几种常用运算放大器举例

1、健入文字运算放大器分类总结报告從入文了1、通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的.这类器件的主要特点是价格低廉、产品量 大面广，其性能指标能适合于一般性使用.例U A741 （单运放）、LM358 （双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356都属于此种.它们是目前应用最为广泛的集成 运算放大器。下面就实验室里也常用的LM358来做一下介绍：LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压 范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电 源电压无关。它的使用范围包搞传感放大器、直流增益模块和其

2、他所有可用单电源供电的 使用运算放大器的场合，外观Inputs A -可VccL Output B可Output A TEE Vff/Gnd EInputs B管脚图它的特点如下：内部频率补偿宜流电压增益高（约lOOdB）单位增益频带宽（约1MHz）电源电压范围宽：单电源Q30V）双电源（土 1.5 -±15V）低功耗电流，适合于电池供电低输入偏流低输入失调电压和失调电流共模输入电压范围宽，包括接地差模输入电压范围宽，等于电源电压范围输出电压摆幅大（0至Vcc1.5V）常用性能指标:性能参数基本范围输入失调电压<9V输入失调电压温度系数7uA/r输入失调电流550nA输入失调电

3、流温度系数iouA/r大信号电压开环增益25 100V/mV共模抑制比70dB最高输出电压259Vcc=5V, RL=2KVcc=30V, RL=10K3.5V28V最低输出电压Vcc=5V, RL=10K斗 20mV输出源电流40mA键入文字性能图表:(&A 8<§>550.5>020VggsGndTa = 25°C-、S、°、Is、1、"1201008060401.0 W 1001.0 k 10k100 k 1.0 Mf, FREQUENCY (Hz)大信号频率响应大信号电压开环增益I wspd>2§电压跟随

4、器对小信号脉冲的响应常用电路：(1正向放大器根据虚短路，虚开路，易知:R1g(远+】)(2)高阻抗差分放大器电路左半部分可以看作两个同向放大器，分别对e2放大(a+b+1)倍，右半部分为一个 差分放大器放大系数为C,因此得到结果：eO = C(e2 一 el)(l+ a + b)(3)、迟滞比较器Hysteresis将输入电平与参考电平作比较.根据虔短路，虚开路有:% =(斗色)何一“)，则:聶弘叫健入文了2、高精度运算放大器所谓高精度运放是一类受温度影响小，即温漂小，噪声低，灵敏度高，适合微小信号放大 用的运算放大器。高精度运算放大器的运用范畴很广，在产业领域中可用于量测仪器、控制系统、HA

5、VC（Heating, Ventilating, and Ail- Conditioning,加热、通风、空调）、程序控制、资料撷 取系统、ATE （AutomaticTestEquqjment,自动测试设备）等.在医疗领域中也有超音波、 气体分析、血压计、诊断器、医疗影像系统等，此外汽车中的引擎管理、传动系统管理， 或实验室内的测度计等，都需要运用上高精度的运算放大器.高精度运算放大器主要面向 测试与测量仪表、汽车电子系统及工业控制系统产品市场。下面就OP17精密JFET输入运算放大器做一下介绍：OP17特点低输入噪声高共模抑制比（lOOdB）低输入偏流低输入失调电压和失调电流高增益带宽高电

6、压转换速率建立时间短常用性能参数:性能参数基本范围输入失调电压0.205mV电流偏置15pA输入失调电流SlOpA输入电阻10%大信号电压增益240V/mV输出电压摆幅±13V共模抑制比lOOdB电压转换速率60V/US增益带宽30MHz闭环带宽11MHz建立时间（到0.1%）0.6us输入电容3pF输入电压噪声密度20nV/>/Hz输入电流噪声密度0.01 pA/ Vhz性能图表:1M1M1K1W0OUTFUT LOAD RE4ISXAMCE-D输出电压摆幅与负载关系-M-12 -W 7-4_4>22441«12WMKJT COMMONUMODVOL1AOC-

