运算放大器.docx
《运算放大器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运算放大器.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
运算放大器
运算放大器
1.运放的介绍
运放（operationalamplifier）能对信号进行数学运算的放大电路。
它曾是模拟计算机的基础部件，因而得名。
采用集成电路工艺制做的运算放大器，除保持了原有的很高的增益和输入阻抗的特点之外，还具有精巧、廉价和可灵活使用等优点，因而在有源滤波器、开关电容电路、数-模和模-数转换器、直流信号放大、波形的产生和变换，以及信号处理等方面得到十分广泛的应用。
直流放大电路在工业技术领域中，特别是在一些测量仪器和自动化控制系统中应用非常广泛。
如在一些自动控制系统中，首先要把被控制的非电量（如温度、转速、压力、流量、照度等）用传感器转换为电信号，再与给定量比较，得到一个微弱的偏差信号。
因为这个微弱的偏差信号的幅度和功率均不足以推动显示或者执行机构，所以需要把这个偏差信号放大到需要的程度，再去推动执行机构或送到仪表中去显示，从而达到自动控制和测量的目的。
因为被放大的信号多数变化比较缓慢的直流信号，分析交流信号放大的放大器由于存在电容器这样的元件，不能有效地耦合这样的信号，所以也就不能实现对这样信号的放大。
能够有效地放大缓慢变化的直流信号的最常用的器件是运算放大器。
运算放大器最早被发明作为模拟信号的运算（实现加减乘除比例微分积分等）单元，是模拟电子计算机的基本组成部件，由真空电子管组成。
所用的运算放大器，是把多个晶体管组成的直接耦合的具有高放大倍数的电路，集成在一块微小的硅片上。
2.运放的分类
2.1通用型
这类集成运放具有价格低和应用范围广泛等特点。
从客观上判断通用型集成运放，目前还没有明确的统一标准，习惯上认为，在不要求具有特殊的特性参数的情况下所采用的集成运放为通用型。
2.11
产品型号:
LF353P
通道数:
2
关断功能:
No
工作电压Max.（V）:
36
工作电压Min.（V）:
7
每通道IQ（典型值）（mA）:
3.250
带宽GBW（典型值）（MHz）:
3
转换速率（典型值）（V/us）:
13
输入失调电压（25℃）（Max.）（mV）:
10
失调漂移（典型值）（uV/℃）:
10
输入偏置电流（Max.）（pA）:
200
共模抑制比（Min.）（dB）:
70
噪声电压（典型值）:
18
单电源供电:
No
满幅:
No
封装/温度（℃）:
PDIP-8/0~70
描述:
双路JFET输入运放
产品型号:
LM224D
通道数:
4
关断功能:
NO
工作电压Max.（V）:
32
工作电压Min.（V）:
3
每通道IQ（典型值）（mA）:
0.300
带宽GBW（典型值）（MHz）:
1.200
转换速率（典型值）（V/us）:
0.500
输入失调电压（25℃）（Max.）（mV）:
5
失调漂移（典型值）（uV/℃）:
输入偏置电流（Max.）（pA）:
-150000
共模抑制比（Min.）（dB）:
70
噪声电压（典型值）:
35
单电源供电:
NO
满幅:
NO
封装/温度（℃）:
SOIC-14/-25~85
描述:
四运算放大器
价格/1片（套）:
￥1.80
产品型号:
LM248N
通道数:
4
关断功能:
No
工作电压Max.（V）:
36
工作电压Min.（V）:
8
每通道IQ（典型值）（mA）:
1.130
带宽GBW（典型值）（MHz）:
1
转换速率（典型值）（V/us）:
0.500
输入失调电压（25℃）（Max.）（mV）:
6
失调漂移（典型值）（uV/℃）:
－
输入偏置电流（Max.）（pA）:
200000
共模抑制比（Min.）（dB）:
70
噪声电压（典型值）:
－
单电源供电:
No
满幅:
No
封装/温度（℃）:
PDIP-14/-20~85
描述:
四路OP
价格/1片（套）:
￥4.90
产品型号：
LM258D
通道数:
2
关断功能:
