運算放大器里面是什么

運算放大器種類

運算放大器按參數(shù)可分為如下幾類。

1．通用型運算放大器：就是以通用為目的而設(shè)計的。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)能適合于一般性使用。

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

3．高阻型運算放大器：特點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，用場效應(yīng)管組成運算放大器的差分輸入級。

4．高速型運算放大器：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，像通用型集成運放是不能適合于高速應(yīng)用的場合的。高速型運算放大器主要特點是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)。

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

6．高壓大功率型運算放大器：運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運算放大器中，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，集成運放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運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.可編程控制運算放大器：在儀器儀表得使用過程中都會涉及到量程得問題。為了得到固定電壓得輸出，就必須改變運算放大器得放大倍數(shù)。

運算放大器特性參數(shù)

理想運放各項技術(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。

實際運放的參數(shù)達到如下水平即可以按理想運放對待：

電壓放大倍數(shù)達到104～105倍；輸入電阻達到105Ω；輸出電阻小于幾百歐姆； 外電路中的電流遠大于偏置電流；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，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。

運算放大器的組成

集成運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基本組成部分（圖1）

輸入級是提高運算放大器質(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輸入端。

中間級主要進行電壓放大，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。

輸出級與負載相連，要求其輸出電阻低，帶負載能力強，能輸出足夠大的電壓和電流，一般由互補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，一般由各種恒流源電路構(gòu)成。

在應(yīng)用集成運算放大器時，需要知道它的幾個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。這種運算放大器需要與外電路相接的是通過7個管腳引出的。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。

集成運放內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖

運算放大器的工作原理

運算放大器具有兩個輸入端和一個輸出端，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”同樣也不能叫做負端，如果先后分別從這兩個輸入端輸入同樣的信號，則在輸出端會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特的用途，總的來說，這些特性可以綜合為兩條：

1、運算放大器的放大倍數(shù)為無窮大。

2、運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特性可以得到一些什么樣的結(jié)論。

首先，運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，輸出端就會有與正的或負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，運算放大器的輸出端就會輸出一個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，運算放大器的輸出端就會輸出一個與負電源電壓相同的電壓（如果運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，所以會減小電路的放大倍數(shù)，是一個負反饋電路，電阻Rf也叫做負反饋電阻。

還有，由于運算放大器的輸入為無窮大，所以運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，電阻兩端就不會有電壓，所以我們又可以認為在運算放大器的兩個輸人端電壓是相同的（電壓在這種情況就有點像用導(dǎo)線將兩個輸入端短路，所以我們又將這種現(xiàn)象叫做“虛短”）。

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