7、V输入失调电流与共模电压3HV、10 IM 1k let lOOft 、 1(Mi 10M1FREQUEMCY - Hz开环增益与电源电压关系共模抑制比与频率关系111)1VTIME - Jomorv大信号传输响应TIME - KMMDTV小信号传输相应90“7|“O0從入文字电压转换速率与温度关系典型应用电路:(OP17与OP15基本是一样的)此图中，DAC08E是一个8位数-模转换器，2 口和4 口为一对反向电流输出。由虚短路可知，运放2脚处的电压为0V,由于是宜流，可以将C?略去，因此I。全部流经匕 因此，有X)= Rx I因此这个器件是一个将电流转换为电压的器件，其中Q是对充放电起加速

8、作用，由于OP17 具有高精度的特性，它引入的噪声或漂移十分小，可以完成这种高精度的转换。3. 高阻型运算放大器高阻型集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常离，输入失调电流非常小，一般rid> (109-1012) W, HB为几皮安到几十皮安实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输 入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。输入级经常采用结型场效应管JFET与BJT相结合构成差动输入级，称为BIFET,或采用 超管与BJT结合的电路，构成差动输入级。用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入失调电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优 点，但输入失调电压较大.这种运算放大器广泛用于

9、无线电通信，自动控制，生物医学电信号测量的精密放大电路， 有源滤波器，取样保持放大器，对数和反对数放大器，模数和数模转换器.常见的集成器件有LF355、LF347 (四运放及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等. 下面以CA3130为例做一下介绍：CA3130同时集成了 CMOS场效应管与双极型晶体管。在输入级中采用了 P沟道的MOS 管，使得电路带有极高的输入电阻。管脚图CA3130的应用电路：接参考地的单边供电运放 快速采样保持放大器高输入阻抗比较器电压跟随器峰值检波器常用性能指标:性能参数基本范围输入失调电压8mV电压温漂iouv/r输入失调电流O.SpA输入电流5pA大信号电压开

10、环增益lOOkV/V最大输出电压15V共模抑制比90dB最大输出电流22mA输入电阻1.5TQ等效输入噪声电压23uV转换速率 开环 闭环30V/uS lOV/uS内部构造及引脚键入文字&3V(NOTECURREHT SOURCE FOR Qi AND Or(CURREMTBOURCC ( LOAD9 KM Oil IWV 伽GI II 4TAOEMPUTr -i OUTPUT I ITAOe© OFFSET HU COtrCNIATBOH ® 8TROBINO -*(4)V-如图所示，CA3130的差分输入级采用了 PMOS管（Q6. Q7）,采用三极管（Q9,

11、Q10） 作为镜像负载，同时，将差分的输出结果传输到第二级放大器Qll. Q2, Q4是输入级的恒 流源，Q3, Q5为第二级放大的恒流源。输出级的Q8, Q9工作在A类放大，由于是漏极 接负载，最后的输出增益将与负载大小有关典型应用电路: 全波整流电路则在输入正向波与反向波型时电路结构略有不同:由于在运放输出加了二极管，输入正向波型时，二极管截止，相当于运放不起作用，如下图:健入文字健入文字此时吧,健入文字健入文字输入反向波型时，二极管导通，根据虚短路，虔开路，等效如下图:R2健入文字健入文字此时，有乂 =巴丫R假设正负半波的输出是相同的，则有：Rj R + R> +因此对于满足上述条

12、件的电阻Rl, R2, R3,电路能做全波整流:健入文字健入文字TOp race Output signat 2VOw. soaomirace. input signM. wuorv Time oase on t>owi traces: 0.2mvDhr健入文字4、轨-轨型运算放大器普通运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设 计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或 稍微低于负电源也被允许.这种运放称为轨到轨(miUorail)输入运算放大器。所谓raiUo-rail,其实就是正负电源供电。轨对轨运算放大器在低电源

