集成运算放大器
发布时间:2011/9/1 10:08:02 访问次数:5161
(一)集成运算放大器由哪些部分组成? CAT4237TD-GT3
集成运算放大器的类型很多,电路各不相同,但在电路结构上通常分为输入级、中间放票
输入级是决定集成运放性能的关键部分,通常采用双端输入的差分放大电路。目的在于有效地减小零点漂移,抑制干扰信号,提高输入电阻。
中间放大级由多级电压放大电路组成,使集成运放获得很高的电压放大倍数。
输出级通常采用互补对称的共集电极电路,减小输出电阻,提高电路的带负载能力。
集成运算放大器的图形符号如图4-1所示。图中“⊿”表示放大器。Ao表示电压放大倍数,如果是理想运算放大器,用∞取代。
左侧有两个输入端,标“一”号的一端为反相输入端,当信号由此端与地之间输入时,输出信号与输入信号相位相反。该输入方式称为反相输入。标“+”号的一端为同相输入端,当信号由此端与地之间输入时,输出信号与输入信号相位相同。该输入方式称为同相输入。若信号从两输入端之间输入或两输入端都有信号输入,则为差分输入。图中电源、公共端等未画出。
实际使用的集成运算放大器,产品型号不同,管脚编号不同,外部接线也有所区别,使用时可查阅有关手册。
(二)集成运算放大器的主要爹数有哪些?
为合理选择、正确使用集成运算放大器,必须了解其主要参数的意义。
(1)开环差模电压放大倍数Ado
Ado是指集成运放的输出端与输入端之间无外接回路时的差模电压放大倍数,也称开环电压增益。通常用分贝(dB)表示,即
Ado(dB)=201g×uo/ui(dB)常用的集成运放,Ado一般在80~140dB。
(2)最大输出电压Uomax
指集成运放在额定电源电压和额定负载下,不出现明显非线性失真的最大输出电压峰值。它与集成运放的电源电压有关。
(3)最大输出电流Iomax
指集成运放在额定电源电压下达到最大输出电压时所能输出的最大电流。通用型集成运放Iomax一般为几毫安至几十毫安。
(4)输入失调电压Uio
为使集成运放输出电压为零而在输入端所加的补偿电压称为输入失调电压,它反映了输入级差分电路的不对称程度,一般为几毫伏。Uio越小越好。
(5)输入失调电流Iio
指输出电压为零时,流人集成运放两输入端静态基极电流之差。Iio越小越好。
(6)共模抑制比KCMR
主要取决于输入级差分电路的共模抑制比,通常用分贝表示。一般为80dB以上,理想
运放的KCMR为∞.
(7)差模输入电阻rid
集成运放的输入电阻一般为105~1011Ω,当输入级采用场效应管时,可达1011Ω以上。
(8)转换速率SR
SR反映集成运放对高速变化输入信号的响应情况,只有输入信号的变化速率小于SR时,输出才能跟上输入的变化。否则,输出波形会产生失真。
(9)输入偏置电流IiB
IiB是指集成运放两输入端静态电流的平均值,其值越小越好。
集成运放还有其他参数。使用时可查阅有关手册。
(三)集成运算放大器的电压传输特性是什么? CAT3224HV3-GT2
电压传输特性是表示输出电压与输入电压之间关系的曲线。在图4-2 (a)图中,输入电压Ui=u+ -u-。由于集成运放的电压放大倍数很大,只有ui极小时,输出电压与输入电压间存在线性关系。当Ui稍大一点,输出电压使进入非线性工作区。若u+ >u-即ui>0时,输出电压为正的最大值+UoM;若u+<U-即ui<0时,输出电压为负的最大值-UoM。其特性曲线
(四)集成运算放大器按性能指标分为哪些类型?
