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一運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)介
放大器(簡(jiǎn)稱“運(yùn)放”)是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。運(yùn)算放大器是一個(gè)內(nèi)含多級(jí)放大電路的電子集成電路。分別是輸入級(jí)，中間級(jí)，發(fā)大級(jí)還有偏置電路。
紅色綠色藍(lán)色分別是輸入級(jí)，中間級(jí)和輸出級(jí)。輸入級(jí)采用具有很強(qiáng)零點(diǎn)漂移抑制能力的差動(dòng)放大電路，中間級(jí)常采用爭(zhēng)議較高的共發(fā)射級(jí)放大電路，輸出級(jí)一般采用帶負(fù)載能力很強(qiáng)的功率放大電路，偏置電路的作用是為各級(jí)放大電路提供了工作電壓。
二放大器的特點(diǎn)
一個(gè)理想的運(yùn)算放大器必須具備下列特性：
1.無限大的輸入阻抗(Zin=∞)：理想的運(yùn)算放大器輸入端不容許任何電流流入，即上輸入信號(hào)V+與V-兩端點(diǎn)的電流信號(hào)恒為零，亦即輸入阻抗無限大。
2.趨近于零的輸出阻抗(Zout=0)：理想運(yùn)算放大器的輸出端是一個(gè)完美的電壓源，無論流至放大器負(fù)載的電流如何變化，放大器的輸出電壓恒為一定值，亦即輸出阻抗為零。
3.無限大的開回路增益(Ad=∞)：理想運(yùn)算放大器的一個(gè)重要性質(zhì)就是開回路的狀態(tài)下，輸入端的差動(dòng)信號(hào)有無限大的電壓增益，這個(gè)特性使得運(yùn)算放大器十分適合在實(shí)際應(yīng)用時(shí)加上負(fù)反饋組態(tài)。
4.無限大的共模抑制比(CMRR=∞)：理想運(yùn)算放大器只能對(duì)V+與V-兩端點(diǎn)電壓的差值(差分信號(hào))有反應(yīng)，亦即只放大V + ? V ? 的部份。對(duì)于兩輸入信號(hào)的相同的部分(共模信號(hào))將完全忽略不計(jì)。
什么是差分信號(hào)和共模信號(hào)。共模信號(hào)：雙端輸入時(shí)，兩個(gè)信號(hào)相同。差模信號(hào)：雙端輸入時(shí)，兩個(gè)信號(hào)的相位相差180度。
三放大器的主要參數(shù)
(1)共模輸入電阻
該參數(shù)表示運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，輸入共模電壓范圍與該范圍內(nèi)偏置電流的變化量之比。
(2)直流共模抑制
該參數(shù)用于衡量運(yùn)算放大器對(duì)作用在兩個(gè)輸入端的相同直流信號(hào)的抑制能力。
(3)交流共模抑制
CMRAC用于衡量運(yùn)算放大器對(duì)作用在兩個(gè)輸入端的相同交流信號(hào)的抑制能力，是差模開環(huán)增益除以共模開環(huán)增益的函數(shù)。
(4)增益帶寬積
增益帶寬積是一個(gè)常量，定義在開環(huán)增益隨頻率變化的特性曲線中以-20dB/十倍頻程滾降的區(qū)域。
(5)輸入偏置電流
該參數(shù)指運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)流入輸入端的平均電流。
(6)偏置電流溫漂
該參數(shù)代表輸入偏置電流在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的變化量。TCIB通常以pA/°C為單位表示。
(7)輸入失調(diào)電流
該參數(shù)是指流入兩個(gè)輸入端的電流之差。
(8)輸入失調(diào)電流溫漂(TCIOS)
該參數(shù)代表輸入失調(diào)電流在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的變化量。TCIOS通常以pA/°C為單位表示。
(9)差模輸入電阻
該參數(shù)表示輸入電壓的變化量與相應(yīng)的輸入電流變化量之比，電壓的變化導(dǎo)致電流的變化。在一個(gè)輸入端測(cè)量時(shí)，另一輸入端接固定的共模電壓。
(10)輸出阻抗
