1、四、運放的分類（四、運放的分類（按照集成運算放大器的參數(shù)分類）按照集成運算放大器的參數(shù)分類）1）通用型運算放大器）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(chǎn)品量大面廣，其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(chǎn)品量大面廣，其性能指標能適合于一般性使用。例性能指標能適合于一般性使用。例mA741（單運放）、（單運放）、LM358（雙運放）、（雙運放）、LM324（四運放）及以場（四運放）及以場效應管為輸入級的效應管為輸入級的LF356 都屬于此種。它們是目前應用最為廣泛的集成運算放大器。都屬于此種。它們是目前應用最

2、為廣泛的集成運算放大器。2）高阻型運算放大器）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（一般這類集成運算放大器的特點是差模輸入阻抗非常高（一般rid1091012），輸入偏置電流非常?。◣灼ぃ?，輸入偏置電流非常?。◣灼ぐ驳綆资ぐ玻?。實現(xiàn)這些指標的主要措施是利用場效應管高輸入阻抗的特點安到幾十皮安）。實現(xiàn)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用場效應管組成運算放大器的差分輸入級。用放大器的差分輸入級。用FET 作輸入級作輸入級，不僅輸入阻抗高不僅輸入阻抗高，輸入偏置電流低輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點低噪聲

3、等優(yōu)點,但輸入失調(diào)電壓較大。常見的集成器件有但輸入失調(diào)電壓較大。常見的集成器件有LF356、LF355、LF347（四運放）及更高輸（四運放）及更高輸入阻抗的入阻抗的CA3130、CA3140等。等。3）低溫漂型運算放大器）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(diào)電壓要小且不隨溫度的變化總是希望運算放大器的失調(diào)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。目前常用的高精度、低溫漂運算放大器有而變化。低溫漂型運算放大器就是為此而設計的。目前常用的高精度、低溫漂運算放大器有OP-07、OP-27、

4、AD508及由及由MOSFET 組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650 等。等。集成運算放大器4）高速型運算放大器）高速型運算放大器在快速在快速A/D 和和D/A 轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中,要求集成運算放大器的轉(zhuǎn)換速率要求集成運算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR 一定要高一定要高，單位增益單位增益帶寬帶寬BWG一定要足夠大一定要足夠大，像通用型集成運放是不能適合于高速應用的場合的。高速型運算放大器像通用型集成運放是不能適合于高速應用的場合的。高速型運算放大器主要特點是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應。常見的運放有主要特點是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應。常見的運放

5、有LM318、mA715 等等,其其SR=5070V/ms，BWG20MHz。5）低功耗型運算放大器）低功耗型運算放大器由于電子電路集成化的最大優(yōu)點是能使復雜電路小型輕便由于電子電路集成化的最大優(yōu)點是能使復雜電路小型輕便，所以隨著便攜式儀器應用范圍的擴大所以隨著便攜式儀器應用范圍的擴大，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 等等，其工作電壓為其工作電壓為2V18V,消耗電流為消耗電流為50250mA。目前有的產(chǎn)品功耗已達微瓦級。目前有的產(chǎn)品功耗已達微瓦級,例

6、如例如ICL7600 的供電電源為的供電電源為1.5V，功耗為功耗為10mW，可采用單節(jié)電池供電?？刹捎脝喂?jié)電池供電。6）高壓大功率型運算放大器）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輸出電壓的最大值一般僅幾十伏幾十伏,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。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。例如高壓大電流集

7、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集成運放集成運放的電源電壓可達的電源電壓可達150V，uA791集成運放的輸出電流可達集成運放的輸出電流可達1A。集成運算放大器集成運算放大器五、集成運放的電源供給方式五、集成運放的電源供給方式 集成運放有兩個電源接線端集成運放有兩個電源接線端+VCC和和-VEE,但有不同的電源供給方式。對但有不同的電源供給方式。對于不同的電源供給方式于不同的電源供給方式，對輸入信號的要求是不同的。對輸入信號的要求是不同的。（1）對稱雙電源供電方式）對稱雙電源供電方式 運算放大器多采用這種方式供電。相對于公共端（地）的正電源（運算放大器多采用

8、這種方式供電。相對于公共端（地）的正電源（+E）與負電源（與負電源（-E）分別接于運放的）分別接于運放的+VCC和和-VEE管腳上。在這種方式下管腳上。在這種方式下，可把信可把信號源直接接到運放的輸入腳上號源直接接到運放的輸入腳上，而輸出電壓的振幅可達正負對稱電源電壓。而輸出電壓的振幅可達正負對稱電源電壓。集成運算放大器（2）單電源供電方式）單電源供電方式 單電源供電是將運放的單電源供電是將運放的-VEE管腳連接到地上。此時為了保證運放內(nèi)部單元管腳連接到地上。此時為了保證運放內(nèi)部單元電路具有合適的靜態(tài)工作點電路具有合適的靜態(tài)工作點，在運放輸入端一定要加入一直流電位。此時運放在運放輸入端一定要加

