运放应用大全

1、1. 集成运算放大器的主要应用集成运算放大器的两个输入端分别为同相输入端uP和反相输入端uN ,这里的"同相"和“反相”是集成运算放大器的输入电压与输出电压Uo之间的相位关系，其符号及外观如图1.1所示。从外部看，可以认为集成运算放大器是一个双端输入、单端输出、具有高差模 放大倍数Aod、高输入电阻、低输出电阻、能较好地抑制温漂的差动放大电路。集成运算放大器加上负反馈回路，使其具有各种各样的特性，实现各种各样的电路功能。集成运算放大器的主要应用：DC放大器-DC低频信号的放大。音频放大器-数十Hz数十kHz的低频信号的放大器。视频放大器-数十Hz数十MHz的视频信号的放大器

2、。有源滤波器-低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。模拟运算-模拟信号的加法、减法、微分、积分等运算。信号的发生和转换-正弦波振荡电路、矩形波发生电路、电压比较器、电压 一电流转 换电路等。2. 集成运算放大器的主要性能指标(1) 开环差模增益Aod在集成运算放大器无外加反馈时的差模放大倍数称为开环差模增益，记作Aw。Aod=AUo/A(UP-UN)，常用分贝(dB)表示，其分贝数为20lg|Aod|。通用型集成运算放大器Aod通常在105左右或用102V/mV表示，即100dB左右。(2) 共模抑制比Kcmr共模放大倍数Aoc如图2.1所示，Aoc= Uo/ Uic。共模抑制比等于

3、差模放大倍数与共模放大倍数Aoc之比的绝对值，即KcMR = |Aod/Aoc|,常用分贝表不其数值为20lgKcmr° Kcmr越大越好,Kcmr越大对温度影响的抑制能力就越大。Kcmr =|Aod/Aoc|。Kcmr 越大越好,Kcmr越大对温度影响的抑制能 力就越大。(3)差模输入电阻ridrid是集成运算放大器两个输入端之间的差模输入电压变化量与由它所引起的差模输入 电流之比。rid越大越好，从信号源索取的电流越小。输入失调电压U os及其温漂dU os / dT由于集成运算放大器的输入级电路参数不可能绝对对称，所以当输入电压为零时，输出电压Uo不为零。Uos是使输出电压为零

4、时在输入端加的补偿电压。Uos越小越好，越小表明电路参数对称性越好。对于有外接调零电位器的集成运算放大器，可以通过改变电位器滑动端的位置使得零输入时输出为零。dU OS / dT是U OS的温度系数，是衡量集成运算放大器温漂的重要参数，其数值越小， 表明集成运算放大器的温漂越小。(5) 输入失调电流I os及其温漂dl os / dT1 OS 4 1 B1 T B2 |其中 1 B1、1 B2 是集成运算放大器输入级差放管的基极(栅级)偏置电流，I OS反映输入级差放管输入电流的不对称程度。dl OS / dT与dU OS / dT的含义相类似。|OS和dIOS/dT越小，集成运算放大器质量越

5、好。(6) 输入偏置电流I|BI旧是集成运算放大器输入级差放管的基极(栅级)偏置电流的平均值。即 ,1 .,、,山,IiB = 2( I B1十I B2 ) , I旧越小，信号源内阻对集成运算放大器静态工作点影响越小；通常I旧越小，往往I OS也越小。、U OS、 dU OS /dT 、I OS、dl OS /dT 、 I旧越小，集成运算放大器精度越高。特别提示(7) 最大共模输入电压UlcmaxU Icmax是集成运算放大器两个输入端对地间所允许加的最大共模输入电压。超出此共模电压极限值，其共模抑制比将明显下降，不能对差模信号进行放大。这也是集成运算放大器用于同相放大器时所允许的输入电压极限