No
工作电压Max.（V）:
32
工作电压Min.（V）:
3
每通道IQ（典型值）（mA）:
0.600
带宽GBW（典型值）（MHz）:
0.700
转换速率（典型值）（V/us）:
0.300
输入失调电压（25℃）（Max.）（mV）:
5
失调漂移（典型值）（uV/℃）:
7
输入偏置电流（Max.）（pA）:
-150000
共模抑制比（Min.）（dB）:
70
噪声电压（典型值）:
40
单电源供电:
Yes
满幅:
No
封装/温度（℃）:
SOIC-8/-25~85
描述:
双路OP
价格/1片（套）:
￥1.90
产品型号:
LM2900N
通道数:
4
关断功能:
No
工作电压Max.（V）:
32
工作电压Min.（V）:
4.500
每通道IQ（典型值）（mA）:
2.500
带宽GBW（典型值）（MHz）:
2.500
转换速率（典型值）（V/us）:
20
输入失调电压（25℃）（Max.）（mV）:
－
失调漂移（典型值）（uV/℃）:
－
输入偏置电流（Max.）（pA）:
200000
共模抑制比（Min.）（dB）:
－
噪声电压（典型值）:
－
单电源供电:
Yes
满幅:
No
封装/温度（℃）:
PDIP-14/-40~85
描述:
四路OP
价格/1片（套）:
￥1.60
产品型号：
uA741
产品型号：
LM358
LM358双级运放器里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。
LM358封装有塑封8引线双列直插式和贴片式两种。
LM358的特点:
.内部频率补偿
.低输入偏流
.低输入失调电压和失调电流
.共模输入电压范围宽，包括接地
.差模输入电压范围宽，等于电源电压范围
.直流电压增益高（约100dB）
.单位增益频带宽（约1MHz）
.电源电压范围宽：
单电源（3—30V）；
.双电源（±1.5一±15V）
.低功耗电流，适合于电池供电
.输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V）
产品型号：
LM324
LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用各种电路中。
如：
反相交流放大器，同相交流放大器，交流信号三分配放大器，有源带宽滤波器，单稳态触发器等。
产品型号：
LF356
LF356可替代昂贵的和模块FET运算放大器；与MOSFET输入运算放大器设备相比，耐用的JFET允许无熔断处理；高或低的源阻抗低1/ƒ折，优良的低噪声应用；在大多数单片放大器上，偏置调整不可降解漂移或共模抑制；新输出电路级允许大电容负载（5000pF）的使用，无稳定性的问题；内部补偿和大的差分输入电压能力；对数放大器；光电放大器；采样保持电路共同特点；低输入偏置电流：
30pA；低输入失调鞯电流3pA；高输入阻抗：
1012Ω；低输入噪声电流：
0.01pA/√HZ ；高共模抑制比：
100dB；大的DC电压增益：
106dB
2.2高阻型
这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般rid＞（109~1012）要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。
产品型号：
LF347
内部平衡的偏置电压：
5mV（最大值）；低输入偏置电流：
50PA；低输入噪声电流：
0.01pA/√HZ；宽增益带宽：
4MHz；高转换速率：
13V/μs；低电源电流：
7.2mA；高输入阻抗：
1012Ω；低总谐波失真：
≤0.02％；低1/ƒ转折噪声；快速建立时间：
2μs（达
产品型号：
CA3130
CA3130具有高输入阻抗，输入电流低，而且具有高速宽带和低噪声功能，一般应用于如取样保持电路，峰值保持电路，LCD面板，LCD监视器，LCDTV色彩调整和检测，色彩色度的质量控制，白平衡调试。
等
产品型号：
CA3140
2.3高速型运算放大器
