/10×103)=910pF 由计算参数所得原理图如下。 品 :xsc1: VCC. ,12.0V 10K0 OPA227P R1 910 Tektronix oscilloscope-XSC1 Function generator-XFG1 Tektronix TDS 2024 Frequency: 500 Duty cyde: 50 2.5 p 十 Offset: 0 Common 1.5电压比较器电路 1.5.1单限比较器 如果输入信号范围在零伏以站，可以不经过隔直电容，直接和阀值电压比较，分 为同相输入单限比较器和反相输入单限比较器。 学生电子设9 radunte Elactronic Desig/ R1 R2 Vin1 -O Vout 工 图8同向输入单限比较器
运算放大器电路设计技术手册（单电源应用图集） | 侯长波编著 C R C / R 91 0.1 10 /(10 10 ) 910 pF 6 3 1 1 由计算参数所得原理图如下。 1.5 电压比较器电路 1.5.1 单限比较器 如果输入信号范围在零伏以上，可以不经过隔直电容，直接和阀值电压比较，分 为同相输入单限比较器和反相输入单限比较器。 图 8 同向输入单限比较器