由于早期應用于模拟計算機中,用以實現數學運算,故得名“運算放大器”。運算放大器是具有很高放大倍數的電路單元。在實際電路中,通常結合反饋網絡共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信号可以是輸入信号加、減或微分、積分等數學運算的結果。
運放是一個從功能的角度命名的電路單元,可以由分立的器件實現,也可以實現在半導體芯片當中。随着半導體技術的發展,大部分的運放是以單芯片的形式存在。運放的種類繁多,廣泛應用于電子行業當中。
運算放大器常見的封裝,主要是DIP直插跟SOP貼片的封裝。集成運算放大器廣泛應用于電子測量,自動控制,通信,計算機等各個領域。
集成運算放大器一般分為直流放大器、音頻放大器、視頻放大器三種類型。
直流放大器可對直流到低頻信号放大;
音頻放大器可對數10赫茲到數10千赫茲的低頻信号放大;
視頻放大器可對數10赫茲到數10兆赫茲的視頻信号放大。
集成運算放大器的供電方式有雙電源供電、單電源供電、單雙電源供電任選三種方式。
一個芯片上也可以同時集合多個運算放大器,所以就會出現有單運算放大器雙運算放大器,三運算放大器,四運算放大器,到八運算放大器。
電壓模式集成運算放大器是模拟電路中普遍使用的器件。
從性能指标上來看,放大器分為通用運算集成電路和專用型運算放大器兩種。
△Lm324
△NE5532
通用型運算放大器如lm358、Lm324、NE5532等等,是目前為止應用最為廣泛的集成運算放大器。UA741算是運算發大器的祖先,由美國仙童(fairchild)公司發明,從上世紀60年代流行至今,仍然是電子學科技中講解運算放大器原理的典型器件。
△UA741
專用型集成運算放大器,其特點是高精度漂移,一般用于毫伏量級或更低的微弱信号精密檢測,高精密度穩壓電源自動控制儀表中。
運算放大器的工作原理
上圖是一個最基本的運算單元内部結構圖。
它的内部原理大概就是這樣子的——它有5個引腳,分為正電源跟負電源,兩個輸入和一個輸出。
它的工作原理大概是這樣的——輸入會有兩個電壓,輸入之後就會産生一個電壓差,電壓差加在輸入電阻上面;這裡面還有一個壓控電壓源,它會把收到的一個小電壓放大G倍,這個增益是非常非常大的;然後再通過一個内部的輸出電阻輸出出去,那麼就可以得到一個被放大的電壓。
如果輸入的兩個電壓差異比較大,又沒有一個反饋的話,那麼就會形成一個電壓比較。如果上面輸入的電壓比較大的話,那就會導緻增益的結果電壓特别大,則會達到一個電壓的上限。
如果上面的電壓比下面的要小一點的話,那麼這裡就會出現一個下限的電壓值接近于負電壓的值。因此,反饋在這個電路中是非常重要的,加上反饋後,輸入的電壓就會構成一個比較正常的數學關系,這也是運放最常見的使用方法。
運算放大器的參數運算放大器的參數是非常多的,大概有十幾個。而它最主要的參數有如下幾個——
1 |
開環電壓增益:它主要是表示輸入電壓差值放大多少倍變成為輸出電壓,倍數就是電壓的增益了都是幾千幾萬。這個倍數是非常大的,越大大的話就越表示這個運算的結果越接近理想的狀态。 |
2 |
輸入失調電壓VOS |
3 |
輸入失調電流los |
4 |
輸入偏置電流 |
5 |
共校抑制比 |
6 |
壓擺率Slew rate |
7 |
建立時間Settling Time |
不同于一般集成電路的輸入輸出電壓參數,這些參數都是運算放大器特有的。
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