13、电压和单电源电压下 可以有宽的输入共模电压范围和输出摆幅。轨对轨输入，或称满电源摆幅(R-R)性能，可以获得零交越失真，适合驱动ADC,而不会造 成差动线性衰减。实现高精密度应用.有轨对轨运放和轨对轨比较器。轨对轨运放在整个共模范围内，输入级的跨导基本保持恒定，这对低电压应用是至关重要 的.因为当电源电压逐步下降时，晶体管的阈值电压并没有减小，但是运放的共模输入范 围越来越小，这可能也正使设计出符合低压低功耗要求，输入动态幅度达到全摆幅的运放 成为一种必需.轨对轨输入/输出功能扩大了动态范围，最大限度地提高了放大器的整体性 能。下面就AD8517做一下介绍：AD8517 特点*支持单电源供电(

14、18V-6V)宽带宽(7MHz)轨对轨输出摆幅及输入应用范围：移动通讯工具传感器界面ASIC输入设备笔记本电脑使用电池的设备 常用性能参数：性能参数基本范围输入失调电压1.35电压温漂2V/X?输入失调电流225nA输入偏置400nA输入电压范围35V大信号电压增益100V/mV共模抑制比70 dB输出电压摆幅：35mV-4965V电压转换速率8V/uS增益带宽积7MHz电压噪声密度15nV/VHz电流噪声密度1 2pA/x/Hz健入文字使用参数:电源电压6V输入电压GND-Vs差分电压输入±0.6V性能图表:110OJFRK)ISMC¥-KZ r QpmOSTOfTTKv

15、s=«v Ay、U =2®G、EEAdmo lr »<FREQUENCr> HX10M开环增益与频率输出摆幅与频率vt X at*= i-wnp-p/J/、/、/r、/J7F健入文字轨对轨输出共模抑制比与频率从上图可以看到.当Vin=l SV时，输入 与输出几乎相当典型电路(1)反向放大器由虚短虚开易知乂 =-健入文了(2)、麦克风预放大处理此电路为一个简化了的话筒电信号预处理放大电路，左边的R1,和ELECTRET MIC代表 了话筒的电磁结构，产生了 Vin的输入信号，C1用于隔去输入中的直流成分。右边与反向备=坚 国放大器有些相似，但负端接的是庚

16、设此时c接1.8V,2 ,则此时 也5、高速宽频带型运算放大器在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中，要求集成运算放大器的转换速率SR定要高, 单位增益带宽BWG 一定要足够大，像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。 高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应.常见的运放有LM318. PA715 等，其 SR=5070V/us, BWG>20MHz.下面就UA715为例作介绍：UA751是一个高速度高增益的运放，它适用于需要快速采集数据和较宽带宽的地方.尤其 是A/D, D/A转换器，锁相环，影像放大，有源滤波器，精确比较器，采样保持等等。 UA751的特点：高

17、速电压转换效率快速建立时间带宽宽供电范围宽输入电压范围宽常用性能参数:性能参数基本范围输入失调电压25mV输入电阻1MQ输入失调电流250nA输入电流偏置400nA输入电压范围±12V大信号电压增益30V/mV共模抑制比92 dB健入文字建立时间800ns输出电压摆幅：35mV*965V健入文字健入文字性能图示:开环增益与频率闭环增益与频率Avila 匕< H1&OUtMCT Ml I工出TO GAINlOOUpJl AcTHZuUit4I.L .Tir59计SFR£OUEMCV - MM2> 一跖电压增益与频率共模抑制比与频率闭环输出摆幅与频率采样速率

