運(yùn)放基礎(chǔ)知識(shí).doc

運(yùn)放基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)放是集成運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)稱，它是一種內(nèi)部為直接耦合的高放大倍數(shù)的集成電路，其內(nèi)部電路可由圖的方框圖表示。運(yùn)放的電路符號(hào)如圖所示，其中圖(a)為正、負(fù)雙電源供電，圖(b)為單電源供電，其封裝有金屬封裝(B-3型即禮帽式，大功率三極管TO-3型)和塑料封裝(扁平封裝、雙列直插封裝、單列直插封裝)兩種形式，如圖，其引腳通常為8腳、9腳，14腳、16腳等幾種。 根據(jù)集成電路封裝所包含的運(yùn)放單元數(shù)量，可分為單運(yùn)放，如TL081，LM318、NE5539等見圖3(a)(指塑封類型，下同)；雙運(yùn)放如TL082、LMl58、NE5532、PC40724等見圖3(b)(c)；四運(yùn)放如LM324、TL084、LF347等見圖3(d)。 運(yùn)放的特點(diǎn)及其類別： 1通用型 這類運(yùn)放無特殊要求，常在普通電路中使用，價(jià)格也很低廉，比如A741、LM324等。 2微偏流(高阻)型 這類運(yùn)放的輸入阻抗極高，常以場(chǎng)效應(yīng)管作為輸入級(jí)，其輸入偏流低到pA(10-12pA)級(jí)，比如AD549、OPAl28等。 3低功耗型 這類運(yùn)放自身功耗極低，常以電池供電，其靜態(tài)耗電有的僅為20A，比如OP90G、LP324等。 4高精度型 這類運(yùn)放的失調(diào)電壓及溫漂極小，具有很高的穩(wěn)定性。對(duì)頻率特性要求不高，主要用于電子儀器中，比如OP07、OP177等。 5低噪聲型 這類運(yùn)放的特點(diǎn)是噪聲電壓密度極低，已低至085nV1kHz主要用于高級(jí)音響的前置級(jí)，比如AD829、LT1028就屬這類運(yùn)放。 6高速型 這類運(yùn)放主要用在高頻高帶寬的電子設(shè)備中，通常采用電流負(fù)反饋方式，它的轉(zhuǎn)換速率很高，可達(dá)2000Vs以上。比如LM318、EL2030C、AD8001A就屬這一類運(yùn)放。 7電流型 這類運(yùn)放輸出電流大，常用在音頻功放及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，比如TDA2007、LMl875、OPA541等。就OPA541來說，它輸出的最大電流可達(dá)10A，輸出功率達(dá)125W。 除此以外還有高壓型、程控型、跨導(dǎo)型等等，在此不一一介紹。無論哪種運(yùn)放都有兩個(gè)輸入端，即同相輸入端V+，反相輸入端V-，一個(gè)輸出端Uo。它的基本特性：當(dāng)從同相端輸入信號(hào)時(shí)，其輸出與輸入端信號(hào)同相位，即同相放大；當(dāng)從反相端輸入信號(hào)時(shí)，其輸出與輸入端信號(hào)相位相反，即反相放大。當(dāng)從同相輸入端和反相輸入端同時(shí)注入不同信號(hào)時(shí)，輸出端輸出的信號(hào)是它們的代數(shù)和，即差動(dòng)放大。當(dāng)同相輸入端和反相輸入端同時(shí)輸入同一信號(hào)時(shí)，輸出端無信號(hào)，這是因?yàn)檎⒎聪喾糯笃鞣糯蠛蟮男盘?hào)由于相位相反，剛好抵消。 運(yùn)放是一種通用電子器件，它的應(yīng)用很廣，比如在放大、振蕩、電壓比較，模擬運(yùn)算、阻抗變換，有源濾波等電路中。但不管在哪種電路中應(yīng)用，均是基于運(yùn)放的三種基本放大電路：即同相放大器、反相放大器、差動(dòng)放大器。 1.