运算放大器(OPA)

1、概 論目 錄w 1.差動放大的基本概念w 2.差動放大器的放大模式w 3.理想的差動放大器w 4.OPA的基本概念w 5.理想的運算放大器w 6.虛接地觀念w 7.運算放大器基本電路差動放大器的基本概念 w 差動放大器(簡稱DA),為運算放大器的第一級,特別設計成兩個輸入端,加以共用射極交連特殊安排,只放大差模信號,而電路本身可自動消除共模信號w 1.相位相反的兩個輸入信號指真正信號，稱差模信號Vd .(要全力放大)w 2.相位相同的兩個輸入信號，指雜訊，稱共模信號Vc(要全力拒斥)共模信號及差模信號 w Vi1Vc +1/2Vd-（1）Vi2Vc -1/2Vd-（2）w 由(1)(2)得 V

2、dVi1Vi2w (1)(2) /2得 Vc(Vi1+Vi2）2Vc Vd Ac Adw 共模信號Vc :即雜訊,相位相同之部份。 w 差模信號Vd:欲放大之信號,相位相反之部份。w 共模增益Ac:理想差動放大是不放大Vc,理想值Ac=0 w 差模增益Ad:理想差動放大只放大Vd,所以Ad越大越好。w 差動放大器總輸出電壓Vo=AdVd+AcVcCMRR的定義w CMRR定義為差模增益Ad與共模增益Ac之比值。w CMRR Ad/Ac 理想的CMRR值是無限大。w CMRR值越大表示排除雜訊能力越強w CMRR的值若以dB計算,則dB20LogCMRRw 理想的差動放大器 是： Ac0，CMR

3、R=，VoAdVd 差動放大器的放大方式1.同邊：倒相放大2.對邊：同相放大差動放大器會排斥同相位的共模訊號 差動放大器會放大反相位的差模訊號差動放大器會排斥同相位的共模訊號 差動放大器會放大反相位的差模訊號運算放大器（OP AMP）是什麼 w 運算放大器,簡稱OPA,為一種具有高增益的差動放大器,利用電壓回授來穩定電壓增益。w 所謂“運算”,意謂放大器可應用來操作許多數學運算,如加、滅、乘、除、反相、微積分等。w 它具有兩個電源端(Vcc及VCC) 兩個輸入端,+為非反相輸入端,-為反相輸入端、一個輸出端Vo。 運算放大器的符號w 信號由反相輸入端輸入時,輸出信號與輸入訊號相位相反。 w 信

4、號由非反相輸入端輸入時,輸出信號與輸入訊號相位相同。 理想運算放大器的特性 w 輸入阻抗無限大, 即輸入電流Ii0。w 輸出阻抗為零。 w 頻帶寬度無限大。w 差動輸入時,共模拒斥比(CMRR)無限大。 w 電壓增益Av無限大。 w 輸入抵補電壓為0。 w 特性不受溫度影響。 運算放大器之外觀(a)金屬殼包裝(T0-5型)。 (b)平行雙排八腳包裝(DIP型)。 虛接地觀念 w 虛接地的觀念就是等電位的觀念,因為理想運算放大器的輸入阻抗是,所以沒有電流流入,亦即兩輸入端之間沒有電位差, 因此我們認為這兩端間的電位是相同的。所以稱為“虛接地”好像接地一樣。w 用電壓思考,沒有電位差。兩腳同電位。

5、w 用電流思考,流不進來也流不出去。 要牢記反向放大器 w 若輸入電阻為R1，回授電阻為Rf，則w Av= (Rf /R1)w 輸出電壓Vo=AvV1非反相放大器 w 若輸入電阻為R1,回授電阻為Rf，則其電壓增益為 Av=1(Rf/R1) 輸出電壓VOAvV1 加法器 w 如其輸入電阻等於回授電阻,即Rl = R2 =.= Rf w 輸出電壓為Vo=(V1V2V3.Vn)。w 如輸入電阻不等於回授電阻,即RlR2 . Rfw 輸出電壓為個別反相放大再相加。 減法器 w 如R1=R2,Rf=R3w 輸出電壓VO為其輸入電壓之差 w Vo=V2-V1w 如R1R2,RfR3w 按三步驟進行比較器依參考電壓之不同可分為: 窗形比較器 w 使用兩個比較器連接兩個參考電壓Vu,VL而成w 主要用來檢視輸入電壓Vi是否介於兩參考電壓之間VuViVL電壓隨耦器 w 電壓增益為1,具有隔離及緩衝作用，Av1w 輸出電壓VOV1 w 是同相放大器的延伸應用 運算放大器其他應用電