集成运算放大器知识

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一、 运放选用原则与特殊运放
1.运放选用原则
在选用时：1，有高的性能价格比，一般来说，专用型集成运放性能较好，但价格较高。2，在工程实践中不能一味地追求高性能，而且专用集成运放仅在某一方面有优异性能，而其他性能参数不高，所以在使用时，应根据电路的要求，查找集成运放手册中的有关参数，合理的选用。
2.特殊运放
(1)高输入阻抗型
主要用于测量放大器、模拟调节器、有源滤波器及采样保持电路等。输入阻抗一般在10-E12Ω以上。
(2)低漂移型
主要用于精密测量、精密模拟计算、自控仪表、人体信息检测等方面。它们的失调电压温漂一般在0.2~0.6μV/℃ ,Aud≥120dB，KCMR≥110dB。
(3)高速型
该类集成运放具有高的单位增益带宽(一般要求fT>10MHZ)和较高的转换速率(一般要求SR>30V/μs)。它们主要用于D/A转换和A/D转换、有源滤波器、锁相环、高速采样和保持电路以及视频放大器等要求输出对输入响应迅速的地方。
(4)低功耗型
低功耗型一般用于遥感、遥测、生物医学和空间技术研究等要求能源消耗有限制的场所。
(5)高压型
一般用于获取较高的输出电压的场合，如典型的3583型，电源电压达±150V，UOmax=±140V。
(6)大功率型
用于输出功率要求大的场合，如LM12，输出电流达±10A。
二、集成运放外接电阻的选用
1. 阻值范围
一般集成运放的最大输出电流Iom为(5~10)mA，从图1所示反相比例放大电路可知，流过反馈电阻Rf的电流if应满足下列要求：


而uo一般为伏级，故Rf至少取kΩ以上的数量级。Rf和R1取值太小，会增加信号源的负载。如果取用MΩ级，也不合适，其原因有二：1,电阻是有误差的，阻值越大，绝对误差越大，且电阻会随温度和时间变化产生时效误差，使阻值不稳定，影响精度;2,运放的失调电流II0会在外接高阻值电阻时引起较大的误差信号。所以，运放的外接电阻值尽可能配用几千欧至几百千欧之间。
2.平衡电阻
应使反相和同相输入端外接直流通路等效电阻平衡。如图2中应取R2=R1//Rf。
三、单电源交流放大器
在仅需用作放大交流信号的线性应用电路中，为简化电路，可采用单电源(正电源或负电源)供电，将双电源供电的集成运放改成单电源供电时必须满足：U+=U-=U0=1/2UCC如图4.6.5a所示电路为 A741构成反相交流电压放大器电路。其中R2、R3称为偏置电阻，用来设置放大器的静态工作点。为获得最大动态范围，通常使同相输入端静态工作点U+=1/2VCC，即

所以取R2=R3。
静态时，放大器输出电压应等于同相输入端电位。
图中C1、C2为放大器耦合电容。
如图5b所示电路为单电源供电自举式同相交流放大器。该电路接入R4的目的是为了提高放大器的输入电阻。接入R4后，放大器的输入电阻为


式中，ric为集成运放共模输入电阻。
R4越大，放大器的输入电阻越大。


图5 单电源交流放大器
a)反相交流放大器 b)自举式同相交流放大器
四、调零
为了消除集成运放的失调电压和失调电流引起的输出误差，以达到零输入零输出的要求，必须进行调零。
(1)对有外接调零端的集成运放，可通过外接调零元件进行调零。μA741外接调零元件的调零电路如图6所示。将输入端接地，调节RP使输出为零。


图6 外接调零元件调零
(2)当集成运放没有调零端时，可采用外加补偿电压的方法进行调零。它的基本原理是：在集成运放输入端施加一个补偿电压，以抵消失调电压和失调电流的影响，从而使输出为零。
五、集成运放电路的消振与保护电路
1.消振
由于集成运放增益很高，易产生自激振荡(Self excited oscillation)，消除自激振荡是动态调试的重要内容。运放是高电压增益的多级直接耦合放大器。信号传输过程中产生附加相移。在没有输入电压的情况下，而有一定频率、一定幅度的输出电压，产生自激振荡，消除自激振荡的方法是外加电抗元件或RC移相网络进行相位补偿(Phase compensating)。高频自振荡波形如图7所示。


图7 高频自激振荡波形
按说明接入相位补偿元件或相移网络即可消振(Oscillation elioninating)。但有一些需要进行实际调试。其调试电路如图8所示。


图8 补偿电容调试电路
首先将输入端接地，用示波器可观察输出端的高频振荡波形。当在5脚(补偿端)接上补偿元件后，自振荡幅度将下降。将电容C由小到大调节，直到自激振荡消失，此时示波器上只显示一条光线。测量此时的电容值，并换上等值固定电容器，调试任务完成。
接入RC网络后，若仍达不到理想消振效果，可再在电源正、负端与地之间分别接上几十微法和0.01~0.1μF的瓷片电容。
2.电源端保护为了防止电源极性接反而造成运算放大器组件的损坏，可以利用二极管的单向导电性原理，在电源连接线中串接二极管，以阻止电流倒流，如图9所示。当电源极性接反时，VD1、VD2不导通，相当于电源开路。


图9 运放电源端保护
3.输出保护
为了防止集成运放的输出电压过高，可用两只稳压管反向串联后，并联在负载两端或并联在反馈电阻Rf两端，如图10所示。当输出电压 小于稳压管稳定电压UZ时，稳压管不导通，保护电路不工作，当输出电压 大于Uz时，稳压管工作，将输出端的最大电压幅度限制在±(UZ+0.7V)。


图10 运放输出端的保护
a)稳压管与输出端的并联 b)稳压管与反馈电阻并联
4.输入端保护
集成运放输入端保护端保护电路路图11所示。


图11 运放输入端的保护

王栋春

好资料  这个是电子的基础知识