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运算放大器的工作原理

运算放大器的工作原理是对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。

运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。

运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比，在音频段有：输出电压=A0（E1-E2），其中，A0 是运放的低频开环增益（如 100dB，即 100000 倍），E1 是同相端的输入信号电压，E2 是反相端的输入信号电压。

扩展资料

运算放大器参数：

（1）共模输入电阻

该参数表示运算放大器工作在线性区时，输入共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比。

（2）直流共模抑制

该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同直流信号的抑制能力。

（3）交流共模抑制

CMRAC用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力，是差模开环增益除以共模开环增益的函数。

（4）增益带宽积

增益带宽积是一个常量，定义在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。

（5）输入偏置电流

该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。

运算放大器的放大原理是什么

运算放大器核心是一个差动放大器. 就是两个三极管背靠背连着.共同分担一个横流源的电流.三极管一个是运放的正向输入,一个是反向输入.正向输入的三极管放大后送到一个功率放大电路放大输出. 这样,如果正向输入端的电压升高,那么输出自然也变大了.如果反相输入端电压升高,因为反相三级管和正向三级管共同分担了一个恒流源.反向三级管电流大了,那正向的就要小,所以输出就会降低.因此叫反向输入. 当然,电路内部还有很多其它的功能部件,但核心就是这样的.

集成运放的工作原理

见图,运放是一个开环放大倍数极大的放大器,两个输入端“+”、“-”之间只要有微小的电压差异,就会使输出端截止或者饱和.而输入端的输入电阻非常大,可以认为不需要输出电流. 如果按照图示将运放接成闭环电路,则运放的放大倍数等于(Rf+R2)/R2. 因为可以理解运放的“-”端的电压永远等于“+”端的,而“+”端的电压等于Vi(R1上无电流,也就无压降),而“—”端的电压又等于Vo在Rf和R2上的分压, 所以有: Vi=V0*R2/(Rf+R2),即: Vo=Vi*(Rf+R2)/R2.

集成运算放大器电路原理

不同的运放他的原理是不同的但基本的方框图是差不多的

集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier）简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。它的增益高（可达60~180dB），输入电阻大（几十千欧至百万兆欧），输出电阻低（几十欧），共模抑制比高（60~170dB），失调与飘移小，而且还具有输入电压为零时输出电压亦为零的特点，适用于正，负两种极性信号的输入和输出。

模拟集成电路一般是由一块厚约0.2~0.25mm的P型硅片制成，这种硅片是集成电路的基片。基片上可以做出包含有数十个或更多的BJT或FET、电阻和连接导线的电路。

运算放大器除具有+、-输入端和输出端外，还有+、-电源供电端、外接补偿电路端、调零端、相位补偿端、公共接地端及其他附加端等。它的闭环放大倍数取决于外接反馈电阻，这给使用带来很大方便。

按照集成运算放大器的参数分类折叠

1）、通用型运算放大器

通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指

标能适合于一般性使用。例mA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入

级的LF356 都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。

2）、高阻型运算放大器

这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>（109~1012）W,IIB 为

几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大

器的差分输入级。用FET 作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,

但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140

等。

3）、低温漂型运算放大器

在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变

化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508

及由MOSFET 组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650 等。

4）、高速型运算放大器

在快速A/D 和D/A 转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR 一定要高,单位增益带宽BWG

一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的

转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318、mA715 等,其SR=50~70V/ms,BWG>20MHz。

5）、低功耗型运算放大器

由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用

低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C 等,其工作电

压为±2V~±18V,消耗电流为50~250mA。目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600 的供电电源为1.5V,

功耗为10mW,可采用单节电池供电。

6）、高压大功率型运算放大器

运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,

输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放的电源电压可达±150V，uA791集成运放的输出电流可达1A。

运算放大器,什么是运算放大器

运算放大器,简称运放,是模拟电路中最常用到的电路功能模块, 从名字可以看出,运算放大器也属于放大器,它的基本原理依然是对输入信号进行放大. 运放最重要的一点就是加入了反馈电路.没有加入反馈网络的运放,处于开环工作状态,其信号放大增益难以精确控制,通常只作为比较器来使用.而加入了反馈网络的运算放大器,通过反馈网络的设置,能够比较容易的获得精确的放大增益,还能够对信号完成加减乘除,指数,对数,积分,微分等数学运算,能够帮助系统完成负反馈控制,如恒流控制,恒压控制等等.

