電子技術基礎 三 整合運算放大器及其應用

2021-10-14 18:48:08 字數 2028 閱讀 7762

積體電路按功能分為 模擬積體電路和數字積體電路。  模擬積體電路的種類很多,包括整合運算放大器、整合穩壓器、集成功率放大器、整合模擬乘法器以及各種專用積體電路。它是用來產生、放大、處理各種模擬訊號的積體電路。

一. 在各種模擬積體電路中,整合運算放大器是應用最為廣泛的器件。  整合運算放大器 簡稱「整合運放」。

整合運放按其指標、特點和應用範圍, 可分為通用型和專用型兩大類。  通用型又分為低增益(i型)、中增益(ii型)、高增益(iii型)等幾種。

專用型也有高阻抗、高速、高壓、低功耗、大功率、低漂移之分。

二. 整合運放電路中的三極體主要是使用npn型電晶體, 它不但用作放大元件, 而且還可以接成恆流源來代替大電阻。

2.1  通用型整合運算放大器的基本結構。 其結構一般由以下四部分組成。

如圖所示

2.2 運算放大器的電路符號如圖3.1.4所示, 它有兩個輸入端:  "+" 號表示同相輸入端,意思是整合運放的輸出訊號與該端所加訊號相位相同:

"-"號表示反相輸入端, 意思是整合運放的輸出訊號與該端所加訊號相位相反。 輸出端只有乙個。圖中三角形符號 表示訊號的傳輸方向, 「 ∞ 」表示理想條件。

大多數整合運算放大器需要兩個直流電源供電。

注意:  三角形表示訊號的傳輸方向

三. 整合運放的主要引數

(1) 開環差模電壓放大倍數

(2) 輸入失調電壓

(3) 輸入失調電流

(4)最大差模輸入電壓

(5)最大共模輸入電壓

(6) 差模輸入電阻

(7) 輸出電阻

(8)最大輸出電壓幅度

(9) 共模抑制比

在模擬電路中, 出現三角形表示 放大電路

採用整合運放接入適當的負反饋電路就可構成各種運算電路, 主要有比例運算、加法運算、差動運算(減法運算)和積分、微分運算等。

1 . 反相比例運算

輸入訊號ui通過電阻r1加到整合運放的反相輸入端,而輸出訊號通過電阻rf也回送到反相輸入端,rf為反饋電阻, 構成深度電壓併聯負反饋。 同相端通過電阻r2接地,  r2稱為直接 平衡電阻, 其作用是使整合運放兩輸入端的對地直流電阻相等, 從而避免運放輸入偏置電流在兩輸入端之間產生附加的差模輸入電壓, 故要求r2=r1//rf  ,

注:// 表示兩個電阻併聯的簡化的寫法,r1//rf 等價於r1 * rf /(r1+rf)

上式這裡可以這樣寫  r2 = r1*rf/(r1+rf)

根據運放輸入端"虛斷" 可得i+ = 0,故u+ =0,根據運放兩輸入端"虛短" 可得u_ = u+ =0, 因此由圖3.2.1可得:

2. 同相比例運算

可以看到, 反相有乙個接地, 同相沒有接地

理想運放 簡稱為ideal  opamp

理想運放應具有以下條件:  

(1)開環電壓放大倍數

(2) 差模輸入電阻

(3)輸出電阻

(4)共模抑制比

(5)頻寬

(6) 失調及漂移均趨於零

理想運放 識記口訣: 只有輸出電阻 和 失調及漂移趨於0, 其他4項都趨於無窮大。 

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