該參數(shù)是指運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，輸出端的內(nèi)部等效小信號(hào)阻抗。
(11)輸出電壓擺幅
該參數(shù)是指輸出信號(hào)不發(fā)生箝位的條件下能夠達(dá)到的最大電壓擺幅的峰峰值，VO一般定義在特定的負(fù)載電阻和電源電壓下。
(12)功耗
表示器件在給定電源電壓下所消耗的靜態(tài)功率，Pd通常定義在空載情況下。
(13)電源抑制比
該參數(shù)用來衡量在電源電壓變化時(shí)運(yùn)算放大器保持其輸出不變的能力，PSRR通常用電源電壓變化時(shí)所導(dǎo)致的輸入失調(diào)電壓的變化量表示。
(14)轉(zhuǎn)換速率
該參數(shù)是指輸出電壓的變化量與發(fā)生這個(gè)變化所需時(shí)間之比的最大值。SR通常以V/μs為單位表示，有時(shí)也分別表示成正向變化和負(fù)向變化。
(15)電源電流
該參數(shù)是在指定電源電壓下器件消耗的靜態(tài)電流，這些參數(shù)通常定義在空載情況下。
(16)單位增益帶寬
該參數(shù)指開環(huán)增益大于1時(shí)運(yùn)算放大器的最大工作頻率。
(17)輸入失調(diào)電壓
該參數(shù)表示使輸出電壓為零時(shí)需要在輸入端作用的電壓差。
(18)輸入失調(diào)電壓溫漂(TCVOS)
該參數(shù)指溫度變化引起的輸入失調(diào)電壓的變化，通常以u(píng)V/°C為單位表示。
(19)輸入電容
CIN表示運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)任何一個(gè)輸入端的等效電容(另一輸入端接地)。
(20)輸入電壓范圍
該參數(shù)指運(yùn)算放大器正常工作(可獲得預(yù)期結(jié)果)時(shí)，所允許的輸入電壓的范圍，VIN通常定義在指定的電源電壓下。
(21)輸入電壓噪聲密度(eN)
對(duì)于運(yùn)算放大器，輸入電壓噪聲可以看作是連接到任意一個(gè)輸入端的串聯(lián)噪聲電壓源，eN通常以 nV / 根號(hào)Hz 為單位表示，定義在指定頻率。
(22)輸入電流噪聲密度(iN)
對(duì)于運(yùn)算放大器，輸入電流噪聲可以看作是兩個(gè)噪聲電流源，連接到每個(gè)輸入端和公共端，通常以 pA / 根號(hào)Hz 為單位表示，定義在指定頻率。
(23)理想運(yùn)算放大器參數(shù)
差模放大倍數(shù)、差模輸入電阻、共模抑制比、上限頻率均無窮大;輸入失調(diào)電壓及其溫漂、輸入失調(diào)電流及其溫漂，以及噪聲均為零。
四放大器的工作狀態(tài)
集成運(yùn)算放大器的工作狀態(tài)有兩種，線性狀態(tài)和非線性狀態(tài)，當(dāng)給集成運(yùn)算放大器加上負(fù)反饋電路時(shí)，他就工作在線性狀態(tài)，如果給集成運(yùn)算放大器加正反饋電路或當(dāng)其在開環(huán)工作時(shí)，他就工作在非線性狀態(tài)。
1.集成運(yùn)算放大器的線性運(yùn)用
工作在線性狀態(tài)的集成運(yùn)算放大器有以下特點(diǎn)
(1)具有虛斷特性及流入和流出輸入端的電流都為0a，I-=I+=0A。
(2)具有虛短的特性及兩個(gè)輸入端的電壓相等,U+=U-。
下面說一下幾種常見的電路。
A.反相比例放大器
電壓放大倍數(shù)A=-(R1/R3)*U-=-10
B.同相比例放大器
電壓放大倍數(shù)A=1+R5/R6=11
C.加法器
Uout=U1+U2+U3，注意這里的反饋電阻要調(diào)成同樣的大小。
D.減法器
這里電阻同樣也是要取大小一樣的電阻值。
Uout=U±U-。
2.集成運(yùn)算放大器的非線性運(yùn)用
當(dāng)集成運(yùn)算放大器處于開環(huán)和正反饋時(shí)，它會(huì)工作在非線性狀態(tài)，工作在非線性狀態(tài)的集成運(yùn)算放大器具有以下兩個(gè)特點(diǎn)。
(1)當(dāng)同相輸入端電壓大于反向輸入端電壓時(shí)，輸出電壓為高電平
(2)當(dāng)同相輸入端電壓小于反向輸入端電壓時(shí)，輸出電壓為低電平
A.電壓比較器
當(dāng)正相輸入端的電壓大于3V時(shí)，輸出端電平為高。
B.電壓比較器
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論