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運算放大器是什么,該如何選用?

發布時間:2022-11-30作者來源:薩科微瀏覽:2712

運算放大器(Operational Amplifier)又名:運放,內含多級放大電路的電子集成電路,是一種具有很高放大倍數的電路單元。輸入級是差分放大電路,具有高輸入電阻和抑制零點漂移能力;中間級主要進行電壓放大,具有高電壓放大倍數,一般由共射極放大電路構成;輸出極與負載相連,具有帶載能力強、低輸出電阻特點。
運算放大器、比較器的圖解符號

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運算放大器的電源引腳名稱示例

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運算放大器要求的功能有高輸入電阻(阻抗)和低輸出電阻。 在下圖【電壓控制電壓源放大器模型】中,輸入電壓和輸出電壓的關系如以下公式所示。

電壓控制電壓源放大器模型

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信號電壓Vs是通過電阻分壓由信號源電阻Rs和運算放大器的輸入電阻Ri分壓而得,因此衰減的信號被輸入運算放大器。
但是,當Ri遠遠大于Rs(Ri=∞)時,公式的第1項可視作近似于1、Vs=Vi
關于以下第2項,放大了的輸入電壓AvVi被運算放大器的輸出電阻Ro和負載電阻RL分壓輸出。
此時,當Ro遠遠小于RL(Ro=0)時,第2項可近似于1,信號可在不衰減的狀態下輸出。
這樣的運算放大器被稱為理想運算放大器。
一般希望運算放大器具有高輸入電阻、低輸出電阻,盡量設計為接近理想運算放大器的電路結構。

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信號電壓Vs是通過電阻分壓由信號源電阻Rs和運算放大器的輸入電阻Ri分壓而得,因此衰減的信號被輸入運算放大器。
但是,當Ri遠遠大于Rs(Ri=∞)時,公式的第1項可視作近似于1、Vs=Vi
關于以下第2項,放大了的輸入電壓AvVi被運算放大器的輸出電阻Ro和負載電阻RL分壓輸出。
此時,當Ro遠遠小于RL(Ro=0)時,第2項可近似于1,信號可在不衰減的狀態下輸出。
這樣的運算放大器被稱為理想運算放大器。
一般希望運算放大器具有高輸入電阻、低輸出電阻,盡量設計為接近理想運算放大器的電路結構。

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運算放大器按其放大率放大引腳間的電壓差,因此輸出電壓表示如下。

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當運算放大器的開放增益Av足夠大時,可視為左邊近似于0、Vs=VOUT
增益較低時,公式左邊不可近似于0,這樣,輸出電壓會發生誤差。
之所以希望運算放大器有高開放增益,是因為通過該增益可盡量縮小輸出電壓誤差。
高開放增益從其他角度來看,意味著應盡量減小+輸入引腳和-輸入引腳間的電位差。即,開放增益越大,VIN+=VIN-的關系成立的可能性就越大。該+輸入引腳和-輸入引腳的電位基本相等的關系被稱為虛短、虛斷或虛擬接地。
構成負反饋電路使用時,該關系成立,可利用虛擬接地的特性設計應用電路。

集成運算放大器的選擇和使用

集成運算放大器類別、品種很多,應根據實際使用要求合理選擇,規范使用。
(1)盡量選用通用型集成運算放大器。當一個系統中使用多個運算放大器時,盡可能選用多運算放大器集成電路,例如LM324、LF347等都是將4個運算放大器封裝在一起的集成電路。
(2)實際選擇集成運算放大器時,還要考慮信號源的性質(是電壓源還是電流源)、負載的性質、集成運算放大器輸出電壓和電流是否滿足要求、環境條件,集成運算放大器允許工作范圍、工作電壓范圍、功耗與體積等因素是否滿足要求。例如:對于放大音頻、視頻等交流信號的電路,選用轉換速率大的運算放大器比較合適;對于處理微弱直流信號的電路,選用精度比較高的運算放大器比較合適(即失調電流、失調電壓及溫漂均比較小)。
(3)使用前要了解集成運算放大器的類別及電參數,弄清楚封裝形式、外引線排法、引腳接線、供電電壓范圍等。
(4)消振網絡應按要求接好,在能消振的前提下兼顧帶寬。
(5)集成運算放大器是電子電路的核心,為了減少損壞,應采取適當的保護措施。

運算放大器至產品詳細網頁

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