目 录
第 1章 运算放大器的发展史 1
1.1 爱迪生效应 1
1.2 真空管时代 1
1.2.1 真空二极管 1
1.2.2 真空三极管 2
1.2.3 真空管运算放大器 3
1.3 从晶体管到集成电路 4
1.4 集成运算放大器 4
第 2章 运算放大器的基础知识 6
2.1 晶体管 6
2.1.1 双极型晶体管 6
2.1.2 场效应管 8
2.2 理想运算放大器 9
2.3 叠加定理 10
2.4 负反馈 10
2.4.1 由理想运算放大器构成的同相比例放大电路 11
2.4.2 由理想运算放大器构成的反相比例放大电路 12
2.4.3 负反馈对放大电路性能的影响 13
2.5 运算放大器的内部结构 14
第3章 运算放大器的关键指标 18
3.1 失调电压 19
3.1.1 失调电压的来源与定义 19
3.1.2 失调电压温漂 20
3.1.3 失调电压矫正办法 21
3.1.4 实际应用中的注意事项 25
3.2 输入参数 26
3.2.1 偏置电流 26
3.2.2 失调电流 28
3.2.3 输入阻抗 29
3.2.4 共模电压范围 30
3.2.5 差分电压范围 31
3.2.6 共模电压抑制比 32
3.3 输出参数 34
3.3.1 输出电压范围 34
3.3.2 短路电流 35
3.3.3 开环输出阻抗 35
3.3.4 闭环输出阻抗 36
3.4 电源参数 37
3.4.1 静态电流 37
3.4.2 供电电源 37
3.4.3 电源抑制比 38
3.4.4 旁路电容 39
3.5 开环增益、闭环增益和环路增益 39
3.5.1 开环增益 39
3.5.2 闭环增益和环路增益 40
3.6 频率参数 42
3.6.1 单位增益带宽 42
3.6.2 增益带宽积 43
3.6.3 压摆率和全功率带宽 44
3.6.4 建立时间 45
3.6.5 总谐波失真加噪声 45
3.7 噪声 46
3.7.1 噪声的有效值和峰峰值 47
3.7.2 多个噪声源的有效值 48
3.7.3 噪声谱密度和噪声电压 48
3.7.4 噪声的分类 49
3.7.5 噪声的颜色 50
3.7.6 等效噪声带宽 51
3.7.7 1/f噪声计算 53
3.7.8 运算放大器噪声计算 53
3.7.9 运算放大器噪声计算实例 55
3.8 热性能参数 57
3.8.1 结到环境热阻 57
3.8.2 结到外壳（顶部）热阻 58
3.8.3 结到外壳（底部）热阻 58
3.8.4 结到电路板热阻 58
3.8.5 结到顶部特征参数 59
3.8.6 结到电路板特征参数 59
3.8.7 热阻和热特征参数的使用 59
3.9 静电放电 59
3.9.1 静电放电的由来和影响 59
3.9.2 人体模型 60
3.9.3 器件充电模型 60
3.9.4 机器模型 61
3.9.5 运算放大器的ESD 61
第4章 运算放大器的环路稳定性 63
4.1 运算放大器的不稳定现象 63
4.2 环路稳定性基础 64
4.2.1 负反馈放大电路的稳定性判定依据 64
4.2.2 波特图 66
4.2.3 AOL和1/β 闭合速度 67
4.2.4 相位裕度和增益裕度 68
4.2.5 相位裕度和超调量 69
4.2.6 交流反馈环路断开法 73
4.3 单位增益跟随器电路环路稳定性 75
4.3.1 单位增益跟随器电路的不稳定现象 75
4.3.2 单位增益跟随器电路的稳定性理论分析 77
4.3.3 单位增益跟随器稳定性补偿之隔离电阻 79
4.3.4 单位增益跟随器稳定性补偿之双反馈 82
4.4 比例放大电路环路稳定性 83
4.4.1 比例放大电路的不稳定现象 83
4.4.2 比例放大电路的稳定性理论分析 85
4.4.3 比例放大电路稳定性补偿之隔离电阻（RISO） 86
4.4.4 比例放大电路稳定性补偿之双反馈 89
4.4.5 比例放大电路稳定性补偿之反馈电容（C f） 90
4.4.6 比例放大电路稳定性补偿之噪声增益 94
4.4.7 比例放大电路稳定性补偿总结 98
第5章 运算放大器的典型电路 99
5.1 基本电路 99
5.1.1 跟随器电路 99
5.1.2 反相比例放大电路 100