6、值。如图2.2所示。(8) 最大差模输入电压U |d maxU Id max是集成运算放大器同相输入端与反相输入端之间所允许加的最大差模输入电压。超出此差模电压极限值，输入级将损坏。如图2.3所示。共模输入电压有最大值不能 超过差模输入电压有最大值不能超过一3dB带宽fHfH是使开环差模增益 Aod下降3dB(即下降到0.707倍)时的信号频率。(10) 增益带宽积GBW、单位增益带宽fcGBW是开环差模增益 Aod与带宽fH的乘积，即GBW=A°dXfH是一个常数。8fc是使开环差模增益 Aod下降到0dB(即A°d=1,失去放大能力)时的信号频率。特别提示(11) 转换

7、速率SRSR=|dUO/dt|max,表示集成运算放大器对信号变化速率的适应能力，是衡量集成运算放大器在大幅值信号作用时工作速度的参数，常用每微秒输出电压变化多少伏来表示。当输入信号变化斜率的绝对值小于SR时。输出电压才能线性规律变化。信号幅值越大、频率越高，要求集成运算放大器的 SR越大。转换速率SR越大，输 出才能跟上频率高、 幅值大的输入信号的 变化，否则输入正弦 波，输出是三角波。 如图2.4所示。(12) 等效输入噪声电压密度en、等效输入噪声电流密度in、等效输入噪声电压峰一峰值enp-p、等效输入噪声电流峰一峰值inp-p用来描述集成运算放大器噪声的大小。噪声越小越好。输入无信号

8、时，输出有噪声电压，如图2.5所示。将输出噪声电压折合到输入端就 是等效输入噪声电压。即使输入端加上有用信号，输出特别提示的噪声电压依然存在。集成运算放大器的 en、in、enp-p、 inp-p 越小越好。(13) 功耗Pd在额定电源电压及空载条件下，所消耗的电源总功率Pd。3. 集成运算放大器按性能指标分类按性能指标可分为通用型和特殊型两类。 通用型集成运算放大器用于无特殊要求的电路 之中，其性能指标的数值范围如表 3.1所示。特殊型集成运算放大器为了适应各种特殊要求， 某一方面性能特别突出，下面作一简单介绍。表3.1通用型集成运算放大器性能指标参数单位数值范围AoddB65 100Rid

9、m q0.5 2Uosmv25IOSg A0.2 2Iibg A0.3 7KcmrdB70 90单位增益带宽mh z0.5 2SRV/ g S0.5 0.7功耗mW80 120(1) 高阻型具有高输入电阻(rid)的集成运算放大器称为高阻型集成运算放大器。rid大于109Q，适用于测量放大电路、信号发生电路等。(2) 高速型增益带宽积和转换速率高的集成运算放大器为高速型集成运算放大器。它的种类很多，增益带宽积多在10MHz左右，有的高达千兆；转换速率大多在几十伏/微秒至几百伏/微秒，有的高达几千伏/微秒。适用于模一数转换器、数一模转换器、视频放大器等。(3) 高精度型高精度型集成运算放大器具有

10、低失调、低温漂、低噪声、高增益等特点，它的失调电压 和失调电流比通用型集成运算放大器小两个数量级，而开环增益和共模抑制比均大于 100dB。适用于对微弱信号的精密测量和运算，常用于高精度的仪器设备中。(4) 低功耗型低功耗型集成运算放大器具有功耗低、工作电源电压低等特点，它们的功耗只有几毫瓦，甚至更小，电源电压为几伏，而其他方面的性能不比通用型集成运算放大器差。适用于能源有严格限制的情况，例如空间技术、军事科学及工业中的遥感遥测等领域。(5) 大功率型一般通用型集成运算放大器的输出电流在24V以上这是大功率型集成运算放大器。4. 集成运算放大器典型电路(1)反相比例运算电路如图 4.1所示。1

11、0mA以内，输出电流在1A以上，电源电压RfUo = _ UiR1R2 = R1 / Rf同相比例运算电路如图 4.2所示。图4.2同相比例运算电路特别提示电压跟随器如图 4.3所示。输 入电阻高，输出电阻小，放大 倍数等于1。(3)反相求和运算电路如图4.4所示。RfRfu。= 一 _ U|1UI 2R1R2R4 = R1 / R2 / R3 / RfRfui 3R3(4)同相求和运算电路如图4.5所示。UoRf u 11RiRfR2RfR3R4 / R1 / R2 / R3 = R/ Rf或 R1 / R2 / R3 = R / Rf 省去 R4(5)加减运算电路如图 4.6所示。RfU