9、入一直流電位。此時運放的輸出是在某一直流電位基礎上隨輸入信號變化。的輸出是在某一直流電位基礎上隨輸入信號變化。 相對于輸入信號的地來說的，因為一般輸入信號是以自己的地為參考信號相對于輸入信號的地來說的，因為一般輸入信號是以自己的地為參考信號的，當沒有信號輸入時，輸入信號的直流電位肯定就是地電位的，當沒有信號輸入時，輸入信號的直流電位肯定就是地電位0V了。如果運放了。如果運放是雙電源供電，即輸入信號的地是接到是雙電源供電，即輸入信號的地是接到VccVee正負電源的中間，那么即使沒有正負電源的中間，那么即使沒有輸入信號，運放輸入端電位仍舊能保證輸入信號，運放輸入端電位仍舊能保證Vee 和如果是單電

10、源供電的的話，輸入和如果是單電源供電的的話，輸入信號的地其實就是接到了運放的信號的地其實就是接到了運放的Vee腳。當沒有信號時，運放的輸入端也就是腳。當沒有信號時，運放的輸入端也就是0電位了，也就是和電位了，也就是和Vee腳電位相同，此時一部分運放就不能正常工作了，例如腳電位相同，此時一部分運放就不能正常工作了，例如NE5532的輸入端電位等于的輸入端電位等于Vee腳時，當然不能正常工作了，所以對于腳時，當然不能正常工作了，所以對于ne5532來來說，單電源下的直流放大是不能正常工作的。但對于說，單電源下的直流放大是不能正常工作的。但對于LM358,輸入端電位等于輸入端電位等于Vee時，仍舊能

11、放大，所以單電源運放就是指這一類時，仍舊能放大，所以單電源運放就是指這一類Vicom的最小值等于的最小值等于Vee腳腳這一類的運放。故設計一個直流放大電路時，特別是在單電源下應用時，關鍵這一類的運放。故設計一個直流放大電路時，特別是在單電源下應用時，關鍵要注意輸入信號相對于要注意輸入信號相對于Vee腳的電壓是否超出運放的腳的電壓是否超出運放的Vicom范圍范圍集成運算放大器 第二節(jié)第二節(jié) 集成比較器集成比較器 比較器是由運算放大器發(fā)展而來的，比較器電路可以看作是運算放大器的比較器是由運算放大器發(fā)展而來的，比較器電路可以看作是運算放大器的一種應用電路。由于比較器電路應用較為廣泛，所以開發(fā)出了專門

12、的比較器集一種應用電路。由于比較器電路應用較為廣泛，所以開發(fā)出了專門的比較器集成電路。成電路。 當集成運放工作在開環(huán)狀態(tài)時，由于它的開環(huán)電壓放大倍數(shù)很大，即使在當集成運放工作在開環(huán)狀態(tài)時，由于它的開環(huán)電壓放大倍數(shù)很大，即使在兩輸入端之間輸入一個微小的信號，也能使運放飽和而進入非線性狀態(tài)。兩輸入端之間輸入一個微小的信號，也能使運放飽和而進入非線性狀態(tài)。 電壓電壓比較器便是根據(jù)運放的這一原理工作的。比較器便是根據(jù)運放的這一原理工作的。 電壓比較器就是將一個模擬量的電壓信號去和一個參考電壓相比較，在二電壓比較器就是將一個模擬量的電壓信號去和一個參考電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變

13、。者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變。 所以，通常電壓比較器輸入的是連所以，通常電壓比較器輸入的是連續(xù)變化的模擬信號，輸出的是以高、低電平為特征的數(shù)字信號或脈沖信號。續(xù)變化的模擬信號，輸出的是以高、低電平為特征的數(shù)字信號或脈沖信號。 電壓比較器廣泛地用于越限報警、模電壓比較器廣泛地用于越限報警、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、波形變換及信號測量等方面。數(shù)轉(zhuǎn)換、波形變換及信號測量等方面。 一、電壓比較器的工作原理一、電壓比較器的工作原理 由運算放大器組成的差分放大器電路，輸入電壓由運算放大器組成的差分放大器電路，輸入電壓VA經(jīng)分壓器經(jīng)分壓器R2、R3分壓后分壓后接在同相端，接在同相端，VB通過輸入電阻通過輸入電阻