运算放大器的基本知识

集成运算放大器

一：零点漂移

零点漂移可描述为：输入电压为零，输出电压偏离零值的变化。它又被简称为：零漂

零点漂移是怎样形成的：运算放大器均是采用直接耦合的方式，我们知道直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出级产生很大的变化。当输入短路时（由于一些原因使输入级的Q点发生微弱变化象：温度），输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。

产生零漂的原因是：晶体三极管的参数受温度的影响。解决零漂最有效的措施是：采用差动电路。

二：差动放大电路

1、差动放大电路的基本形式如图（1）所示

基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对称两个管子的温度特性也完全对称。

它的工作原理是：当输入信号Ui=0时，则两管的电流相等，两管的集点极电位也相等，所以输出电压Uo=UC1-UC2=0。温度上升时，两管电流均增加，则集电极电位均下降，由于它们处于同一温度环境，因此两管的电流和电压变化量均相等，其输出电压仍然为零。

它的放大作用（输入信号有两种类型）

（1）共模信号及共模电压的放大倍数 Auc

共模信号—在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。如图（2）所示

共模信号的作用，对两管的作用是同向的，将引起两管电流同量的增加，集电极电位也同量减小，因此两管集电极输出共模电压Uoc为零。因此：。

于是差动电路对称时，对共模信号的抑制能力强

（2）差模信号及差模电压放大倍数 Aud

差模信号—在差动放大管T1和T2的基极分别加入幅度相等而极性相反的信号。如图（3）所示

差模信号的作用，由于信号的极性相反，因此T1管集电极电压下降，T2管的集电极电压上升，且二者的变化量的绝对值相等，因此：

此时的两管基极的信号为：

所以：，由此我们可以看出差动电路的差模电压放大倍数等于单管电压的放大倍数。

基本差动电路存在如下问题：电路难于绝对对称，因此输出仍然存在零漂；管子没有采取消除零漂的措施，有时会使电路失去放大能力；它要对地输出，此时的零漂与单管放大电路一样。

为此我们要学习另一种差动放大电路——长尾式差动放大电路

2：长尾式差动放大电路

它又被称为射极耦合差动放大电路，如右图所示：图中的两个管子通过射极电阻Re和Uee耦合。

下面我们来学习它的一些指标

(1)静态工作点

静态时，输入短路，由于流过电阻Re的电流为IE1和IE2之和，且电路对称，IE1=IE2，

因此：

(2)对共模信号的抑制作用

在这里我们只学习共模信号对长尾电路中的Re的作用。由于是同向变化的，因此流过Re的共模信号电流是Ie1+Ie2=2Ie，对每一管来说，可视为在射极接入电阻为2Re。

它的共模放大倍数为：

（用第二章学的方法求得）

由此式我们可以看出Re的接入，使每管的共模放大倍数下降了很多（对零漂具有很强的抑制作用）

(3)对差模信号的放大作用

差模信号引起两管电流的反向变化（一管电流上升，一管电流下降），流过射极电阻Re的差模电流为Ie1-Ie2，由于电路对称，所以流过Re的差模电流为零，Re上的差模信号电压也为零，因此射极视为地电位，此处“地”称为“虚地”。因此差模信号时，Re不产生影响。

由于Re对差模信号不产生影响，故双端输出的差模放大倍数仍为单管放大倍数：

(4)共模抑制比(CMRR)