12、I 2R2RfRfRfuo =- U I3 ' u| 4 uilR3R4R1Rf / R1 / R2 = R3 / R4 / R5特别提示加减电路只有两个输入，且 参数对称，如图 4.7所示,RfUo-U|1(6)积分运算电路如图 4.8所示。1Uo =U| dtRC特别提示当输入为阶跃信号、方波、正 弦波时，积分器输出信号如图 4.9所示。图4.9加不同输入信号时积分器输出波形特别提示在使用积分器时，为了防 止低频信号增益过高，常 在电容上并联一个电阻 加以限制如图4.10所示。(9)压控电压源二阶高通滤波器如图4.15所示。 微分运算电路如图 4.11所示。duiu °

13、= - RC dtI 电J R图4.11微分运算电路特别提示实用微分电路如图 4.12所 示。R1限制输入电流；稳 压二极管限制输出电压； C1提高电路的稳定性。波 形如图4.13所示。(8)压控电压源二阶低通滤波器如图4.14所示。特别提示设计图4.14电路时按下面公式选择参数：-1R2Q = 3 A =°.7°7 通带放大倍数 Aup =1 + 1通市截止频率fp特征频率f°fp = f° = 2TTRCR1 / R2 =2R特别提示(10) RC桥式正弦振荡电路如图 4.16所示。设计图4.15电路时按下面公式选择参数：-1 R2Q = =0.70

14、7 通带放大倍数Aup =1 + W3 - ApPR11通市截止频率fp特征频率f0fp = f0 =2 二 RCR1 / R2 = R振荡频率 f0 =2 二 RCRf 电路在起振时应满足A 2R1其中 Rf = R2+( R3/ Rd ), Rd 为二极管正向导通时的等效电阻。R= R 1/RfD1、D2、R3是起稳幅作用R3通常选几千欧(11)方波发生电路如图 4.17所示。特别捉示方波发生电路的波形如图 4.18所示。其中输出的幅值 Uom = ±Uz,输出波形的周期T =2R3Cln 1 +竺,电容电压的幅值H R2 BlUt -二Uz(12)方波和三角波发生电路如图4.1

15、9所示。图4.19方波和三角波发生电路RiR2特别提示方波和三角波发生电路的波形图如图4.20所示。二角波输出的幅度Uo1m=Ut =£ U z ,方波的幅值UoM = iUz,R2波形的周期T = 4R1RC 。得到了线性度较理想的三角波。R2特别提示电0*图4.21过零比较器电压传输特性过零比较器的电压传输特性 如图4.21所示。过零比较器 的输入输出电压波形如图4.22所示。阈值电压 Ut=0,ui>0 时 uO=- Uz， U|V 0 时(14) 一般单限比较器如图 4.23所示。一般单限比较器的电压传输特性如图4.24所示。一般单限比较器的输入输出电压波 形如图4.2

16、5所示。阈值电压 Ut=Ur, Up> Ur 时 Uo= Uz， U| V Ur时 Uo=+ Uz。uo= + Uz。(15)滞回比较器如图4.26所示。图4.27滞回比较器电压传输特性特别提示滞回比较器的电压传输特性如图 4.27所示。滞回比较器的输入输出电压波形如图4.28所示。阈值电压 士Ut =±-2一UZ , U|>+ UtR2Rf时 uO=- Uz, qv Ut时 uO= + Uz, - Utv U|V+ Ut时见滞回比较器 电压传输特性的变化方向。特别提示加了参考电压的滞回比较器电路图、电压传输特性、输入输出 电压波形如图4.29、4.30> 4.31所示。RfRc阈值电压Ut ： Ur二2 Uz。R2Rf