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绪论

集成电路​

采用半导体制造工艺，将大量的晶体管、电阻、电容等电路元件及其电路连线制作在一小块硅单晶上，形成具有特定电路功能的单元电路。

特点​

1.集成电路中电阻、电容等无源器件不能像分立元件电路那样任意选用。 集成电路中电阻阻值偏大将占用硅片较大的面积，不利于集成;集成电路中的电容是利用PN结的结电容或用二氧化硅层作为电介质做成的，不适宜制造几十皮法以上的电容器，所以集成运放电路多采用直接耦合的形式。

2.两者的设计思想正好相反 分立元件电路: 尽量少用晶体管，以降低成本; 集成电路: 则尽量减少电阻、电容等无源器件，用晶体管等有源器件所取代。 3.同一集成电路中的元件参数一致性和温度均一性较好，很容易制造对称性较高的电路

集成运算放大器​

集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路

集成运放的电路图符号​

这个三角形图案就是运放，8脚接电源（单VCC双VDD），4脚接地（单VCC双VEE），2脚是反向输入端，3脚是同向输入端，1脚是输出端。 顾名思义，输入是反向端（-），则输出信号与原信号相位相反；输入是同向端（+），则输出信号与原信号相位相同

硬件参数

电源​

输入信号电压​

输入信号电流​

工作温度​

焊接温度​

储藏温度​

静电放电​

在很干燥的时候，特别是冬天穿毛衣，人体身上的静电高达上万伏，处理不当会因此击穿芯片。

低噪声​

带宽（BW）​

能够处理的信号的频率范围（与信号频率有关）

压摆率（SR）​

上升沿或下降沿回复的速度（与信号频率、放大、完整 性有关）

共模抑制比​

差模信号放大倍数（有用的）/共模信号放大倍数（泛指噪声）越大表明抗噪性能越好

单位增益带宽积（GBW）​

增益和带宽的乘积

开环增益​

保证运算放大器工作在线性区，为其提供静态工作点。偏置电流由输入电阻以及反馈电阻构成的负反馈环路提供

输入偏置电流​

保证运算放大器工作在线性区，为其提供静态工作点。偏置电流由输入电阻以及反馈电阻构成的负反馈环路提供。

输入失调电压​

反映了输入端电压的对称程度，详见虚短虚断。

理想运算放大器工作在深度负反馈放大电路下，会产生“虚假短路（虚短）”、“虚假断路（虚断）”的情况。

虚短：电压相等（两个输入端电位近似相等） 虚断：电流为零（输入端上的电流）

放大器的类型

反向放大器​

基本公式​

I1=(Vi−V−)/R1I_1 =(V_i - V_-) / R_1 I2=(V2−Vo)/R2I_2 =(V_2 - V_o) / R_2

特性​

虚短​

电压相等 同向端接地V−=V+=0V_- = V_+ = 0

虚断​

电流为零 Vi/R1=−Vo/R2V_i/R_1 = -V_o/R_2 Vo=−R2R1∗ViV_o = -\frac{R_2}{R_1}*V_i

同向放大器​

虚断​

电流为零。因为反向端没有输入输出电流，所以设流过R1、R2的电流为I。 I=Vo(R1+R2)I = \frac{V_o}{(R_1 + R_2)}

虚短​

电压相等。 Vi=V+=V−=I∗R2V_i = V_+ = V_- = I * R_2 ViR2=Vo(R1+R2)\frac{V_i}{R_2} = \frac{Vo}{(R1 + R2)}

Vo=[(R1+R2)/R2]∗Vi=(1+R1/R2)∗ViVo = [(R1 + R2) / R2] * Vi = (1+R1 / R2)*Vi

其他​

R1又称反馈电阻Rf R2接地称Rg（GND的g）

反向加法器​

虚短​

电压相等

虚断​

电流为零

公式​

V−=V+=0V_- = V_+ = 0 (V1−V−)/R1+(V2−V−)/R2=(V−−Vo)/R3(V_1 - V_-)/R_1 + (V_2 - V_-)/R_2 = (V_- - V_o)/R_3

同向加法器​

虚短：​

电压相等

虚断：​

电流为零

公式​

V−=V+V_- = V_+

V+=(V1R1+R2)∗(R2)+(V2R2+R1)∗(R1)V_+ = (\frac{V_1}{R_1}+R_2)*(R_2)+(\frac{V_2}{R_2}+R_1)*(R_1)

因为反向端没有电流输出，所以设流过R3、R4的电流为I I=V−R4=Vo−V−R3I = \frac{V_{-}}{R_4} = \frac{V_o - V_-}{R_3} Vo=(1+R3R4)∗V−V_o = (1+\frac{R_3}{R4})*V_- ,且如果R1=R2,R3=R4，则Vo=V1+V2V_o = V_1+V_2

减法器​

就是反向加法器和同向加法器的合体 虚短：电压相等 虚断：电流为零 V−=V+V_- = V_+

Vo=−R2R1∗V1+−R2R3∗V2+[1+R2(R1//R3)]∗(V3∗R5R4+R5+V4∗R4R5+R4)V_o =\frac{-R_2}{R_1}*V_1 + \frac{-R_2}{R_3}*V_2 +[1+\frac{R2}{(R1//R3)}]*(V_3*\frac{R_5}{R_4}+R_5+V_4*\frac{R_4}{R_5}+R_4)

积分电路​

虚短：电压相等 虚断：电流为零

V−=V+=0V_- = V_+ = 0

通过R1的电流：I=V1/R1I = V_1/R_1 通过C1的电流：I=C∗[d(V−−Vo)/dt]I = C*[d(V_- - V_o)/dt] Vo=−1(R1∗C1)∗∫V1dtVo = \frac{-1}{(R1*C1)}* ∫ V_1dt

用途：将方波变成三角波

微分电路​

虚短：电压相等 虚断：电流为零 V−=V+=0V_- = V_+ = 0 Vo=−I∗R2=−(R2∗C1)∗d(V1−V−)dtV_o = -I * R_2 = \frac{-(R_2*C_1)*d(V_1-V_-)}{dt}

用途：将方波转化成锯齿波

有源低通滤波器​

低通滤波器，允许比截止频率f'低的信号通过。用了同向放大。 f < f' Vo=(1+R2R1)∗ViV_o = (1+\frac{R_2}{R_1})*V_i f′=12π∗R3∗C1f' = \frac{1}{2π*R_3*C_1}

电容有隔直通交的特性，直流分量都进入同向端了，少许交流分量耦合到地。C1一般为小电容，频率高的信号对小电容亲和，由C1耦合到地。(这里的直流分量指代低频信号，交流分量指代高频信号)

有源高通滤波器​

高通滤波器，允许比截止频率f'高的信号通过。用了同向放大。 f > f' Vo=(1+R2R1)∗ViV_o = (1+\frac{R_2}{R_1})*V_i f′=1(2π∗R3∗C1)f' =\frac{1}{(2π*R_3*C_1)}

电容有隔直通交的特性， 大部分直流分类的被C1隔开了。(这里的直流分量指代低频信号，交流分量指代高频信号)

有源带通滤波器​

带通滤波器，允许在截止频率f1和f2之间的信号通过。用了同向放大。 f1<f<f2f_1< f < f_2

Vo=(1+R2R1)∗ViV_o = (1+\frac{R_2}{R_1})*V_i f1=12π∗R4∗C1f_1 = \frac{1}{2π*R_4*C_1} f2=12π∗R3∗C2f_2 = \frac{1}{2π*R_3*C_2}

有源滤波器的应用