14、R1接在反相端，接在反相端，RF為反饋電阻，若不考慮輸入為反饋電阻，若不考慮輸入失調(diào)電壓，則其輸出電壓失調(diào)電壓，則其輸出電壓Vout與與VA、VB及及4個電阻的關系式為：個電阻的關系式為：Vout=(1+RF/R1)R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若若R1=R2，R3=RF，則，則Vout=RF/R1(VA-VB)。當當R1=R2=0(相當于相當于R1、R2短路短路)，R3=RF=(相當于相當于R3、RF開路開路)時，時，Vout=。增益成為。增益成為無窮大，其電路圖就形成右下圖的樣子，差分無窮大，其電路圖就形成右下圖的樣子，差分放大器處于開環(huán)狀態(tài)，它就是比較器電路。放大器處于開

15、環(huán)狀態(tài)，它就是比較器電路。 實際上，運放處于開環(huán)狀態(tài)時，其增益并實際上，運放處于開環(huán)狀態(tài)時，其增益并非無窮大，而非無窮大，而Vout輸出是飽和電壓，它小于正輸出是飽和電壓，它小于正負電源電壓，也不可能是無窮大。負電源電壓，也不可能是無窮大。集成比較器 圖一為反相型電壓比較器，圖二為同相圖一為反相型電壓比較器，圖二為同相型電壓比較器。型電壓比較器。圖一：輸入信號圖一：輸入信號Ui加于集成運放的反相輸入加于集成運放的反相輸入端，端，Vref為參考電壓，接在同相輸入端。根為參考電壓，接在同相輸入端。根據(jù)集成運放在非線性區(qū)工作特點的分析：據(jù)集成運放在非線性區(qū)工作特點的分析：當當UiVref 時，差動輸

16、入信號時，差動輸入信號UA-UA10，電路反轉(zhuǎn)，電路反轉(zhuǎn)，Vout=+Uom；當當UiVref時，差動輸入信號時，差動輸入信號UA-UA10，電路反轉(zhuǎn)，電路反轉(zhuǎn)， Vout=-Uom；圖二：輸入信號圖二：輸入信號Ui加于集成運放的同相輸入加于集成運放的同相輸入端，端，Vref為參考電壓，接在反相輸入端。為參考電壓，接在反相輸入端。當當UiVref 時，差動輸入信號時，差動輸入信號UA1-UA0, Vout=-Uom；當當UiVref 時，差動輸入信號時，差動輸入信號UA1-UA0， Vout=+Uom；集成比較器二、傳輸特性二、傳輸特性 傳輸特性就是輸出電壓和輸入電壓的關系特性。反相和同相電壓

17、比較器的傳輸特性就是輸出電壓和輸入電壓的關系特性。反相和同相電壓比較器的傳輸特性如圖一傳輸特性如圖一(b)和圖二和圖二(b)所示。所示。 過零比較器過零比較器 (右圖三右圖三) 在圖三的反相電壓比較器中，當在圖三的反相電壓比較器中，當參考電壓參考電壓Vref = 0時，時， 該電路就變?yōu)樵撾娐肪妥優(yōu)橐粋€過零比較器。其關系是：一個過零比較器。其關系是： 當當Ui0，即，即UA0時時，Uo= -Uom； 當當Ui0，即，即UA0時時，Uo=+Uom； 利用這個特性，可以進行波形變換。例如，利用這個特性，可以進行波形變換。例如，將輸入的正弦波變換成矩形波電壓輸出。將輸入的正弦波變換成矩形波電壓輸出。

18、 右下圖就右下圖就是將正弦波輸入到過零比較器，然后在是將正弦波輸入到過零比較器，然后在t1、t2、 t3等時刻反轉(zhuǎn)成矩形波輸出。等時刻反轉(zhuǎn)成矩形波輸出。 集成比較器三、比較器的應用舉例三、比較器的應用舉例1、雙限比較器：雙限比較器： 當當VI單方向變化時，單方向變化時，Vo只變化一次，即或由只變化一次，即或由低變高，或由高變低，因此只能檢測一個電平，低變高，或由高變低，因此只能檢測一個電平，如果要判斷如果要判斷VI 是否在兩個電平之間，就要采用雙是否在兩個電平之間，就要采用雙限比較電路。限比較電路。當被比較的信號電壓當被比較的信號電壓VI 位于門限電壓之間時，位于門限電壓之間時，即：即：VRL

