文章目錄

• 前言
• 一、運放內部電路原理?
• 二、運放的參數和特性
• 1.輸入輸出特性曲線
• 2.主要參數
• 三、運放常用應用
• 1.加法器
• 2.減法器
• 3.讀書電路和指數電路
• 4.乘法器和除法器
• 5.乘方和開平方根電路
• 6.積分電路
• 7.微分電路
• 8.PID電路

前言

電路設計時候總是需要運算放大器，但是我一直不知道運算放大器的選型參數，還有運算放大器的原理。

比如：選算放大器的帶寬有什么作用?為什么要特意標注出運放的帶寬?

我們都知道晶體管可以制作放大電路，利用電流控制的三級管、又或是基于電壓控制的場效應管。在利用晶體管制做放大電路時，我們需要根據不同的放大倍數改變電路中電阻及電容大小，這是非常不方便的，所以我們引入了反饋的概念，得出運算放大器。

可得Y=AX/(FA+1),因為A是通用放大器的增益，為無限大，所以可化簡為Y=X/F，通過調節反饋系數F來調節系統增益，實現不同的運算，所以稱為運算放大器。

反饋系數F的調節相對于調節晶體管的外圍電路需要考慮的因素要少很多，基本只需要考慮電阻阻值大小，這是非常方便的!

一、運放內部電路原理?

運放本質上就是一堆晶體管組成的集成電路，會被封裝成芯片模樣，常見的有8腳或者14腳。

我們以LF411芯片為例子，看一下其內部的電路結構：

對該芯片內部詳細結構進行簡化后得下圖所示的簡化結構圖：

1.首先是I1、J1、J2和Q3組成差分輸入級，J1和J2使得電路具有高輸入阻抗，恒流源I1提供靜態偏置電流，是恒流源偏置電路，具有高共模抑制比的效果。Q3為恒流源負載，提高核心放大器J2的電壓增益。

2.中間級放大：I2和Q5，是一個共射級放大電路，I2為恒流源負載，提高核心放大器Q5電壓增益。

3.D2、D3、Q8和Q9組成克服交越失真的互補推挽輸出級

多數運放內部的結構框圖如下：

運放簡化原理圖：

當V+>V-，則輸出端電壓接近于Vs+，反之Vout接近于Vs-。

下面是LM741運放內部結構：

二、運放的參數和特性

1.輸入輸出特性曲線

下圖為理想運放的輸入輸出特性曲線：

運放處于深度負反饋狀態，運放工作在線性區域，有“虛短”和“虛斷”現象， 運放加入正反饋，則工作在非線性工作區域，

2.主要參數

開環電壓增益：一般很大，10萬倍甚至100萬倍

輸入失調電壓：一般很小，AD8065的輸入失調電壓為1.5mV

輸入偏置電流：MOSFET的運放輸入偏置電流一般低于nA，如AD8065的輸入偏置電流為1pA

輸入失調電壓溫度漂移：

輸入失調電流的溫度漂移：

共模抑制比：AD8065:-100dB

壓擺率：100v/uS

建立時間：

單位增益帶寬(增益為0時候對應的信號的工作頻段)：

-3dB增益帶寬：145MHz

三、運放常用應用

1.加法器

運發的“虛短”和“虛斷”只出現在其線性工作區域，也就是引入負反饋。基于此可以制造各種運算電路。

2.減法器

上圖就是一個加法器，下圖是減法器：

Vo=V1-V2

3.讀書電路和指數電路

對數電路：

指數電路：

4.乘法器和除法器

基于以上電路就可以得到乘法器和除法器：

5.乘方和開平方根電路

乘方電路：

開平方根電路：

6.積分電路

7.微分電路

8.PID電路