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運算放大器是什么？ |
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集成運算放大器
目前廣泛應用的電壓型集成運算放大器是一種高放大倍數(shù)的直接耦合放大器。在該集成電路的輸入與輸出之間接入不同的反饋網(wǎng)絡，可實現(xiàn)不同用途的電路，例如利用集成運算放大器可非常方便的完成信號放大、信號運算（加、減、乘、除、對數(shù)、反對數(shù)、平方、開方等）、信號的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換。集成運算放大器的種類非常多，可適用于不同的場合。
3.2.1 集成運算放大器的分類
按照集成運算放大器的參數(shù)來分，集成運算放大器可分為如下幾類。
1．通用型運算放大器
通用型運算放大器就是以通用為目的而設計的。這類器件的主要特點是價格低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性能指標能適合于一般性使用。例A741（單運放）、LM358（雙運放）、LM324（四運放）及以場效應管為輸入級的LF356都屬于此種。它們是目前應用最為廣泛的集成運算放大器。
2．高阻型運算放大器
這類集成運算放大器的特點是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小，一般rid＞（109~1012），IIB為幾皮安到幾十皮安。實現(xiàn)這些指標的主要措施是利用場效應管高輸入阻抗的特點，用場效應管組成運算放大器的差分輸入級。用FET作輸入級，不僅輸入阻抗高，輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點，但輸入失調(diào)電壓較大。常見的集成器件有LF356、LF355、LF347（四運放）及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。
3．低溫漂型運算放大器
在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中，總是希望運算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運算放大器就是為此而設計的。目前常用的高精度、低溫漂運算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650等。
4．高速型運算放大器
在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中，要求集成運算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR一定要高，單位增益帶寬BWG一定要足夠大，像通用型集成運放是不能適合于高速應用的場合的。高速型運算放大器主要特點是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應。常見的運放有LM318、A715等，其SR=50~70V/s，BWG＞20MHz。
5．低功耗型運算放大器
由于電子電路集成化的最大優(yōu)點是能使復雜電路小型輕便，所以隨著便攜式儀器應用范圍的擴大，必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器相適用。常用的運算放大器有TL-022C、TL-060C等，其工作電壓為±2V~±18V，消耗電流為50~250A。目前有的產(chǎn)品功耗已達微瓦級，例如ICL7600的供電電源為1.5V，功耗為10W，可采用單節(jié)電池供電。
6．高壓大功率型運算放大器
運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運算放大器中，輸出電壓的最大值一般僅幾十伏，輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流，集成運放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運算放大器外部不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流。例如D41集成運放的電源電壓可達±150V，A791集成運放的輸出電流可達1A。
3.2.2 正確選擇集成運算放大器
集成運算放大器是模擬集成電路中應用最廣泛的一種器件。在由運算放大器組成的各種系統(tǒng)中，由于應用要求不一樣，對運算放大器的性能要求也不一樣。
在沒有特殊要求的場合，盡量選用通用型集成運放，這樣即可降低成本，又容易保證貨源。當一個系統(tǒng)中使用多個運放時，盡可能選用多運放集成電路，例如LM324、LF347等都是將四個運放封裝在一起的集成電路。
評價集成運放性能的優(yōu)劣，應看其綜合性能。一般用優(yōu)值系數(shù)K來衡量集成運放的優(yōu)良程度，其定義為：
式中，SR為轉(zhuǎn)換率，單位為V/s，其值越大，表明運放的交流特性越好；Iib為運放的輸入偏置電流，單位是nA；VOS為輸入失調(diào)電壓，單位是mV。Iib和VOS值越小，表明運放的直流特性越好。所以，對于放大音頻、視頻等交流信號的電路，選SR（轉(zhuǎn)換速率）大的運放比較合適；對于處理微弱的直流信號的電路，選用精度比較的高的運放比較合適（既失調(diào)電流、失調(diào)電壓及溫飄均比較�。�。
實際選擇集成運放時，除優(yōu)值系數(shù)要考慮之外，還應考慮其他因素。例如信號源的性質(zhì)，是電壓源還是電流源；負載的性質(zhì)，集成運放輸出電壓和電流的是否滿足要求；環(huán)境條件，集成運放允許工作范圍、工作電壓范圍、功耗與體積等因素是否滿足要求。 
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