運(yùn)算放大器是什么，該如何選用？

發(fā)布時(shí)間：2022-11-30作者來(lái)源：薩科微瀏覽：2137

運(yùn)算放大器(Operational Amplifier)又名：運(yùn)放，內(nèi)含多級(jí)放大電路的電子集成電路，是一種具有很高放大倍數(shù)的電路單元。輸入級(jí)是差分放大電路，具有高輸入電阻和抑制零點(diǎn)漂移能力；中間級(jí)主要進(jìn)行電壓放大，具有高電壓放大倍數(shù)，一般由共射極放大電路構(gòu)成；輸出極與負(fù)載相連，具有帶載能力強(qiáng)、低輸出電阻特點(diǎn)。

運(yùn)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(guān)系如以下公式所示。

信號(hào)電壓Vs是通過(guò)電阻分壓由信號(hào)源電阻Rs和運(yùn)算放大器的輸入電阻Ri分壓而得，因此衰減的信號(hào)被輸入運(yùn)算放大器。
但是，當(dāng)Ri遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Rs(Ri=∞)時(shí)，公式的第1項(xiàng)可視作近似于1、Vs=Vi。
關(guān)于以下第2項(xiàng)，放大了的輸入電壓AvVi被運(yùn)算放大器的輸出電阻Ro和負(fù)載電阻RL分壓輸出。
此時(shí)，當(dāng)Ro遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于RL(Ro=0)時(shí)，第2項(xiàng)可近似于1，信號(hào)可在不衰減的狀態(tài)下輸出。
這樣的運(yùn)算放大器被稱為理想運(yùn)算放大器。
一般希望運(yùn)算放大器具有高輸入電阻、低輸出電阻，盡量設(shè)計(jì)為接近理想運(yùn)算放大器的電路結(jié)構(gòu)。

運(yùn)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。

當(dāng)運(yùn)算放大器的開放增益Av足夠大時(shí)，可視為左邊近似于0、Vs=VOUT。
增益較低時(shí)，公式左邊不可近似于0，這樣，輸出電壓會(huì)發(fā)生誤差。
之所以希望運(yùn)算放大器有高開放增益，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)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(lái)看，意味著應(yīng)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(guān)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(guān)系被稱為虛短、虛斷或虛擬接地。
構(gòu)成負(fù)反饋電路使用時(shí)，該關(guān)系成立，可利用虛擬接地的特性設(shè)計(jì)應(yīng)用電路。

集成運(yùn)算放大器的選擇和使用

集成運(yùn)算放大器類別、品種很多，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用要求合理選擇，規(guī)范使用。

(1)盡量選用通用型集成運(yùn)算放大器。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中使用多個(gè)運(yùn)算放大器時(shí)，盡可能選用多運(yùn)算放大器集成電路，例如LM324、LF347等都是將4個(gè)運(yùn)算放大器封裝在一起的集成電路。

(2)實(shí)際選擇集成運(yùn)算放大器時(shí)，還要考慮信號(hào)源的性質(zhì)（是電壓源還是電流源）、負(fù)載的性質(zhì)、集成運(yùn)算放大器輸出電壓和電流是否滿足要求、環(huán)境條件，集成運(yùn)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(duì)于放大音頻、視頻等交流信號(hào)的電路，選用轉(zhuǎn)換速率大的運(yùn)算放大器比較合適；對(duì)于處理微弱直流信號(hào)的電路，選用精度比較高的運(yùn)算放大器比較合適（即失調(diào)電流、失調(diào)電壓及溫漂均比較小）。

(3)使用前要了解集成運(yùn)算放大器的類別及電參數(shù)，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(wǎng)絡(luò)應(yīng)按要求接好，在能消振的前提下兼顧帶寬。

(5)集成運(yùn)算放大器是電子電路的核心，為了減少損壞，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。

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