運(yùn)算放大器原理集成運(yùn)算放大器原理

運(yùn)算放大器(OperationalAmplifier,簡(jiǎn)稱(chēng)OP、OPA、OPAMP)是一種直流耦合﹐差模(差動(dòng)模式)輸入、通常為單端輸出(Differential-in,single-endedoutput)的高增益(gain)大器必須具備下列特性：無(wú)限大的輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無(wú)限大的開(kāi)回路增益、無(wú)限大的共模排斥比的部分、無(wú)限大的頻寬。最基本的運(yùn)算放大器如圖1-1。一個(gè)運(yùn)算放大器模組一般包括一個(gè)正輸入端(OP_P)、一個(gè)負(fù)輸入端(OP_N)和一個(gè)輸出端(OP_O)。efeedback)組態(tài)。原因是運(yùn)算放大器的電壓增益非常大，范圍從數(shù)百至數(shù)萬(wàn)倍不等，使用負(fù)反饋方可保證電路的穩(wěn)定運(yùn)作。但是這并不代表運(yùn)算放大器不能連接成正回饋(positivefeedback)，相反地，在很多的關(guān)益非常高，因此就算輸入端的差動(dòng)訊號(hào)很小，仍然會(huì)讓輸出訊號(hào)「飽和」(saturation)，導(dǎo)致非線性的失器 (comparator)，比較器的輸出通常為邏輯準(zhǔn)位元的「0」與「1」。輸入端與輸出端連接起來(lái)，放大器電路就處在負(fù)反饋組態(tài)的狀況，此時(shí)通常可以將電路簡(jiǎn)單地稱(chēng)為閉環(huán)放大器。閉環(huán)放大器依據(jù)輸入訊號(hào)進(jìn)入放大器的端點(diǎn)，又可分為反相(inverting)放大器與非反相(non-inverting)放大器兩種。以運(yùn)算放大器的兩輸入端為虛接地(virtualground)，其輸出與輸入電壓的關(guān)系式如下：VoutRf/Rin)*Vin下：VoutR2/R1)+1)*Vin(b)倒相放大電路種運(yùn)算放大器基本上可分為圖2－9所示的非倒相放大電路和圖2－10所示的倒相放大電路兩類(lèi)。首先，我們來(lái)討論非倒相放大電路。設(shè)IN+端和IN－端的電壓分別為和，并認(rèn)為運(yùn)算放大器的增益無(wú)限大，則為要獲得有限的輸出電壓，則=。這點(diǎn)則是運(yùn)算放大器工作中的一大特征。在樣，盡管有輸入信號(hào)，然而端處為0V。恰似接地，所以被叫做假想接地。于是，若討論流經(jīng)、輸出的關(guān)系c放大電路如圖2－11所示，可將兩個(gè)這種放大電路組合成差分放大電路。端的電壓由和分流經(jīng)和的電流I為即差分放大器能夠獲得和之差成正比的輸出。端子流入(或流出)，并且其電流不一定相等。即使在無(wú)信號(hào)時(shí)，、之間也有一定的電壓。(a)輸入偏置電流()的影響如果運(yùn)算放大器的輸入級(jí)由晶體管構(gòu)成，要使電路能正常工作，應(yīng)有偏置電流(基極電流)流過(guò)。該輸入為：，設(shè)＝//(與并聯(lián)的值)，則＝0，輸入偏流的影響消失。并且，采取C耦合，將電容器與串連時(shí)，若設(shè)，則＝0。輸入級(jí)的運(yùn)算放大器，由于輸入偏流幾乎可以忽略不計(jì)，不必產(chǎn)生過(guò)去的顧慮。但是，由于采用場(chǎng)效應(yīng)管輸入的運(yùn)算放大器來(lái)講，如果溫度上升10攝氏度，則輸入偏流將增高兩倍，因(b)輸入位移電流(