在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中，要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高，单位增益带宽BWG一定要足够大，像通用型集
成运放是不能适合于A715等，其高速应用的场合的。
高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。
产品型号:
LM318
一般用于数字滤波和整流桥等电路
产品型号:
ADA4899-1
ADA4899-1是一款超低噪声（1nV/√Hz）和超低失真（<-117dBc@1MHz）、单位增益稳定、电压反馈型运算放大器,非常适合16bit和18bit系统。
ADA4899-1具有线性低噪声输入级和内部补偿电路,在单位增益下也能提供高压摆率和低噪声。
ADI公司专有的下一代XFCB工艺和创新的电路设计实现了这样高性能的放大器。
ADA4899-1可在突破性能水平下驱动100Ω的负载,功耗仅为15mA。
ADA4899-1专门针对要求最为严格的应用而设计,可提供宽电源电压范围（4.5V~12V）、低失调电压（230µV最大值）、宽带宽（600MHz）,及高压摆率（310V/µs）。
ADA4899-1还具有输入偏置电流消除模式,可以使输入偏置电流降低到1/60。
ADA4899-1采用3mm×3mmLFCSP封装和8引脚SOIC封装。
两种封装均提供裸露金属焊盘,改善了接地平面的散热性能,显著优于传统的塑料封装。
ADA4899-1可在-40°C~+125°C的扩展工业温度范围内工作。
产品应用领域Applications
∙模数转换器驱动器
∙仪器仪表
∙滤波器
∙中频和基带放大器
∙DAC缓冲器
∙光电设备
ADA4899-1特点：
∙单位增益稳定
∙超低噪声：
1nV/√Hz,2.6pA/√Hz
∙超低失真：
−117dBc@1MHz
∙高速
−3dB带宽：
600MHz（G=+1）
压摆率：
310V/µs
∙失调电压：
230µV（最大值）
∙低输入偏置电流：
100nA
∙宽电源电压范围：
5V~12V
∙电源电流：
14.7mA
∙高性能引脚排列
∙禁用模式
高速电流反馈运算放大器OPA603
一般用于整流，滤波器
2.4低功耗型运算放大器
由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便，所以随着便携式仪器应用范围的扩大，必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。
产品型号:
TL062我要分享
描述：
运放类型:
低功率
放大器数目:
2
带宽:
1MHz
摆率:
3.5V/μs
电源电压范围:
6Vto36V
封装类型:
SOIC
针脚数:
8
工作温度范围:
0°Cto+70°C
封装类型:
SOIC
-3dB带宽增益乘积:
1MHz
变化斜率:
3.5V/μs
器件标号:
062
电源电压最大:
36V
电源电压最小:
6V
表面安装器件:
表面安装
产品型号:
AD620
2.5高压大功率型运算放大器
算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。
在普通的运算放大器中，输出电压的最大值一般仅几十伏，输出电流仅几十毫安。
若要提高输出电压或增大输出电流，集成运放外部必须要加辅助电路。
高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。
D41mA791
高压器件和普通的低压器件有很多的不同,在具体设计时由于工作电压的增高就有很多的问题需要重新考虑,则常用考虑的问题大致可有如下几点:
1,为了器件能够正常工作,进行限流,为了提高放大器的稳定性,在满足限流要求的前提下,可尽量选择较大阻值的限流电阻.
2输入保护.因为高压放大器容易引起养分输入过电压,通常可采用在输入端并联二极管钳位的办法.
3补偿电容和补偿电阻,为了电路有足够的相角余度,当器件在大于10NF的容性负载下工作时,需要进行单位增益补偿稳定.
