集成運算放大器簡稱運算放大器,是由多級直接耦合放大電路組成的高增益模擬集成電路。與分離元件構(gòu)成的電路相比,運算放大器具有穩(wěn)定性好、電路計算容易、成本低等優(yōu)點,因此得到廣泛應(yīng)用。其可完成信號放大、信號運算、信號處理、波形變換等功能。按性能可分為通用型、高阻型、高速型、低溫漂型、低功耗、高壓大功率型等多種產(chǎn)品。
1、最基本的運算放大器電路
典型的運算放大器是反相放大器,如圖1所示。輸入信號Vi是由“-”號端加入的,其輸出電壓V0和輸入電壓反相,電壓增益為:G=V0÷Vi=R2÷R1,故輸出電壓為:V0=-(R2÷R1)×Vi
圖1 反相放大器電路原理圖
同相放大器,如圖2所示。輸入信號Vi是由“-”號端加入的,其輸出電壓V0和輸入電壓同相,電壓增益為:G=V0÷Vi=1+(R2÷R1),故其輸出電壓為:V0=[1-(R2÷R1)]×Vi。所謂“同相”和“反相”是指輸入信號的極性相對于由它引起的輸出信號的極性而言的。
圖2 同相放大器電路原理圖
2、運算放大器的特性
充分認(rèn)識和理解運算放大器的特性,昌暉儀表認(rèn)為對學(xué)習(xí)和應(yīng)用運算放大器以及儀表維修工作將是很有幫助的。現(xiàn)簡述如下:
①運算放大器兩個輸入端之間的電壓總為零,這是運算放大器最重要的特性。由于兩個輸入端之間的“虛短路”以及“輸入阻抗非常大”,意味著運算放大器不需要輸入電流,也可認(rèn)為運算放大器的輸入電流等于零。
②運算放大器的同相端電位等于反相端電位,即運算放大器工作正常時,兩輸入端有相同的直流電位。前提是輸出電壓在直流電源的正電壓和負(fù)電壓之間,且輸出電流小于運算放大器額定輸出電流時。
③運算放大器的電壓增益等于無限大,即可用很小的輸入電壓獲得非常大的輸出電壓。運算放大器通電后,只需在輸入端兩端加上毫伏級的電位,就可以很容易地使輸出進(jìn)入正的或負(fù)的飽和狀態(tài)。
④運算放大器的輸出阻抗Z=0,即在電路設(shè)計和電源所允許的范圍內(nèi),可以從運算放大器輸出端拉出電流,且在輸出端不會出現(xiàn)明顯的電壓降。
⑤運算放大器可把輸出電壓的波動范圍限制在直流電源的正電壓和負(fù)電壓之間,即運算放大器具有電壓限幅能力。其輸出電壓的波動幅度取決于運算放大器的正直流電源電壓值和負(fù)直流電源電壓值。
⑥標(biāo)準(zhǔn)運算放大器的輸出電流通常限制在10mA以內(nèi),運算放大器能自動把輸出電流限制在安全工作區(qū)。
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