19、 VI VRH 或或VI VRL ，輸出為低電位（輸出為低電位（Vo=VOL）窗口電壓窗口電壓U= VRH - VRL 。它可用來判斷輸入信號電位是否位于指定門限電位之間它可用來判斷輸入信號電位是否位于指定門限電位之間。集成比較器2、窗口比較器窗口比較器窗口比較器常用兩個比較器組成窗口比較器常用兩個比較器組成(雙比較器雙比較器)，它有兩個閾值電壓，它有兩個閾值電壓VTHH(高閾值電壓高閾值電壓)及及VTHL(低閾值電壓低閾值電壓)，與，與VTHH及及VTHL比較的電壓比較的電壓VA輸入兩個比較器。輸入兩個比較器。若若VTHLVAVTHH，Vout輸出高電平；輸出高電平；若若VAVTHL，VAV

20、THH，則，則Vout輸出低電平，輸出低電平，右圖是一個冰箱報警器電路。冰箱正常工作溫度設為右圖是一個冰箱報警器電路。冰箱正常工作溫度設為05，(0到到5是一個是一個“窗口窗口”)，在此溫度范圍時比較器輸出高，在此溫度范圍時比較器輸出高電平電平(表示溫度正常表示溫度正常)。若冰箱溫度低于若冰箱溫度低于0 或高于或高于5，則比較器輸出低電平，此，則比較器輸出低電平，此低電平信號電壓輸入微控制器低電平信號電壓輸入微控制器(C)作報警信號。作報警信號。溫度傳感器采用溫度傳感器采用NTC熱敏電阻熱敏電阻RT，已知，已知RT在在0時阻值為時阻值為333.1k；5時阻值為時阻值為258.3k，按，按1.5

21、V工作電壓及流過工作電壓及流過R1、RT的電流約的電流約1.5uA，可計算出，可計算出0時的時的VA值為值為0.5V，5時的時的VA值為值為0.42V，則，則VTHL=0.42V，VTHH=0.5V。則。則可求出流過可求出流過R2、R3、R4電阻的電流電阻的電流I=(1.5V-0.5V)/665k=0.0015mA，按，按R4I/=0.42V，可求出可求出R4=280k，再按再按0.5V=(R3+R4)0.0015mA，則可求出則可求出R3=53.3k。集成比較器四、比較器與運算放大器的區(qū)別四、比較器與運算放大器的區(qū)別 比較器和運放雖然在電路圖上符號相同，但這兩種器件確有非常大的區(qū)別，一般不可

22、以互換，比較器和運放雖然在電路圖上符號相同，但這兩種器件確有非常大的區(qū)別，一般不可以互換，：放大器與比較器的主要區(qū)別是閉環(huán)特性：放大器與比較器的主要區(qū)別是閉環(huán)特性!放大器大都工作在閉環(huán)狀態(tài)放大器大都工作在閉環(huán)狀態(tài)，所以要求閉環(huán)后不能自激所以要求閉環(huán)后不能自激。而比較器大都工作在開環(huán)狀態(tài)更追求速度而比較器大都工作在開環(huán)狀態(tài)更追求速度。對于頻率比較低的情況放大器完全可以代替比較器對于頻率比較低的情況放大器完全可以代替比較器(要注意輸出電平要注意輸出電平)，反過來比較器大部分情況不能反過來比較器大部分情況不能當作放大器使用當作放大器使用。因為比較器為了提高速度進行優(yōu)化因為比較器為了提高速度進行優(yōu)化，

23、這種優(yōu)化卻減小了閉環(huán)穩(wěn)定的范圍這種優(yōu)化卻減小了閉環(huán)穩(wěn)定的范圍。而運放專而運放專為閉環(huán)穩(wěn)定范圍進行優(yōu)化為閉環(huán)穩(wěn)定范圍進行優(yōu)化，故降低了速度。比較器的翻轉(zhuǎn)速度大約在故降低了速度。比較器的翻轉(zhuǎn)速度大約在ns 數(shù)量級，而運放翻轉(zhuǎn)速度一數(shù)量級，而運放翻轉(zhuǎn)速度一般為般為us 數(shù)量級數(shù)量級(特殊的高速運放除外特殊的高速運放除外)：運算放大器和比較器如出一轍，簡單的講，比較器就是運放的開環(huán)應用，但比較器的設計是針對：運算放大器和比較器如出一轍，簡單的講，比較器就是運放的開環(huán)應用，但比較器的設計是針對電壓門限比較而用的，要求的比較門限精確，比較后的輸出邊沿上升或下降時間要短，不要求中間環(huán)電壓門限比較而用的，要求的比較門限精確，比較后的輸出邊沿上升或下降時間要短，不要求中間環(huán)