高压大功率型运算放大器的应用
此类中的一个典型器件是PA44。
该类的应用范围有影像聚焦、生化激励源、计算机和真空管的接口等多种场合得到了广泛的应用。
高压锯齿波发生器电路，动态聚焦电路，桥式压电驱动电路。
在铃流发生器，CTA逆变电源等都有应用
2.6低温漂型运算放大器
在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。
低温漂型运算放大器就是为此而设计的。
目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。
产品型号:
OP-07
OP07C芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。
由于OP07增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
特点：
超低偏移：
150μV最大。
低输入偏置电流：
1.8nA。
低失调电压漂移：
0.5μV/℃。
超稳定，时间：
2μV/month最大
高电源电压范围：
±3V至±22V
其他运放
产品型号:
NE5532
NE5532也可以实现将输出电压幅度的扩展和功率放大。
正确选择集成运算放大器
集成运算放大器是模拟集成电路中应用最广泛的一种器件。
在由运算放大器组成的各种系统中,由于应用要求不一样,对运算放大器的性能要求也不一样。
在没有特殊要求的场合,尽量选用通用型集成运放,这样即可降低成本,又容易保证货源。
当一个系统中使用多个运放时,尽可能选用多运放集成电路,例如LM324、LF347等都是将四个运放封装在一起的集成电路。
评价集成运放性能的优劣,应看其综合性能。
一般用优值系数K来衡量集成运放的优良程度,其定义为：
式中,SR为转换率,单位为V/ms,其值越大,表明运放的交流特性越好;Iib为运放的输入偏置电流,单位是nA;VOS为输入失调电压,单位是mV。
Iib和VOS值越小,表明运放的直流特性越好。
所以,对于放大音频、视频等交流信号的电路,选SR（转换速率）大的运放比较合适;对于处理微弱的直流信号的电路,选用精度比较的高的运放比较合适（既失调电流、失调电压及温飘均比较小）。
实际选择集成运放时,除优值系数要考虑之外,还应考虑其他因素。
例如信号源的性质,是电压源还是电流源;负载的性质,集成运放输出电压和电流的是否满足要求;环境条件,集成运放允许工作范围、工作电压范围、功耗与体积等因素是否满足要求。
集成运算放大器的使用要点
1．集成运放的电源供给方式
集成运放有两个电源接线端+VCC和-VEE,但有不同的电源供给方式。
对于不同的电源供给方式,对输入信号的要求是不同的。
（1）对称双电源供电方式
运算放大器多采用这种方式供电。
相对于公共端（地）的正电源（+E）与负电源（-E）分别接于运放的+VCC和-VEE管脚上。
在这种方式下,可把信号源直接接到运放的输入脚上,而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。
（2）单电源供电方式
单电源供电是将运放的-VEE管脚连接到地上。
此时为了保证运放内部单元电路具有合适的静态工作点,在运放输入端一定要加入一直流电位,如图1所示。
此时运放的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变化。
对于图1交流放大器,静态时,运算放大器的输出电压近似为VCC/2,为了隔离掉输出中的直流成分接入电容C3。
图1运算放大器单电源供电电路
2．集成运放的调零问题
由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响,当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时,输出往往不等于零。
为了提高电路的运算精度,要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿,这就是运算放大器的调零。
常用的调零方法有内部调零和外部调零,而对于没有内部调零端子的集成运放,要采用外部调零方法。
3．集成运放的自激振荡问题
运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器,在接成深度负反馈条件下,很容易产生自激振荡。
为使放大器能稳定的工作,就需外加一定的频率补偿网络,以消除自激振荡。
另外,防止通过电源内阻造成低频振荡或高频振荡的措施是在集成运放的正、负供电电源的输入端对地一定要分别加入一电解电容（10mF）和一高频滤波电容（0.01mF~0.1mF）。
4．集成运放的保护问题
集成运放的安全保护有三个方面：
电源保护、输入保护和输出保护。
（1）电源保护。
电源的常见故障是电源极性接反和电压跳变。
电源反接保护和电源电压突变保护电路见图1（a）、（b）所示。
对于性能较差的电源,在电源接通和断开瞬间,往往出现电压过冲。
图（b）中采用FET电流源和稳压管钳位保护,稳压管的稳压值大于集成运放的正常工作电压而小于集成运放的最大允许工作电压。
FET管的电流应大于集成运放的正常工作电流。
（2）输入保护。
集成运放的输入差模电压过高或者输入共模电压过高（超出该集成运放的极限参数范围）,集成运放也会损坏。