反相放大器上圖是反相放大器電路，圖中，輸入電壓Vi通過R1加到反相輸入端A，同相輸入端B接地。輸出電壓Vo又通過反饋電阻Rf反饋到反相輸入端A。通過計(jì)算得到：輸出電壓為：VoVi（計(jì)算過程略） 。可見，反相放大器的輸出電壓Vo與輸入電壓Vi存在著比例關(guān)系且相位相反，故稱反相輸入比例運(yùn)算放大器，簡(jiǎn)稱反相放大器。 2.同相放大器上圖是同相放大器電路，信號(hào)電壓Vi從同相輸入端B輸入，而輸出電壓Vo通過電阻Rf反饋到反相輸入端A處。通過計(jì)算得到：Vo=（計(jì)算過程略）?？梢姡喾糯笃鞯姆糯蟊稊?shù)取決于電阻Rf與R1的比值。輸出電壓Vo與輸入電壓同相且有比例關(guān)系，比例常數(shù)是 。故稱同相輸入比例運(yùn)算電路，簡(jiǎn)稱同相放大器。 3.減法器電路上圖是運(yùn)放構(gòu)成的減法器電路，輸入信號(hào)Vi1通過電阻R1加到反相輸入端；輸入信號(hào)Vi2通過電阻R2加到同相輸入端，反饋電壓則由輸出端通過反饋電阻Rf反饋到反相輸入端。在同相輸入端與“地”之間接有電阻R3.為了使集成運(yùn)放兩輸入端的輸入電阻對(duì)稱，通常使R1=R2，R3=Rf。通過運(yùn)算可得：Vo=(Vi1-Vi2) 可見，輸出電壓正比于兩個(gè)輸入電壓之差。如果取Rf=R1，則 Vo=Vi1-Vi2 。這時(shí)，電路就成為減法器。 圖5是運(yùn)放構(gòu)成的加法器電路，它實(shí)際是運(yùn)放構(gòu)成的反相放大器。U1、U2是兩個(gè)相加電壓，Uo則是電壓和， 當(dāng)R1=R2=R3時(shí)，放大倍數(shù)A=1，R4為平衡電阻，用以提供適當(dāng)偏流以防止放大器失調(diào)。 圖7是運(yùn)放構(gòu)成的比較器電路，它也是整動(dòng)放大器的應(yīng)用，當(dāng)輸入電壓U1大于基準(zhǔn)電壓E時(shí)，它的輸出端將有電壓輸出，所以它常用于伺服或保護(hù)電路中。 圖8是運(yùn)放構(gòu)成的阻抗變換器電路，它是運(yùn)放構(gòu)成的同相放大器，放大倍數(shù)A=1的特例。它輸出電壓與輸入電壓相等、相位相同，但它卻有極高的輸入阻抗和較低輸出阻抗，故也將它稱為電壓跟隨器。 圖9是運(yùn)放構(gòu)成的電壓放大器，其放大倍數(shù)由R2、R3共同決定，其中Cl是信號(hào)耦合電容，C2是高頻旁路電容，R1、R2為偏置電阻，R3為負(fù)反饋電阻。 圖10是運(yùn)放構(gòu)成的正弦波振蕩器，R1、R2、C1、C2構(gòu)成正反饋電路，R3、R4、R5構(gòu)成負(fù)反饋電路，二極管D1、D2起穩(wěn)定振幅的作用。 圖11是運(yùn)放構(gòu)成的二分頻電路，它實(shí)際是有源濾波器。在圖11中，ICl等構(gòu)成二階高通濾波器，IC2等構(gòu)成二階低通濾波器，它能將前置放大器送來的音頻信號(hào)分頻后，分別送入兩個(gè)功率放大器放大，然后分別推動(dòng)高音和低音喇叭放音。 以上只是粗略介紹了運(yùn)放的一些典型應(yīng)用，實(shí)際上的應(yīng)用還很多，在此不再一一舉例。 運(yùn)放的主要參數(shù)有：工作電壓、靜態(tài)工作電流，信噪比、電壓最大增益、功耗、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入阻抗、輸出阻抗、增益帶寬積及轉(zhuǎn)換速率等.下面僅解釋一下什么是增益帶寬積與轉(zhuǎn)換速率。所謂增益帶寬積是指運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)A=1時(shí)，帶寬與放大倍數(shù)的乘積。對(duì)應(yīng)的帶寬頻率用fc表示(因工作頻率升高，運(yùn)放的放大倍數(shù)降低)，一般通用型可達(dá)1MHz，寬帶高速