5.1.3 反相比例求和电路 101
5.1.4 同相比例放大电路 101
5.1.5 差分比例放大电路 102
5.1.6 积分器电路 110
5.1.7 微分电路 113
5.2 电流检测电路 122
5.2.1 光电二极管电流检测的跨阻放大器电路 122
5.2.2 低边单向电流检测电路 124
5.2.3 低边双向电流检测电路 125
5.2.4 高边电流检测电路 127
5.3 电压电流转换电路 127
5.3.1 运算放大器与BJT构成的低边电压电流转换电路 127
5.3.2 运算放大器与MOSFET构成的低边电压电流转换电路 128
5.3.3 运算放大器与BJT构成的高边电压电流转换电路 128
5.3.4 运算放大器与MOSFET构成的高边电压电流转换电路 129
5.4 整流器电路 129
5.4.1 半波整流器电路 129
5.4.2 全波整流器电路（绝对值电路） 130
5.4.3 精密二极管电路 131
5.4.4 精密钳位电路 132
第6章 特殊功能放大器 133
6.1 仪表放大器 133
6.1.1 双运算放大器仪表放大器 133
6.1.2 三运算放大器仪表放大器 134
6.2 比较器 135
6.2.1 比较器基础 135
6.2.2 具有迟滞功能的同相比较电路 136
6.2.3 具有迟滞功能的反相比较电路 137
6.2.4 张弛振荡器电路 139
6.2.5 将运算放大器用于比较器 140
6.3 对数放大器 141
6.4 跨导放大器 143
6.5 跨阻放大器 143
6.6 电流反馈运算放大器 144
第7章 基于运算放大器的模拟滤波器设计 145
7.1 滤波器基础 145
7.1.1 模拟滤波器的实现方法 145
7.1.2 模拟滤波器的分类 146
7.1.3 模拟滤波器的关键频率点 147
7.1.4 二阶低通滤波器 147
7.1.5 二阶高通、带通、带阻、全通滤波器 150
7.2 基于运算放大器的低通滤波器 151
7.2.1 Sallen-Key型单位增益低通滤波器 151
7.2.2 Sallen-Key型同相比例放大低通滤波器 152
7.2.3 Sallen-Key型低通滤波器的高频馈通现象 152
7.2.4 MFB型低通滤波器 154
7.3 基于运算放大器的高通滤波器 155
7.3.1 Sallen-Key型单位增益高通滤波器 155
7.3.2 Sallen-Key型同相比例放大高通滤波器 155
7.3.3 MFB型高通滤波器 156
7.4 基于运算放大器的带通滤波器 156
7.4.1 双频点带通滤波器 157
7.4.2 单频点带通滤波器 157
7.5 基于运算放大器的带阻滤波器 161
7.5.1 双频点带阻滤波器 161
7.5.2 单频点带阻滤波器（陷波器） 161
7.6 基于运算放大器的全通滤波器 166
第8章 运算放大器应用案例 168
8.1 开环自激振荡磁通门电流传感器 168
8.1.1 基本原理和结构 168
8.1.2 自激振荡电路原理分析 169
8.1.3 低通滤波器电路 171
8.1.4 电流传感器设计理论步骤 173
8.1.5 实际的电流传感器参数设计 173
8.1.6 器件选型和仿真 175
8.2 新能源汽车中的绝缘检测 179
8.2.1 绝缘检测的应用场景 179
8.2.2 新能源汽车中绝缘检测典型电路原理 180
8.2.3 新能源汽车绝缘检测电路仿真 183
8.3 三运算放大器构建自举高输出电压扩展 185
8.3.1 高输出电压扩展应用背景 185
8.3.2 三运算放大器自举电压扩展基本原理 185
8.3.3 三运算放大器自举电压扩展电路仿真 186
8.4 电机控制系统中的压摆率限制电路 187
8.4.1 压摆率限制电路应用背景 187
8.4.2 压摆率限制电路基本原理 187
8.4.3 压摆率限制电路仿真 188
8.4.4 压摆率限制电路稳定性分析 189
8.5 远距离被动红外传感器调理电路 194
8.5.1 被动红外传感器应用背景 194
8.5.2 远距离被动红外传感器调理电路原理 194
8.5.3 远距离被动红外传感器调理电路仿真 195
参考文献 196
