关于运算放大器的分析和应用

华秋商城 2019-08-30 8433

运算放大器是一种可以进行数学运算的放大电路。运算放大器不仅可以通过增大或减小模拟输入信号来实现放大，还可以进行加减法以及微积分等运算。所以，运算放大器是一种用途广泛，又便于使用的集成电路。

运放原理

运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端、一个负输入端和一个输出端。

通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端连接，形成一负反馈组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈，相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。

运放构造

下图为集成运放的内部电路组成框图。图中输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差动放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。

电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成。输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器构成，以降低输出电阻，提高带负载能力。偏置电路是为各级提供合适的工作电流。此外还有一些辅助环节。如电平移动电路，过载保护电路以及高频补偿电路等。

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运放特性

理想运放各项技术指标具体如下：

1．开环差模电压放大倍数Aod = ∞；

2．输入电阻Rid = ∞；输出电阻Rod =0；

3．输入偏置电流IB1=IB2=0；

4．失调电压UIO 、失调电流IIO 、失调电压温漂、失调电流温漂均为零；

5．共模抑制比CMRR = ∞；

6．-3dB带宽fH = ∞；

7．无内部干扰和噪声。

实际运放的参数达到如下水平即可以按理想运放对待：

电压放大倍数达到104～105倍；输入电阻达到105Ω；输出电阻小于几百欧姆；外电路中的电流远大于偏置电流；失调电压、失调电流及其温漂很小，造成电路的漂移在允许范围之内，电路的稳定性符合要求即可；输入最小信号时，有一定信噪比，共模抑制比大于等于60dB；带宽符合电路带宽要求即可。

运放选型与运用

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产品优势：轨到轨输入/输出，低静态工作电流，低噪声密度，抗RF干扰功能

应用领域：血压计，血糖仪，电波钟，低功耗设备，传感器接口，便携式系统，移动通信，可穿戴设备

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