集成運算放大器的分類及參數(shù)

　　集成運算放大器簡稱集成運放，是一種集成化的高增益的多級直接耦合放大器。其內(nèi)部包含數(shù)百個晶體管、電阻、電容，它通常由輸入級、中間級、輸出級、偏置電路4部分組成，如圖3-7所示。

　　常見的封裝形式有金屬殼封裝、菱形金屬殼封裝、扁平式封裝、雙列直插式封裝等形式，如圖3-8所示。較常用的是雙列直插式封裝的集成運放。集成運放的電路圖形符號如圖3-9所示。有兩個輸入端和一個輸出端，此外還有正、負電源輸入端、外接補償電路端、調(diào)零端、相位補償端、公共接地端及其他附加端等。

　　1.集成運算放大器的分類

　　按集成運算放大器的參數(shù)來分，集成運算放大器的分類如圖3-10所示，其詳細解釋如下。

　?。╨）通用型運算放大器。這類器件的主要特點是價格低廉，產(chǎn)品量大面廣，其性能指標(biāo)適合于一般性使用。它們是目前應(yīng)用最為廣泛的集成運算放大器。常見的有υA741（通用單運放）、I_M358（雙運放）、LM324（四運放）及以場效應(yīng)晶體管為輸入級的IF356。

　?。?）高阻型運算放大器。這類器件的特點是通常采用結(jié)型場效應(yīng)晶體管構(gòu)成差分輸入級，或為JFET-MT和MOSFET-BJT兼容，或全為MOS集成運放，所以輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小，一般Rid為109～1012Ω，IiB為幾皮安到幾十皮安。對于場效應(yīng)晶體管與雙極型管兼容的單運放，由于用場效應(yīng)晶體管代替橫向PNP管，因而不僅提高了輸入阻抗，而且還兼有高速、寬帶、低噪聲的優(yōu)點，但場效應(yīng)晶體管的輸入級失調(diào)電壓一般較大。常見的集成器件有CF356、CF355、IF347（四運放）及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。

　?。?）低失調(diào)低溫漂運算放大器。這類器件的主要特點是增益和共模抑制比很高（一般為lOOdB），而輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流、溫漂以及噪聲又很小。目前常用的高精度低失調(diào)低溫漂運算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOS-FET組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICI_7650等。

　?。?）高速型運算放大器。這類器件的主要特點是具有高轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)。常見的有LM318、UA715等。

　?。?）低功耗運算放大器。這類器件主要是低電源供電、低功率消耗。常見的有TI022C、TI-060C等。

　?。?）高壓大功率型運算放大器。這類器件的主要特點是不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流。常見的有D41集成運放（電源電壓可達±150V）、υA791集成運放（輸出電流可達IA）。

　　21成運算放大器的參數(shù)

　　集成運放放大器的參數(shù)很多，主要的有電源電壓范圍、最大允許功耗PM、單位增益帶寬fc、轉(zhuǎn)換速率SR和輸入阻抗Zi等。

　?。?）電源電壓范圍。電源電壓范圍是指集成運放正常工作所需要的直流電源電壓的范圍。通常集成運放需要對稱的正、負雙電源供電，也有部分集成運放可 以在單電源情況下工作，如圖3-11所示。

　?。?）最大允許功耗。最大允許功耗PM是指集成運放在正常工作情況下所能承受的最大耗散功率。使用中不應(yīng)使集成運放的功耗超過PM。

　?。?）單位增益帶寬。單位增益帶寬fc是指集成運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)A=1（OdB）時所對應(yīng)的頻率，如圖3-12所示。一般通用型運放的^約1MHz，寬帶和高速運放的fc可達IOMHz以上，應(yīng)根據(jù)需要選用。

　?。?）轉(zhuǎn)換速率。轉(zhuǎn)換速率SR是指在額定負載條件下，當(dāng)輸入邊沿陡峭的大階躍信號時，集成運放輸出電壓的單位時間最大變化率（單位為V/ms），即輸出電壓邊沿的斜率，如圖3-13所示。在高保真音響設(shè)備中，選用單位增益帶寬^和轉(zhuǎn)換速率SR指標(biāo)高的集成運放效果較好。

　?。?）輸入阻抗。輸入阻抗Z是指集成運放工作于線性區(qū)時，輸入電壓變化量與輸入電流變化量的比值。采用雙極型晶體管作輸入級的集成運放，其輸入阻抗Z．通常為數(shù)兆歐；采用場效應(yīng)晶體管作輸入級的集成運放，其輸入阻抗Zi可達1012Ω。

　　三成運算放大器的選用

　　在滿足給定輸入、負載、精度及環(huán)境要求的條件下，盡可能選用市場供應(yīng)貨源充足、通用型、低成本的運放。

　　根據(jù)集成運放的選用原則，要善于分析實際使用條件，正確選擇合適的運放，做到經(jīng)濟合理。在選用運放時，必須首先考慮下面一些問題。

　?。?）輸入信號的性質(zhì)。

　　1）信號源的等效內(nèi)阻（內(nèi)阻很大，可等效為電流源；內(nèi)阻很小，可等效為電壓源。有無直流通路，等效內(nèi)阻是否變化很大）。

　　2）信號源的幅值大小。

　　3）信號頻率高低及變化速率（直流或慢變信號，工頻或音頻范圍內(nèi)的信號，快速變化的脈沖信號等）。

　　4）信號是否含有共模信號，共模信號的幅值及頻帶。還要考慮差模信號的最大幅值。

　?。?）負載情況。

　　1）是純電阻，還是電感、電容性負載。

　　2）對輸出電壓和電流幅值的要求。

　　3）負載是懸浮的，還是一端接地或一端接電源。

　?。?）對運放的精度要求。主要是指對運放失調(diào)參數(shù)和噪聲等參數(shù)有無特殊要求。

　?。?）環(huán)境條件。

　?。?）工作溫度最大變化范圍。

　　1）環(huán)境干擾的幅值、頻率等。

　　2）能耗、體積要求。

　　針對上述要求，便可正確選擇合適的運放。在由運算放大器組成的各種系統(tǒng)中，由于應(yīng)用要求不一樣，對運算放大器的性能要求也不一樣。