18、与闭环电压増益开环相位与频率电压跟随器传输响应健入文字健入文字典型应用电路:(1X滤波器73 ¥可以对电路进行简化如右图。则可以看出是一个低通滤波器。因此有:健入文字健入文字生丄(丄+丄丄)Q C R匕禺G =健入文字健入文字(2).影像放大器vtceo OUTAUT TOnOCOAXn n进入文了其中电路的主要部分如右图：放大器后带了一组推挽输出。两只三极管分别放大输入 信号的正半周和负半周，即用一只三极管放大信号的正 半周，用另一只三极管放大信号的负半周，两只三极管 输出的半周信号在放大器负载上合并后得到一个完整 周期的输出信号。这种结构可以大大减少图像的失真。6. 高压型运算放

19、大器运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中，输出电压的最大 值一般仅几十伏，输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流，集成运放外 部必须要加辅助电路.高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电 压和大电流。一般集成运算放大器的供电电压在15V以下，而高压型集成运算放大器的供 电电压可达数十伏。下面以SG143为例作介绍：SG143是通用高压运算放大器，它具有工作电压达土40V,高达±40V的完善的过压保护以 及输入电流和其它的超B运放差不多的特点。提高的转换速率，连同较高的共模及电源抑 制，为改善在较高电源电压下的性能提供了保证。工作

20、上的特性，尤其是电源电流，转换 速率和増益，实际上都与电源电压和温度无关.此外，由于晶片上的热对称性，使增益不 受高电源电压下输出负载的影响。SG143的管脚与通用运算放大器一致，并且它具有失调 调零的能力。应用领域包括通用运放的那些方面，但是当加以外部升压时，可以扩展到更高的电压和更 高的输出功率.例如，当在音频功率方面应用时，SG143可提供覆盖整个音频频谱的功率 带宽.此外，SG143能在电源上带有大的尖峰脉冲过电压的环境下佐这种环境下，其它的 内补偿运算放大器可能遭受严重损坏）可靠地工作.SG143的特点：宽的电源电压范围土4.0V±40V大的输出电压幅度±37V宽

21、的输入共模范围土38V有输入过压保护土 40V电源电流实际上与电源电压和温度无关低的输入偏置电流&51A低的输入失调电流10nA键入文字高的转换速率一一 本上与温度和电源电压无关2.5V/S高的电压增益一实际上与电阻性的负载，温度和电源电压无关100k（最小） 内补偿（可满足单位增益）有输出短路保护管脚与通用运放一致常用性能参数:性能参数基本范围输入失调电压2 5mV输入失调电流1 3nA输入偏置电流820nA输出电压幅度25V输入电压范围26V大信号电压增益180kV/V共模抑制比90 dB转换速率25V/us功率带宽20kHz性能图表:102040 0 100 200 4XRdCy

22、 Y (kHi)O亍 4 专一。KU13小 01J0i407u ace/3UPP, AJUTAGE (/de：-2CIQ 13100 1.0K 10K -OtM 1.0M 3 'CBMnKOUCWCY <H«)输出电压与频率输出电压摆幅与电源电压开环电压增益与频率典型电路：（IX采样保持电路进入文了可以看到运放正极是一个受采样命令控制的采样开关，当处于采样周期时，高频噪声通过 大电容接地，余下较低频的信号。放大器是一个带调寒的电压跟随器，将采到的信号保持 至下一个周期.(2)、对高压型运放的保护如大多数集成运算放大器的情形一样，应采取某些保护措施以保证SG143不被打穿.当工 作在较高电源电压下，这种短路应为有限的持续时间，高的环境温度，高的电源电压以及 可导致过大晶片温度的高功耗.这些情况的任何组合都能使元件遭到损坏.应当采取一些保护措施以保证电源的极性永远不会颠倒，即使是在瞬态条件下也不允许。在电压颠倒的情况下，集成电路将通过过量的电流，熔化内部的铝引线，电源间的电压反 接几乎总会导致元件的损坏。在那些对很低输入电流敏感的高压应用中，应当使用专门的 保护措施。以下列举了一些基本电路的高压保护措施：电压跟随器同向放大器反向放大器7、高功率型运算放大器功率型集成运算放大器的输出级，可向