什么是集成运算放大器如何正确使用

什么是集成运算放大器如何正确使用集成运算放大器 简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。自从 年美国仙童公司研制出第一个单片集成运算放大器U 以来，集成运算放大器得到了广泛的应用，它已成为线性集成电路中品种和数量最多的一类。国标统一命名法规定，集成运算放大器各个品种的型号有字母和阿拉伯数字两大部分组成。字母在首部，统一采用两个字母，表示国标，表示线性放大器，其后的数字表示集成运算放大器的类型。它的增益高可达 ，输入电阻大几十千欧至百万兆欧，输出电阻低几十欧，共模抑制比高 ，失调与飘移小，而且还具有输入电压为零时输出电压亦为零的特点，适用于正，负两种极性信号的输入和输出。模拟集成电路一般是由一块厚约 的型硅片制成，这种硅片是集成电路的基片。基片上可以做出包含有数十个或更多的或、电阻和连接导线的电路。运算放大器除具有、输入端和输出端外，还有、电源供电端、外接补偿电路端、调零端、相位补偿端、公共接地端及其他附加端等。它的闭环放大倍数取决于外接反馈电阻，这给使用带来很大方便 。集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合放大器，主要由输入、中间、输出三部分组成。输入部分是差动放大电路，有同相和反相两个输入端前者的电压变化和输出端的电压变化方向一致，后者则相反。中间部分提供高电压放大倍数，经输出部分传到负载。它的引出端子和功能如图所示。其中调零端外接电位器，用来调节使输入端对地电压为零或某一预定值时，输出端对地电压也为零或另一个预定值）补偿端外接电容器或阻容电路，以防止工作时产生自激振荡有些集成运算放大器不需要调零或补偿）供电电源通常接成对地为正或对地为负的形式，而以地作为输入、输出和电源的公共端。表征集成运算放大器性能的参数有 多个，常用的有以下种。1开环差模电压放大倍数：简称开环增益，表示运算放大器本身的放大能力。一般为 ~ 倍0、输入失调电压:表示静态时输出端电压偏离预定值的程度。一般为~ 折合到输入端）、单位增益带宽:表示差模电压放大倍数下降到时的频率。般在左右。般在、转换速率又称压摆率：表示运算放大器对突变信号的适应能力。一般在 M左右。5输出电压和电流：表示运放的输出能力。一般输出电压峰值至峰值要比电源电压低~，短路电流在 左右。TOC\o"1-5"\h\z6静态功耗：表示无信号条件下运放的耗电。当电源电压为士时，静态功耗双极型晶体管一般为~ ,场效应管一般为 W、输入失调电压温度系数:表示温度变化对失调电压的影响。一般为~M℃折合到输入端）8输入偏置电流：表示输入端向外界索取电流的^^。双极型晶体管一般为~ ,场效应管一般为 。9输入失调电流：表示流经两个输入端电流的差别。双腿晶体管一般为~ ,场效应管一般小于 。0共模抑制比：表示运放对差模信号的放大倍数和对共模信号放大倍数之比。一般为~ 。按照集成运算放大器的参数分类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一般性使用。例 单运放、 双运放、 四运放及以场效应管为输入级的 都属于此种。它们是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非常高，输入偏置电流非常小，一般 ，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。常见的集成器件有 、、 四运放及更高输入阻抗的 、等。、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，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。常用的高精度、低温漂运算放大器有0 2 及由 组成的斩波稳零型低漂移器件 等。4高速型运算放大器在快速和转换器、视频放大器中，要求集成运算放大器的转换速率一定要高，单位增益带宽一定要足够大，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。常见的运放有1 等，其 ，M、低功耗型运算放大器由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便，所以随着便携式仪器应用范围的扩大，必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有、 等，其工作电压为士士，消耗电流为 0有的功耗已达微瓦级，例如 的供电电源为，功耗为 ，可采用单节电池供电。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。在普通的运算放大器中，输出电压的最大值一般仅几十伏，输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流，集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。例如 集成运放的电源电压可达士， 集成运放的输出电流可达A按外型的封装样式分类扁平式即封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在 个以上。用这种形式封装的芯片必须采用 表面安装设备技术将芯片与主板焊接起来。采用 安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。方式封装的芯片与方式基本相同。唯一的区别是一般为正方形，而既可以是正方形，也可以是长方形。扁平式单列直插式即最适合焊接， 友的最爱，因为这种封装的管脚很长，很适合 焊接，且比较坚固，不易损坏。单列直插式双列直插式即应用最广泛、最多的封装形式。绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过个。采用封装的芯片有两排引脚，需要插入到具有结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。使用 外型的以下好处：1适合在 印刷电路板上穿孔焊接，操作方便。2芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。系列中 就采用这种封装形式，缓存和早期的内存芯片也是这种封装形式 。双列直插式1集成运放的电源供给方式集成运放有两个电源接线端和，但有不同的电源供给方式。对于不同的电源供给方式，对输入信号的要求是不同的。对称双电源供电方式运算放大器多采用这种方式供电。相对于公共端地的正电源与负电源分别接于运放的 和 管脚上。在这种方式下，可把信号源直接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。单电源供电方式单电源供电是将运放的管脚连接至I」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一直流电位。此时运放的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变化。对于交流放大器，静态时，运算放大器的输出电压近似为,2了隔离掉输出中的直流成分接入电容3、集成运放的调零问题由于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进行补偿，这就是运算放大器的调零。常用的