运算放大年夜器及其应用


集成运算放大年夜电路是一个高性能的直接耦合多级放大年夜电路,因首先用于于旗号暗号放大年夜和仿真运算(加法,减法  乘法,除法,积分等),故而得名。后来被遍及用于旗号暗号措置,旗号暗号变换,旗号暗号产生等各方面,是以在丈量,节制和电子仪器仪表中据有十分首要的地位。



(一) 根底组成



1.输入级:采用具有恒流源的差动放大年夜电路,工作在小电流状况,输入阻抗较高。


2.中心级:总体增益主若是由中心级供给的,是以要求中心级有较高的电压放大年夜倍数。中心级一般采取带有恒流源负载的共发射极放大年夜电路,放大年夜倍数凡是在几千倍以上。


3.输出级:输出级应具有较大年夜的电压输出幅度较高的输出功率与较低的输出电阻,并设有过载庇护。


4.偏置电路:偏置电路为各级电路供给适合的静态工作点,也可以作为有源负载以提高电压增益。



(二)首要性能指标


1.  开环差模电压放大年夜倍数Ao,如100dB(105)


2.  输入失踪调电压uio及其温漂,如2~9mV;7uV/℃


3.  输入失踪调电流Iio及其温漂,如5~50nA;10pA/℃


4.  输入偏置电流Iib,如90~250nA


5.  差模输入电阻Rid,一般为几兆欧


6.  输出电阻Ro:越小声名运放的带负载能力越强


7.  共模抑制比KCMR:定义为差模放大年夜倍数与共模放大年夜倍数之比,如70dB,此值越大年夜越好。


8.  最大年夜差模输入电压Vidm:max Vcc


9.  最大年夜共模输入电压Vicm:如0~28V(Vcc=30V)


10. -3dB带宽fH和单位增益带宽fc:如fH=700KHz;fc=1MHz


11.  转换速度SR:SR=Δuo/Δt



(三)根底分解体例


抱负运算放大年夜器的首要特点


a.  开环差模电压放大年夜倍数无限大年夜


b.  输入阻抗无限大年夜


c.  输出阻抗为零


d.  有无限大年夜的带宽和转换速度


e.  共模抑制比无限大年夜


f.  当反相输入端与同相输入真个输入旗号暗号相等时输出旗号暗号为零



分解集成运放的根底法规

a.  可以认为反相输入真个电位与同相输入真个电位相等,这一概念被称为“虚短”


b.  可以认为流入反相输入端及同相输入真个电流都为零,这一概念被称为“虚断“


c.  因为“虚短“和“虚断“的概念,当运放有一个输入端经电阻接地时可以认为同相端和反相真个电位都为零,这一概念被称为“虚地“


d.  当输入端有若干个输入旗号暗号同时存在时,其输出可以等于各个输入旗号暗号分袂伶仃浸染时的输出和



(四)典型根底运算放大年夜电路

1.反相输入比例运算(放大年夜)电路

取R2=R1//Rf,拔取的原则是使反相输入端与同相输入端外接的纵贯顺路等效电阻不异。图中同相端外接纵贯顺路电阻为R2,反相输入端外接纵贯顺路等效电阻为R1与Rf的并联值,故应使R2=R1//Rf。



2.同相输入比例运算(放大年夜)电路




3.跟从电路

对同相输入比例放大年夜电路,当Rf=0(将Rf短路)或R1=无限大年夜(将R1开路)时,uo=ui。这种电路称为电压跟从电路,可以接为以下两种电路。




4.积分电路



积分漂移:

现实积分器的特征可能与抱负积分器的特征一致,其误差来历很多,如运放的开环增益有限;输入阻抗及带宽不为无限大年夜;失踪调电压与失踪调电流不为零;电容器存在漏电阻等。积分电路对不变的输入分量,因为电容器对稳态分量默示为开路特征,是以运放对稳态分量相当于开环工作状况。这时输入真个细小失踪调漂移都将致使输出真个较大年夜漂移,所以当输入旗号暗号为零时,仍会有迟缓转变的输出电压,这种现象称为积分漂移或爬行现象。为了战胜积分漂移,可在电容两端并联一个电阻,此电阻的负反馈浸染能较有用地抑制积分漂移现象。但此电阻的取值要稳重选择,不然会造成较大年夜的积分误差。要求此电阻远大于R1,取R2=R1//R3。



战胜积分漂移的积分电路


5.微分电路




适用微分电路

以下电路可以战胜输出电压对输入旗号暗号的突变过于敏感,这样可以抑制高频干扰和噪声旗号暗号的干扰。在正常频率范围内,使R2<<1/ωC1,R1>>1/ωC2,则R2及C2的影响可疏忽。而在高频景象下上述关系不存在,相反R2和C2的影响很显著,将致使运放的放大年夜倍数较着下降,从而在必定水平上抑制了干扰。




6.加法电路




7.减法电路


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