集成运算放大器按其性能指标分为通用型和专用型两类。
(1)通用型
通用型依其性能的高低划分为I、Ⅱ、Ⅲ型。其特点和用途如下。
①I型集成运算放大器具有电压增益较低、共模范围小、频带较宽等特点,可用作高频放大器、窄带放大器、微分器、积分器、加法器、减法器等。
②Ⅱ型集成运算放大器具有电压增益较高、输入阻抗中等、输出幅度较大等特点,可用作交流放大器、直流放大器、电压比较器、滤波器等。
③Ⅲ型集成运算放大器具有电压增益高、共模和差模电压范围宽、无阻塞、工作稳定等特点,可用作测量放大器、伺服放大器、变换电路、各种模拟运算电路等。
(2)专用型
专用型是指某项性能指标较为突出,而其他指标仍为一般的运算放大器,专用型有低功耗型、高精度型、高速型、宽带型、高阻型、高压型等多种。其特点和用途如下。
①低功耗型集成运算放大器具有功耗低、电压增益高、工作稳定、共模范围宽、无阻塞等特点。可用在要求功耗低、耗电量小的仪嚣仪表中。
②高精度型集成运算放大器具有电压增益高、共模抑制能力强、温漂小、噪声低等特点,可用作测量放大器、传感器、交流放大器、直流放大器和仪表中的积分器等。
③高速型集成运算放大器具有转换速率高、频带较宽、建立时间快、输出负载能力强等特点,可用作脉冲放大器、高频放大器、A/D与D/A转换器等。
④宽带型集成运算放大器具有电压增益高、频带宽、转换速度快等特点,可用作直流放大器、中频放大器、高频放大器、方波发生器、高频有源滤波器等。
⑤高阻型集成运算放大器具有输入阻抗高、偏置电流小、转换速率高等特点,可用作采样一保持电路、A/D与D/A转换器、长时间积分器、微小电流放大器、阻抗变换器等。
⑥高压型集成运算放大器具有高工作电压、高输出电压、高共模电压等特点,可用作宽负载恒流源、高压音频放大器、随动供电装置、高压稳压电源等。
(五)集成运算放大器作线性运用时理想化的条件有哪些?
集成运放作线性运用时,往往把它看作理想元件。理想化的运算放大器应具有如下的技术指标:
开环电压放大倍数Ado→∞
差模输入电阻rid→∞
开环输出电阻ro→∞
共模抑制比KCMR→∞
(六)集成运算放大器作线性运用时有哪两条重要结论?
①由于rid→∞,可认为两输入端的输入电流为零,即
i+=i-=0
②由于Ado→∞,输出电压为有限值,则
ui=u+-u-=uo/Ao=0
即 u+=u-
两条结论是分析理想运放线性运用时的重要依据。
理想运放的电压传输特性如图4-3所示。它与实际运放的传输特性虽然有一定差别,但两者非常相近。因此,分析运算放大电路时,可用理想运放代替实际运放,其结果误差很小,在工程上是允许的。
(七)集成运算放大器有哪些特点? CAT4103V-GT2
自20世纪60年代初第一个集成运算放大器问世以来,运算放大器(简称运放)在信号运算、信号处理、信号测量及波形产生等方面获得广泛应用。集成运算放大器的一些特点与其制造工艺是紧密相关的,主要有以下几点。
①在集成电路工艺中还难于制造电感元件;制造容量大于200pF的电容也比较困难,而且性能很不稳定,所以集成电路中要尽量避免使用电容器。而运算放大器各级之间都采用直接耦合,基本上不采用电容元件,因此适合于集成化的要求。
②运放的输入级都采用差动放大电路,它要求两管的性能相同。而集成电路中的各个晶体管是通过同一工艺过程制作在同一硅片上的,容易获得特性相近的差动对管。又由于管子在同一硅片上,温度性能基本保持一致,因此,容易制成湿度漂移很小的运算放大器。
③在集成电路中,比较合适的阻值大致为100Ω~30kΩ。制作高阻值的电阻成本高,占用面积大,且阻值偏差大(10%~20%)。因此,在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替电阻。必须用直流高阻值电阻时,也常采用外接方式。
