集成运算放大器简介

1、集成运算放大器简介目前广泛应用的型集成运算是一种高放大倍数的挺直耦合放大器。在该的输入与输出之间接入不同的反馈网络,可实现不同用途的,例如利用集成可十分便利的完成信号放大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反驳数、平方、开方等）、信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。集成运算放大器的种类十分多,可适用于不同的场合。集成运算放大器的分类根据集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。1.通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于普通性用法。例ma741（单运放）、lm358（双运放）、lm324（四运

2、放）及以为输入级的lf356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。2.高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗十分高,输入偏置十分小,普通rid（109"1012）w,iib为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用fet作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。频繁的集成器件有lf356、lf355、lf347（四运放）及更高输入阻抗的ca3130、ca3140等。3.低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是

3、希翼运算放大器的失调电压要小且不随温度的变幻而变幻。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有op-07、op-27、ad508及由组成的斩波稳零型低漂移器件icl7650等。4.高速型运算放大器在迅速a/d和d/a转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率sr一定要高,单位增益带宽bwg一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。频繁的运放有lm318、ma715等,其sr=50"70v/ms,bwg20mhz。5.低功耗型运算放大器因为电路集成化的最大优点是能使复杂电路

4、小型轻巧,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必需用法低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有tl-022c、tl-060c等,其工作电压为±2v"±18v,消耗电流为50"250ma。目前有的产品功耗已达微瓦级,例如icl7600的供电电源为1.5v,功耗为10mw,可采纳单节电池供电。6.高压大功率型运算放大器运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在一般的运算放大器中,输出电压的最大值普通仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必需要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路,

5、即可输出高电压和大电流。例如d41集成运放的电源电压可达±150v,ma791集成运放的输出电流可达1a。正确挑选集成运算放大器集成运算放大器是模拟集成电路中应用最广泛的一种器件。在由运算放大器组成的各种系统中,因为应用要求不一样,对运算放大器的性能要求也不一样。在没有特别要求的场合,尽量选用通用型集成运放,这样即可降低成本,又简单保证货源。当一个系统中用法多个运放时,尽可能选用多运放集成电路,例如lm324、lf347等都是将四个运放封装在一起的集成电路。评价集成运放性能的优劣,应看其综合性能，对于放大音频、视频等沟通信号的电路,选sr（转换速率）大的运放比较合适;对于处理微弱的直

6、流信号的电路,选用精度比较的高的运放比较合适（既失调电流、失调电压及温飘均比较小）。实际挑选集成运放时,除优值系数要考虑之外,还应考虑其他因素。例如信号源的性质,是电压源还是电流源;负载的性质,集成运放输出电压和电流的是否满足要求;环境条件,集成运放允许工作范围、工作电压范围、功耗与体积等因素是否满足要求。集成运算放大器的用法要点1.集成运放的电源供应方式集成运放有两个电源接线端+vcc和-vee,但有不同的电源供应方式。对于不同的电源供应方式,对输入信号的要求是不同的。1)对称双电源供电方式运算放大器多采纳这种方式供电。相对于公共端（地）的正电源（+e）与负电源（-e）分离接于运放的+vcc

7、和-vee管脚上。在这种方式下,可把信号源挺直接到运放的输入脚上,而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。2)单电源供电方式单电源供电是将运放的-vee管脚衔接到地上。此时为了保证运放内部单元电路具有合适的静态工作点,在运放输入端一定要加入向来流电位,3.2.1所示。此时运放的输出是在某向来流电位基础上随输入信号变幻。对于图3.2.1沟通放大器,静态时,运算放大器的输出电压近似为vcc/2,为了隔离掉输出中的直流成分接入c3。图3.2.1运算放大器单电源供电电路2.集成运放的调零问题因为集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响,当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时,输出往往不等于零。为了提

8、高电路的运算精度,要求对失调电压和失调电流造成的误差举行补偿,这就是运算放大器的调零。常用的调零办法有内部调零和外部调零,而对于没有内部调零端子的集成运放,要采纳外部调零办法。下面以ma741为例,图3.2.2给出了常用调零电路。图3.2.2(a)所示的是内部调零电路;图（b）是外部调零电路。3.集成运放的自激振荡问题运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器,在接成深度负反馈条件下,很简单产生自激振荡。为使放大器能稳定的工作,就需外加一定的频率补偿网络,以消退自激振荡。图3.2.3是相位补偿的用法电路。图3.2.2运算放大器的常用调零电路 图3.2.3运算放大器的自激消退另外,防止通过电源内阻造

9、成低频振荡或高频振荡的措施是在集成运放的正、负供电电源的输入端对地一定要分离加入一电解电容（10mf）和一高频滤波电容（0.01mf"0.1mf）。3.2.3所示。集成运放的庇护问题集成运放的平安庇护有三个方面：电源庇护、输入庇护和输出庇护。1)电源庇护。电源的常见故障是电源极性接反和电压跳变。电源反接庇护和电源电压突变庇护电路见图 3.2.4（a）、(b)所示。对于性能较差的电源,在电源接通和断开眨眼,往往浮现电压过冲。图(b)中采纳fet电流源和稳压管钳位庇护,稳压管的稳压值大于集成运放的正常工作电压而小于集成运放的最大允许工作电压。fet管的电流应大于集成运放的正常工作电流。2)输入庇护。集成运放的输入差模电压过高或者输入共模电压过高（超出该集成运放的极限参数范围）,集成运放也会损坏。图3.2.5 所示是典型的输入庇护电路。图3.2.4集成运放电源庇护电路 图3.2.5集成运放输入庇护电路3)输出庇护。当集成运放过载或输出端短路时,若