图2所示是典型的输入保护电路。
图1集成运放电源保护电路图2集成运放输入保护电路
（3）输出保护。
当集成运放过载或输出端短路时,若没有保护电路,该运放就会损坏。
但有些集成运放内部设置了限流保护或短路保护,使用这些器件就不需再加输出保护。
对于内部没有限流或短路保护的集成运放,可以采用图3所示的输出保护电路。
在图3电路中,当输出保护时,由电阻R起限流保护作用。
图3集成运放输出保护电路
主要参数
1.共模输入电阻（RINCM）该参数表示运算放大器工作在线性区时，输入共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比。
2.直流共模抑制（CMRDC）该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同直流信号的抑制能力。
3.交流共模抑制（CMRAC）CMRAC用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力，是差模开环增益除以共模开环增益的函数。
4.增益带宽积（GBW）增益带宽积AOLƒ是一个常量，定义在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。
5.输入偏置电流（IB）该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。
6.输入偏置电流温漂（TCIB）该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。
TCIB通常以pA/°C为单位表示。
7.输入失调电流（IOS）该参数是指流入两个输入端的电流之差。
8.输入失调电流温漂（TCIOS）该参数代表输入失调电流在温度变化时产生的变化量。
TCIOS通常以pA/°C为单位表示。
9.差模输入电阻（RIN）该参数表示输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比，电压的变化导致电流的变化。
在一个输入端测量时，另一输入端接固定的共模电压。
10.输出阻抗（ZO）该参数是指运算放大器工作在线性区时，输出端的内部等效小信号阻抗。
11.输出电压摆幅（VO）该参数是指输出信号不发生箝位的条件下能够达到的最大电压摆幅的峰峰值，VO一般定义在特定的负载电阻和电源电压下。
12.功耗（Pd）表示器件在给定电源电压下所消耗的静态功率，Pd通常定义在空载情况下。
13.电源抑制比（PSRR）该参数用来衡量在电源电压变化时运算放大器保持其输出不变的能力，PSRR通常用电源电压变化时所导致的输入失调电压的变化量表示。
14.转换速率/压摆率（SR）该参数是指输出电压的变化量与发生这个变化所需时间之比的最大值。
SR通常以V/µs为单位表示，有时也分别表示成正向变化和负向变化。
15.电源电流（ICC、IDD）该参数是在指定电源电压下器件消耗的静态电流，这些参数通常定义在空载情况下。
16.单位增益带宽（BW）该参数指开环增益大于1时运算放大器的最大工作频率。
17.输入失调电压（VOS）该参数表示使输出电压为零时需要在输入端作用的电压差。
18.输入失调电压温漂（TCVOS）该参数指温度变化引起的输入失调电压的变化，通常以µV/°C为单位表示。
19.输入电容（CIN）CIN表示运算放大器工作在线性区时任何一个输入端的等效电容（另一输入端接地）。
20.输入电压范围（VIN）该参数指运算放大器正常工作（可获得预期结果）时，所允许的输入电压的范围，VIN通常定义在指定的电源电压下。
21.输入电压噪声密度（eN）对于运算放大器，输入电压噪声可以看作是连接到任意一个输入端的串联噪声电压源，eN通常以nV/根号Hz为单位表示，定义在指定频率。
22.输入电流噪声密度（iN）对于运算放大器，输入电流噪声可以看作是两个噪声电流源，连接到每个输入端和公共端，通常以pA/根号Hz为单位表示，定义在指定频率。
一．运放的识别
经常看到运放型号后不同的后缀是什么意思？
比如OPA2604AP和OPA2604AU AD827JN和AD827AQ有什么区别呢？
一般来说IC型号的后缀代表同一型号产品，不同的封装和性能上的一些差异。
哪常见的后缀是什么意思？
对于BB公司的运放（通常以OPA字母开头比如OPA2604AP）常见的有AP、BP、AM、BM、SM、KP、AU（UA）、KU、SG，其中第一个字母A、B、K、S代表运放的性能等级（温漂，零漂等等），可以简单的理解为，K是低温低精度，S是高温低或高精度（具体型号定义不同OPA111SM是高温标准精度、OPA620SG是高温低精度，OPA627SM是高温高精度），A是标准精度，B是最高精度。
第二个字母，P、M、U、G是封装形式，P代表DIP双列直插塑封，M是TO-99金属封装，U是SOIC双列贴片塑封，G是双列直插陶封金顶。
对于AD公司的运放（通常以AD字母开头，比如AD827JN）常见的后缀有JN、JR、KN、KR、AN、AR、BR、AQ、BQ、CQ、SQ、TQ，其中第一个字母J、K、A、B、C、S、T代表精度性能等级跟BB公司的含义是一样的，其中按性能排列J第二个字母，N、R、Q代表封装形式，N代表DIP双列直插塑封，R代表SOIC双列贴片塑封，Q代表双列陶瓷封装。
升级会员 