浅谈运放

发布时间: 2022-11-02 15:50:06 来源：网友投稿

摘要:本文介绍了运算放大器基本概念、特性参数和基本工作原理,阐述运算放大器的三种基本放大电路及典型应用。

关键词:运放电路阻抗

运放是集成运算放大器的简称,它是由十几只乃至近百只晶体管和其他阻容元件构成的,并带有深度负反馈的直接耦合放大器,其内部电路可由图1的方框图表示。

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40年前第一只运放UA702问世以来,运放已经历了4代,现在运放正朝着高速、高压、低功耗、低噪声、高稳定、大功率方向发展。按照运放的特点可将其分为:通用型、微偏流(高阻)型、低功耗型、高精度型、低噪声型、高速型、电流型等。不论哪种运放,它的电路符号均如图2所示,其中图2(a)为正、负双电源供电,图2(b)为单电源供电,其封装有金属封装(B-3型即礼帽式、大功率三极管TO-3型)和塑料封装(扁平封装、双列直插封装、单列直插封装)两种方式,其引脚通常为8脚、9脚、14脚、16脚等几种。

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根据集成电路封装所包含的运放单元数量,可分为单运放,如TL081、LM318、NE5539等见图3(a);双运放如TL082、LM158、NE5532、Upc4072/4等见图3(b)(c);四运放如LM324、TL084、LF347等见图3(d)。

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无论哪种运放都有两个输入端,即同向输入端V+,反向输入端V-,一个输出端U0。它的基本特性:当从同向端输入信号时,其输出与输入端信号同相位,即同向放大;当从反向端输入信号时,其输出与输入端信号相位相反,即反向放大。当从同向输入端和反向输入端同时注入不同信号时,输出端输出的信号是它们的代数和,即差动放大。当同向输入端和反向输入端同时输入一信号时,输出端无信号,这是因为正、反放大器放大后的信号由于相位相反,刚好抵消。

运放的主要参数有:工作电压、静态工作电流、信噪比、电压最大增益、功耗、输入失调电压、输入失调电流、输入阻抗、输出阻抗、增益带宽积及转换速率等。运放作为一种通用电子器件,它的应用很广,比如在放大、振荡、电压比较、模拟运算、阻抗变换、有源滤波等电流中。但不管在哪种电路中应用,均是基于运放的三种基本放大电路:即同向放大器、反向放大器、差动放大器。

图4是运放构成的加法器电路,它实际是运放构成的反向放大器。U1、U2是两个相加电压,U0是电压和,当R1=R2=R3时,放大倍数A=1,R4为平衡电阻,用以提供适当偏流以防止放大器失调。

图5是运放构成的减法器电路,它是一种差动放大器,U1、U2是两个待减的输入电压,U0是它们的差,当R1=R2=R3时,其放大倍数A=1,R4为平衡电阻。

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图6是运放构成的比较器电路,它也是差动放大器的应用,当输入电压U1大于基准电压E时,它的输出端将有电压输出,所以它用于伺服或保护电路。

图7是运放构成的阻抗变换器电路,它是运放构成的同向放大器,放大倍数A=1的特例。它的输出电压与输入电压相等、相位相同,但它却又极高的输入阻抗和较低输出阻抗,故也将它称为电压跟随器。

图8是運放构成的电压放大器,其放大倍数由R2、R3共同决定,其中C1是信号耦合电容,C2是高频旁路电容,R1、R2为偏置电阻,R3为负反馈电阻。

图9是运放构成的正弦波振荡器,R1、R2、C1、C2构成正反馈电路,R3、R4、R5构成负反馈电路,二极管D1、D2起稳定振幅的作用。

图10是运放构成的二分频电路,它实际是有源滤波器。在图10中,IC1等构成二阶高通滤波器,IC2构成二阶低通滤波器,它能将前置放大器送来的音频信号分频后,分别送入两个功率放大器放大,然后分别推动高音和低音喇叭放音。

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以上只是粗略介绍了运放的一些典型应用,实际上的应用还很多,在此不再一一举例。

参考文献

[1]童诗白.模拟电子技术.第四版.北京:高等教育出版社,2006.