運(yùn)算放大器種類

運(yùn)算放大器按參數(shù)可分為如下幾類。

1．通用型運(yùn)算放大器：就是以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。

2．低溫漂型運(yùn)算放大器：在精密儀器、弱信號檢測等自動(dòng)控制儀表中，總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運(yùn)算放大器就是為此而設(shè)計(jì)的。

3．高阻型運(yùn)算放大器：特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小，一般rid＞1GΩ~1TΩ，IB為幾皮安到幾十皮安。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn)，用場效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級。

4．高速型運(yùn)算放大器：在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中，要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR一定要高，單位增益帶寬BWG一定要足夠大，像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場合的。高速型運(yùn)算放大器主要特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)。

5．低功耗型運(yùn)算放大器：由于電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便，所以隨著便攜式儀器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運(yùn)算放大器相適用。

6．高壓大功率型運(yùn)算放大器：運(yùn)算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運(yùn)算放大器中，輸出電壓的最大值一般僅幾十伏，輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流，集成運(yùn)放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運(yùn)算放大器外部不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流。

7.可編程控制運(yùn)算放大器：在儀器儀表得使用過程中都會(huì)涉及到量程得問題。為了得到固定電壓得輸出，就必須改變運(yùn)算放大器得放大倍數(shù)。

運(yùn)算放大器特性參數(shù)

理想運(yùn)放各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)具體如下：

1．開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod = ∞；

2．輸入電阻Rid = ∞；輸出電阻Rod =0

3．輸入偏置電流IB1=IB2=0；

4．失調(diào)電壓UIO 、失調(diào)電流IIO 、失調(diào)電壓溫漂 、失調(diào)電流溫漂 均為零；

5．共模抑制比CMRR = ∞；

6．-3dB帶寬fH = ∞；

7．無內(nèi)部干擾和噪聲。

實(shí)際運(yùn)放的參數(shù)達(dá)到如下水平即可以按理想運(yùn)放對待：

電壓放大倍數(shù)達(dá)到104～105倍；輸入電阻達(dá)到105Ω；輸出電阻小于幾百歐姆； 外電路中的電流遠(yuǎn)大于偏置電流；失調(diào)電壓、失調(diào)電流及其溫漂很小，造成電路的漂移在允許范圍之內(nèi)，電路的穩(wěn)定性符合要求即可；輸入最小信號時(shí)，有一定信噪比，共模抑制比大于等于60dB；帶寬符合電路帶寬要求即可。

運(yùn)算放大器的組成

集成運(yùn)算放大器的電路可分為輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四個(gè)基本組成部分（圖1）

輸入級是提高運(yùn)算放大器質(zhì)量的關(guān)鍵部分，要求其輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號。輸入級都采用差分放大電路，它有同相和反相兩個(gè)輸入端。

中間級主要進(jìn)行電壓放大，要求它的電壓放大倍數(shù)高，一般由共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。

輸出級與負(fù)載相連，要求其輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，能輸出足夠大的電壓和電流，一般由互補(bǔ)對稱電路或射極輸出器構(gòu)成。

偏置電路的作用是為上述各級電路提供穩(wěn)定和合適的偏置電流，決定各級的靜態(tài)工作點(diǎn)，一般由各種恒流源電路構(gòu)成。

在應(yīng)用集成運(yùn)算放大器時(shí)，需要知道它的幾個(gè)管腳的用途以及放大器的主要參數(shù)，至于它的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如何一般是無關(guān)緊要的。集成運(yùn)算放大器可用圖2的符號來表示。圖中所示的是F007（5G24）集成運(yùn)算放大器的外形、管腳和符號圖。它有雙列直插式［圖2a］和圓殼式［圖2b］兩種封裝。這種運(yùn)算放大器需要與外電路相接的是通過7個(gè)管腳引出的。各管腳的功能是：

1，5——外接調(diào)零電位器（通常為10KΩ）的兩個(gè)端子。

2——反相輸入端。由此端接輸入信號，則輸出信號和輸入信號是反相的（或兩者極性相反）。

3——同相輸入端。由此端接輸入信號，則輸出信號和輸入信號是同相的（或兩者極性相同）。

4——負(fù)電源端。接-15V穩(wěn)壓電源。

6——輸出端。

7——正電源端。接+15V穩(wěn)壓電源。

8——空腳。

集成運(yùn)放內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖

運(yùn)算放大器的工作原理

運(yùn)算放大器具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，如圖3-1所示，其中標(biāo)有“+”號的輸入端為“同相輸入端”而不能叫做正端），另一只標(biāo)有“一”號的輸入端為“反相輸入端”同樣也不能叫做負(fù)端，如果先后分別從這兩個(gè)輸入端輸入同樣的信號，則在輸出端會(huì)得到電壓相同但極性相反的輸出信號：輸出端輸出的信號與同相輸人端的信號同相，而與反相輸入端的信號反相。

運(yùn)算放大器所接的電源可以是單電源的，也可以是雙電源的，如圖3-1所示。運(yùn)算放大器有一些非常有意思的特性，靈活應(yīng)用這些特性可以獲得很多獨(dú)特的用途，總的來說，這些特性可以綜合為兩條：

1、運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為無窮大。

2、運(yùn)算放大器的輸入電阻為無窮大，輸出電阻為零。

現(xiàn)在我們來簡單地看看由于上面的兩個(gè)特性可以得到一些什么樣的結(jié)論。

首先，運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為無窮大，所以只要它的輸入端的輸入電壓不為零，輸出端就會(huì)有與正的或負(fù)的電源一樣高的輸出電壓本來應(yīng)該是無窮高的輸出電壓，但受到電源電壓的限制。準(zhǔn)確地說，如果同相輸入端輸入的電壓比反相輸入端輸入的電壓高，哪怕只高極小的一點(diǎn)，運(yùn)算放大器的輸出端就會(huì)輸出一個(gè)與正電源電壓相同的電壓;反之，如果反相輸入端輸入的電壓比同相輸人端輸入的電壓高，運(yùn)算放大器的輸出端就會(huì)輸出一個(gè)與負(fù)電源電壓相同的電壓（如果運(yùn)算放大器用的是單電源，則輸出電壓為零）。

其次，由于放大倍數(shù)為無窮大，所以不能將運(yùn)算放大器直接用來做放大器用，必須要將輸出的信號反饋到反相輸入端（稱為負(fù)反饋）來降低它的放大倍數(shù)。如圖1-3中左圖所示，R1的作用就是將輸出的信號返回到運(yùn)算放大器的反相輸入端，由于反相輸入端與輸出的電壓是相反的，所以會(huì)減小電路的放大倍數(shù)，是一個(gè)負(fù)反饋電路，電阻Rf也叫做負(fù)反饋電阻。

還有，由于運(yùn)算放大器的輸入為無窮大，所以運(yùn)算放大器的輸入端是沒有電流輸入的——它只接受電壓。同樣，如果我們想象在運(yùn)算放大器的同相輸入端與反相輸入端之間是一只無窮大的電阻，那么加在這個(gè)電阻兩端的電壓是不能形成電流的，沒有電流，根據(jù)歐姆定律，電阻兩端就不會(huì)有電壓，所以我們又可以認(rèn)為在運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸人端電壓是相同的（電壓在這種情況就有點(diǎn)像用導(dǎo)線將兩個(gè)輸入端短路，所以我們又將這種現(xiàn)象叫做“虛短”）。

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