运算放大器是什么
最佳答案：
运算放大器（常简称运放）具有高放大倍数电路单元实际电路通常结合反馈网络共同组成某种功能模块由于早期应用于模拟计算机用实现数学运算故得名运算放大器此名称直延续至今运放从功能角度命名电路单元由分立器件实现也实现半导体芯片当随着半导体技术发展今绝大部分运放单片形式存运放种类繁多广泛应用于几乎所有行业当
历史
第使用真空管设计放大器大约1930年前完成放大器执行加与减工作 运算放大器早被设计出来目电压类比成数字用来进行加、减、乘、除运算同时也成实现模拟计算机（analog computer）基本建构方块而理想运算放大器电路系统设计上用途却远超过加减乘除计算今日运算放大器无论使用晶体管（transistor）或真空管（vacuum tube）、分立式（discrete）元件或集成电路（integrated circuits）元件运算放大器效能都已经逐渐接近理想运算放大器要求早期运算放大器使用真空管设计现则多半集成电路式元件系统对于放大器需求超出集成电路放大器需求时常常会利用分立式元件来实现些特殊规格运算放大器[1] 1960年代晚期仙童半导体（Fairchild Semiconductor）推出了第被广泛使用集成电路运算放大器型号μA709设计者则鲍伯·韦勒（Bob Widlar）709快地被随而来新产品μA741取代741有着更好性能更稳定也更容易使用741运算放大器成了微电子工业发展历史上独无二象征历经了数十年演进仍没有被取代多集成电路制造商至今仍生产741直今天μA741仍各大学电子工程系讲解运放原理典型教材
编辑本段原理
运放上图有两输入端a（反相输入端）,b(同相输入端)和输出端o.也分别被称倒向输入端非倒向输入端和输出端.当电压加U-加a端和公共端(公共端电压零点,相当于电路参考结点.)之间,且其实际方向从a 端高于公共端时,输出电压U实际方向则自公共端指向o端,即两者方向正好相反.当输入电压U+加b端和公共端之间,U与U+两者实际方向相对公共端恰好相同.了区别起见,a端和b 端分别用"-"和"+"号标出,要们误认电压参考方向正负极性.电压正负极性应另外标出或用箭头表示.反转放大器和非反转放大器下图： 运算放大器
运算放大器
般运放简单地视：具有信号输出端口（Out）和同相、反相两高阻抗输入端高增益直接耦合电压放大单元因此采用运放制作同相、反相及差分放大器 运放供电方式分双电源供电与单电源供电两种对于双电源供电运放其输出零电压两侧变化差动输入电压零时输出也置零采用单电源供电运放输出电源与地之间某范围变化 运放输入电位通常要求高于负电源某数值而低于正电源某数值经过特殊设计运放允许输入电位从负电源正电源整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种运放称轨轨（rail-to-rail）输入运算放大器 运算放大器输出信号与两输入端信号电压差成正比音频段有：输出电压=A0（E1-E2）其A0 运放低频开环增益（ 100dB即 100000 倍）E1 同相端输入信号电压E2 反相端输入信号电压
编辑本段类型
按照集成运算放大器参数来分,集成运算放大器分下几类 运算放大器
1．通用型运算放大器 通用型运算放大器通用目而设计类器件主要特点价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于般性使用例μA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及场效应管输入级LF356都属于此种们目前应用广泛集成运算放大器 2．高阻型运算放大器 类集成运算放大器特点差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,般rid＞1GΩ~1TΩ,IB几皮安几十皮安实现些指标主要措施利用场效应管高输入阻抗特点,用场效应管组成运算放大器差分输入级用FET作输入级,仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,输入失调电压较大常见集成器件有LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗CA3130、CA3140等 3．低温漂型运算放大器 精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表,总希望运算放大器失调电压要小且随温度变化而变化低温漂型运算放大器此而设计目前常用高精度、低温漂运算放大器有OP07、OP27、AD508及由MOSFET组成斩波稳零型低漂移器件ICL7650等 4．高速型运算放大器 快速A/D和D/A转换器、视频放大器,要求集成运算放大器转换速率SR定要高,单位增益带宽BWG定要足够大,像通用型集成运放能适合于高速应用场合高速型运算放大器主要特点具有高转换速率和宽频率响应常见运放有LM318、μA715等,其SR=50~70V/us,BWG＞20MHz 5．低功耗型运算放大器 运算放大器
由于电子电路集成化大优点能使复杂电路小型轻便,所随着便携式仪器应用范围扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗运算放大器相适用常用运算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作电压±2V~±18V,消耗电流50~250μA目前有产品功耗已达μW级,例ICL7600供电电源1.5V,功耗10mW,采用单节电池供电 6．高压大功率型运算放大器 运算放大器输出电压主要受供电电源限制普通运算放大器,输出电压大值般仅几十伏,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需附加任何电路,即输出高电压和大电流例D41集成运放电源电压达±150V,μA791集成运放输出电流达1A 7.编程控制运算放大器 仪器仪表得使用过程都会涉及量程得问题.了得固定电压得输出,必须改变运算放大器得放大倍数.例:有运算放大器得放大倍数10倍,输入信号1mv时,输出电压10mv,当输入电压0.1mv时,输出只有1mv,了得10mv必须改变放大倍数100.程控运放了解决问题而产生得.例PGA103A,通过控制1,2脚电平来改变放大倍数.
