集成運算放大器
簡介
自從1964年美國仙童半導體公司研製出第一個單片集成運算放大器μA702以來，集成運算放大器得到了廣泛的應用，它已成為線性集成電路中品種和數量最多的一類。 國標統一命名法規定，集成運算放大器各個品種的型號有字母和阿拉伯數字兩大部分組成。字母在首部，統一採用CF兩個字母，C表示國標，F表示線性放大器，其後的數字表示集成運算放大器的類型。 它的增益高（可達60~180dB），輸入電阻大（幾十千歐至百萬兆歐），輸出電阻低（幾十歐），共模抑制比高（60~170dB），失調與飄移小，而且還具有輸入電壓為零時輸出電壓亦為零的特點，適用於正，負兩種極性信號的輸入和輸出。 模擬集成電路一般是由一塊厚約0.2~0.25mm的P型硅片製成，這種硅片是集成電路的基片。基片上可以做出包含有數十個或更多的BJT或FET、電阻和連接導線的電路。 運算放大器除具有+、-輸入端和輸出端外，還有+、-電源供電端、外接補償電路端、調零端、相位補償端、公共接地端及其他附加端等。它的閉環放大倍數取決於外接反饋電阻，這給使用帶來很大方便 [1] 。
集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數的直接耦合放大器，主要由輸入、中間、輸出三部分組成。輸入部分是差動放大電路，有同相和反相兩個輸入端；前者的電壓變化和輸出端的電壓變化方向一致，後者則相反。中間部分提供高電壓放大倍數，經輸出部分傳到負載。其中調零端外接電位器，用來調節使輸入端對地電壓為零(或某一預定值)時，輸出端對地電壓也為零(或另一個預定值)。補償端外接電容器或阻容電路，以防止工作時產生自激振盪(有些集成運算放大器不需要調零或補償)。供電電源通常接成對地為正或對地為負的形式，而以地作為輸入、輸出和電源的公共端。
分類
按照集成運算放大器的參數分類 1、通用型運算放大器 通用型運算放大器就是以通用為目的而設計的。這類器件的主要特點是價格低廉、產品量大面廣，其性能指標能適合於一般性使用。例mA741（單運放）、LM358（雙運放）、LM324（四運放）及以場效應管為輸入級的LF356 都屬於此種。它們是應用最為廣泛的集成運算放大器。 2、高阻型運算放大器 這類集成運算放大器的特點是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小，一般rid>（109~1012）W，IIB 為幾皮安到幾十皮安。實現這些指標的主要措施是利用場效應管高輸入阻抗的特點，用場效應管組成運算放大器的差分輸入級。用FET 作輸入級，不僅輸入阻抗高，輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優點，但輸入失調電壓較大。常見的集成器件有LF356、LF355、LF347（四運放）及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。 3、低溫漂型運算放大器 在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中，總是希望運算放大器的失調電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運算放大器就是為此而設計的。常用的高精度、低溫漂運算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET 組成的斬波穩零型低漂移器件ICL7650 等。 4、高速型運算放大器 在快速A/D 和D/A 轉換器、視頻放大器中，要求集成運算放大器的轉換速率SR 一定要高，單位增益帶寬BWG一定要足夠大，像通用型集成運放是不能適合於高速應用的場合的。高速型運算放大器主要特點是具有高的轉換速率和寬的頻率響應。常見的運放有LM318、mA715 等，其SR=50~70V/ms，BWG>20MHz。 5、低功耗型運算放大器 由於電子電路集成化的最大優點是能使複雜電路小型輕便，所以隨着便攜式儀器應用範圍的擴大，必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器相適用。常用的運算放大器有TL-022C、TL-060C 等，其工作電壓為±2V~±18V，消耗電流為50~250mA。有的功耗已達微瓦級，例如ICL7600 的供電電源為1.5V，功耗為10mW，可採用單節電池供電。 6、高壓大功率型運算放大器 運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運算放大器中，輸出電壓的最大值一般僅幾十伏，輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流，集成運放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運算放大器外部不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流。例如D41集成運放的電源電壓可達±150V，uA791集成運放的輸出電流可達1A。
評價
應從實際需要出發，不要盲目追求指標的先進性。 1、如無特殊要求，儘量選通用型和多運放； 2、要注意手冊中給出的參數是在某一個特定條件下得出的，如條件改變，有些參數也要隨着改變； 3、在實驗階段和工作環境複雜的場合，儘量選帶有過壓、過流、過熱保護的型號 [2] 。
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