④集成电路中的二极管都采用晶体管构成,把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。
(一)集成运算放大器由哪些部分组成? CAT4237TD-GT3
集成运算放大器的类型很多,电路各不相同,但在电路结构上通常分为输入级、中间放票
输入级是决定集成运放性能的关键部分,通常采用双端输入的差分放大电路。目的在于有效地减小零点漂移,抑制干扰信号,提高输入电阻。
中间放大级由多级电压放大电路组成,使集成运放获得很高的电压放大倍数。
输出级通常采用互补对称的共集电极电路,减小输出电阻,提高电路的带负载能力。
集成运算放大器的图形符号如图4-1所示。图中“⊿”表示放大器。Ao表示电压放大倍数,如果是理想运算放大器,用∞取代。
左侧有两个输入端,标“一”号的一端为反相输入端,当信号由此端与地之间输入时,输出信号与输入信号相位相反。该输入方式称为反相输入。标“+”号的一端为同相输入端,当信号由此端与地之间输入时,输出信号与输入信号相位相同。该输入方式称为同相输入。若信号从两输入端之间输入或两输入端都有信号输入,则为差分输入。图中电源、公共端等未画出。
实际使用的集成运算放大器,产品型号不同,管脚编号不同,外部接线也有所区别,使用时可查阅有关手册。
(二)集成运算放大器的主要爹数有哪些?
为合理选择、正确使用集成运算放大器,必须了解其主要参数的意义。
(1)开环差模电压放大倍数Ado
Ado是指集成运放的输出端与输入端之间无外接回路时的差模电压放大倍数,也称开环电压增益。通常用分贝(dB)表示,即
Ado(dB)=201g×uo/ui(dB)常用的集成运放,Ado一般在80~140dB。
(2)最大输出电压Uomax
指集成运放在额定电源电压和额定负载下,不出现明显非线性失真的最大输出电压峰值。它与集成运放的电源电压有关。
(3)最大输出电流Iomax
指集成运放在额定电源电压下达到最大输出电压时所能输出的最大电流。通用型集成运放Iomax一般为几毫安至几十毫安。
(4)输入失调电压Uio
为使集成运放输出电压为零而在输入端所加的补偿电压称为输入失调电压,它反映了输入级差分电路的不对称程度,一般为几毫伏。Uio越小越好。
(5)输入失调电流Iio
指输出电压为零时,流人集成运放两输入端静态基极电流之差。Iio越小越好。
(6)共模抑制比KCMR
主要取决于输入级差分电路的共模抑制比,通常用分贝表示。一般为80dB以上,理想
运放的KCMR为∞.
(7)差模输入电阻rid
集成运放的输入电阻一般为105~1011Ω,当输入级采用场效应管时,可达1011Ω以上。
(8)转换速率SR
SR反映集成运放对高速变化输入信号的响应情况,只有输入信号的变化速率小于SR时,输出才能跟上输入的变化。否则,输出波形会产生失真。
(9)输入偏置电流IiB
IiB是指集成运放两输入端静态电流的平均值,其值越小越好。
集成运放还有其他参数。使用时可查阅有关手册。
(三)集成运算放大器的电压传输特性是什么? CAT3224HV3-GT2
电压传输特性是表示输出电压与输入电压之间关系的曲线。在图4-2 (a)图中,输入电压Ui=u+ -u-。由于集成运放的电压放大倍数很大,只有ui极小时,输出电压与输入电压间存在线性关系。当Ui稍大一点,输出电压使进入非线性工作区。若u+ >u-即ui>0时,输出电压为正的最大值+UoM;若u+<U-即ui<0时,输出电压为负的最大值-UoM。其特性曲线
(四)集成运算放大器按性能指标分为哪些类型?