编辑本段主要参数
1.共模输入电阻(RINCM) 该参数表示运算放大器工作线性区时输入共模电压范围与该范围内偏置电流变化量之比 2.直流共模抑制(CMRDC) 该参数用于衡量运算放大器对作用两输入端相同直流信号抑制能力 运算放大器
3.交流共模抑制(CMRAC) CMRAC用于衡量运算放大器对作用两输入端相同交流信号抑制能力差模开环增益除共模开环增益函数 4.增益带宽积(GBW) 增益带宽积AOL * ƒ常量定义开环增益随频率变化特性曲线-20dB/十倍频程滚降区域 5.输入偏置电流(IB) 该参数指运算放大器工作线性区时流入输入端平均电流 6.输入偏置电流温漂(TCIB) 该参数代表输入偏置电流温度变化时产生变化量TCIB通常pA/°C单位表示 7.输入失调电流(IOS) 该参数指流入两输入端电流之差 8.输入失调电流温漂(TCIOS) 该参数代表输入失调电流温度变化时产生变化量TCIOS通常pA/°C单位表示 9.差模输入电阻(RIN) 该参数表示输入电压变化量与相应输入电流变化量之比电压变化导致电流变化输入端测量时另输入端接固定共模电压 10.输出阻抗(ZO) 该参数指运算放大器工作线性区时输出端内部等效小信号阻抗 11.输出电压摆幅(VO) 该参数指输出信号发生箝位条件下能够达大电压摆幅峰峰值VO般定义特定负载电阻和电源电压下 12.功耗(Pd) 表示器件给定电源电压下所消耗静态功率Pd通常定义空载情况下 13.电源抑制比(PSRR) 该参数用来衡量电源电压变化时运算放大器保持其输出变能力PSRR通常用电源电压变化时所导致输入失调电压变化量表示 14.转换速率/压摆率(SR) 该参数指输出电压变化量与发生变化所需时间之比大值SR通常V/µs单位表示有时也分别表示成正向变化和负向变化 运算放大器
15.电源电流(ICC、IDD) 该参数指定电源电压下器件消耗静态电流些参数通常定义空载情况下 16.单位增益带宽(BW) 该参数指开环增益大于1时运算放大器大工作频率 17.输入失调电压(VOS) 该参数表示使输出电压零时需要输入端作用电压差 18.输入失调电压温漂(TCVOS) 该参数指温度变化引起输入失调电压变化通常µV/°C单位表示 19.输入电容(CIN) CIN表示运算放大器工作线性区时任何输入端等效电容(另输入端接地) 20.输入电压范围(VIN) 该参数指运算放大器正常工作(获得预期结)时所允许输入电压范围VIN通常定义指定电源电压下 21.输入电压噪声密度(eN) 对于运算放大器输入电压噪声看作连接任意输入端串联噪声电压源eN通常 nV / 根号Hz 单位表示定义指定频率 22.输入电流噪声密度(iN) 对于运算放大器输入电流噪声看作两噪声电流源连接每输入端和公共端通常 pA / 根号Hz 单位表示定义指定频率 运算放大器
理想运算放大器参数：差模放大倍数、差模输入电阻、共模抑制比、上限频率均无穷大；输入失调电压及其温漂、输入失调电流及其温漂及噪声均零
编辑本段应用
运算放大器用途广泛器件接入适当反馈网络用作精密交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器
编辑本段分类
按照集成运算放大器参数来分集成运算放大器分下几类 1．通用型运算放大器 运算放大器
通用型运算放大器通用目而设计类器件主要特点价格低廉、产品量大面广其性能指标能适合于般性使用例μA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及场效应管输入级LF356都属于此种们应用广泛集成运算放大器2．高阻型运算放大器 类集成运算放大器特点差模输入阻抗非常高输入偏置电流非常小般rid＞1GΩ~1TΩIB几皮安几十皮安实现些指标主要措施利用场效应管高输入阻抗特点用场效应管组成运算放大器差分输入级用FET作输入级仅输入阻抗高输入偏置电流低而且具有高速、宽带和低噪声等优点输入失调电压较大常见集成器件有LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗CA3130、CA3140等 3．低温漂型运算放大器 精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表总希望运算放大器失调电压要小且随温度变化而变化低温漂型运算放大器此而设计常用高精度、低温漂运算放大器有OP07、OP27、AD508及由MOSFET组成斩波稳零型低漂移器件ICL7650等 4．高速型运算放大器 快速A/D和D/A转换器、视频放大器要求集成运算放大器转换速率SR定要高单位增益带宽BWG定要足够大像通用型集成运放能适合于高速应用场合高速型运算放大器主要特点具有高转换速率和宽频率响应常见运放有LM318、μA715等其SR=50~70V/usBWG＞20MHz 5．低功耗型运算放大器 由于电子电路集成化大优点能使复杂电路小型轻便所随着便携式仪器应用范围扩大必须使用低电源电压供电、低功率消耗运算放大器相适用常用运算放大器有TL-022C、TL-060C等其工作电压±2V~±18V消耗电流50~250μA有产品功耗已达μW级例ICL7600供电电源1.5V功耗10mW采用单节电池供电 6．高压大功率型运算放大器 运算放大器输出电压主要受供电电源限制普通运算放大器输出电压大值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需附加任何电路即输出高电压和大电流例D41集成运放电源电压达±150VμA791集成运放输出电流达1A
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