集成运算放大器按其性能指标分为通用型和专用型两类。
(1)通用型
通用型依其性能的高低划分为I、Ⅱ、Ⅲ型。其特点和用途如下。
①I型集成运算放大器具有电压增益较低、共模范围小、频带较宽等特点,可用作高频放大器、窄带放大器、微分器、积分器、加法器、减法器等。
②Ⅱ型集成运算放大器具有电压增益较高、输入阻抗中等、输出幅度较大等特点,可用作交流放大器、直流放大器、电压比较器、滤波器等。
③Ⅲ型集成运算放大器具有电压增益高、共模和差模电压范围宽、无阻塞、工作稳定等特点,可用作测量放大器、伺服放大器、变换电路、各种模拟运算电路等。
(2)专用型
专用型是指某项性能指标较为突出,而其他指标仍为一般的运算放大器,专用型有低功耗型、高精度型、高速型、宽带型、高阻型、高压型等多种。其特点和用途如下。
①低功耗型集成运算放大器具有功耗低、电压增益高、工作稳定、共模范围宽、无阻塞等特点。可用在要求功耗低、耗电量小的仪嚣仪表中。
②高精度型集成运算放大器具有电压增益高、共模抑制能力强、温漂小、噪声低等特点,可用作测量放大器、传感器、交流放大器、直流放大器和仪表中的积分器等。
③高速型集成运算放大器具有转换速率高、频带较宽、建立时间快、输出负载能力强等特点,可用作脉冲放大器、高频放大器、A/D与D/A转换器等。
④宽带型集成运算放大器具有电压增益高、频带宽、转换速度快等特点,可用作直流放大器、中频放大器、高频放大器、方波发生器、高频有源滤波器等。
⑤高阻型集成运算放大器具有输入阻抗高、偏置电流小、转换速率高等特点,可用作采样一保持电路、A/D与D/A转换器、长时间积分器、微小电流放大器、阻抗变换器等。
⑥高压型集成运算放大器具有高工作电压、高输出电压、高共模电压等特点,可用作宽负载恒流源、高压音频放大器、随动供电装置、高压稳压电源等。
(五)集成运算放大器作线性运用时理想化的条件有哪些?
集成运放作线性运用时,往往把它看作理想元件。理想化的运算放大器应具有如下的技术指标:
开环电压放大倍数Ado→∞
差模输入电阻rid→∞
开环输出电阻ro→∞
共模抑制比KCMR→∞
(六)集成运算放大器作线性运用时有哪两条重要结论?
①由于rid→∞,可认为两输入端的输入电流为零,即
i+=i-=0
②由于Ado→∞,输出电压为有限值,则
ui=u+-u-=uo/Ao=0
即 u+=u-
两条结论是分析理想运放线性运用时的重要依据。
理想运放的电压传输特性如图4-3所示。它与实际运放的传输特性虽然有一定差别,但两者非常相近。因此,分析运算放大电路时,可用理想运放代替实际运放,其结果误差很小,在工程上是允许的。
(七)集成运算放大器有哪些特点? CAT4103V-GT2
自20世纪60年代初第一个集成运算放大器问世以来,运算放大器(简称运放)在信号运算、信号处理、信号测量及波形产生等方面获得广泛应用。集成运算放大器的一些特点与其制造工艺是紧密相关的,主要有以下几点。
①在集成电路工艺中还难于制造电感元件;制造容量大于200pF的电容也比较困难,而且性能很不稳定,所以集成电路中要尽量避免使用电容器。而运算放大器各级之间都采用直接耦合,基本上不采用电容元件,因此适合于集成化的要求。
②运放的输入级都采用差动放大电路,它要求两管的性能相同。而集成电路中的各个晶体管是通过同一工艺过程制作在同一硅片上的,容易获得特性相近的差动对管。又由于管子在同一硅片上,温度性能基本保持一致,因此,容易制成湿度漂移很小的运算放大器。
③在集成电路中,比较合适的阻值大致为100Ω~30kΩ。制作高阻值的电阻成本高,占用面积大,且阻值偏差大(10%~20%)。因此,在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替电阻。必须用直流高阻值电阻时,也常采用外接方式。
④集成电路中的二极管都采用晶体管构成,把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。
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