我们一般用共模抑制比来衡量差动放大电路性能的优劣。CMRR定义如下：

它的值越大，表明电路对共模信号的抑制能力越好。

有时还用对数的形式表示共模抑制比，即：，其中为差模增益。CMR的单位为：分贝（dB）

(5)一般输入信号情况

如果差动电路的输入信号，即不是共模也不是差模信号时：我们要把输入信号分解为一对共模信号和一对差模信号，它们共同作用在差动电路的输入端。

例1：如右图所示电路，已知差模增益为48dB，共模抑制比为67dB，Ui1=5V，Ui2=5.01V，

试求输出电压Uo

解：∵=48dB，∴Aud≈-251，

又∵CMR=67dB

∴CMRR≈2239

∴Auc=Aud/CMRR≈0.11

则输出电压为：

三：集成运放的组成

它由四部分组成：

1、偏置电路；

2、输入级：为了抑制零漂，采用差动放大电路

3、中间级：为了提高放大倍数，一般采用有源负载的共射放大电路。

4、输出级：为了提高电路驱动负载的能力，一般采用互补对称输出级电路

四：集成运放的性能指标

1、开环差模电压放大倍数 Aod

它是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。

2、最大输出电压 Uop-p

它是指一定电压下，集成运放的最大不失真输出电压的峰–峰值。

3、差模输入电阻rid

它的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号源索取电流的大小。要求它愈大愈好。

4、输出电阻 rO

它的大小反映了集成运放在小信号输出时的负载能力。

5、共模抑制比 CMRR

它放映了集成运放对共模输入信号的抑制能力，其定义同差动放大电路。CMRR越大越好。

五：低频等效电路

在电路中集成运放作为一个完整的独立的器件来对待。于是在分析、计算时我们用等效电路来代替集成运放。

由于集成运放主要用于频率不高的场合，因此我们只学习低频率时的等效电路。

右图所示为集成运放的符号，它有两个输入端和一个输出端。

其中：标有的为同相输入端(输出电压的相位与该输入电压的相位相同)

标有的为反相输入端(输出电压的相位与该输入电压的相位相反)

六：理想集成运放

一般我们是把集成运放视为理想的（将集成运放的各项技术指标理想化）开环电压放大倍数：输入电阻：输入偏置电流：

共模抑制比：输出电阻： -3dB带宽：

无干扰无噪声失调电压、失调电流及它们的温漂均为零

七：集成运放工作在线性区的特性

当集成运放工作在线性放大区时的条件是： (1)

(2)

注：(1)即:同相输入端与反相输入端的电位相等，但不是短路。我们把满足这个条件称为”虚短”

(2)即:理想运放的输入电阻为∞,因此集成运放输入端不取电流。

我们在计算电路时，只要是线性应用，均可以应用以上的两个结论，因此我们要掌握好！

当集成运放工作在线性区时，它的输入、输出的关系式为：

八：集成运放工作在非线性工作区

当集成运放工作在非线性区时的条件是：集成运放在非线性工作区内一般是开环运用或加正反馈。它的输入输出关系是：

它的输出电压有两种形态：（1）当时，（2）当时，

它的输入电流仍为零（因为）即：

集成运放工作在不同区域时，近似条件不同，我们在分析集成运放时，应先判断它工作在什麽区域，然后再用上述公式对集成运放进行分析、计算。

九：比例运算电路

定义：将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。

分类：反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。（按输入信号加入不同的输入端分）

比例放大电路是集成运算放大电路的三种主要放大形式

(1)反向比例电路

输入信号加入反相输入端,电路如图(1)所示:

输出特性：因为：，

所以：

从上式我们可以看出：Uo与Ui是比例关系，改变比例系数，即可改变Uo的数值。负号表示输出电压与输入电压极性相反。

反向比例电路的特点：

(1)反向比例电路由于存在”虚地”,因此它的共模输入电压为零.即:它对集成运放的共模抑制比要求低

(2)输入电阻低:ri=R1.因此对输入信号的负载能力有一定的要求.

(2)同相比

运算放大器的原理告诉我一下

运放的内部就是由许多三级管构成的,运放的出现就是为了使问题变得简单,运放的输入阻抗很大,输出阻抗很小的特性很容易实现阻抗匹配,而三极管构成的普通电路并没有这么方便.理解运放的虚短与虚断:虚断是说运放的输入端(即图中的2,3号)好像是断开的,这是运放的输入阻抗很大的体现,电流很难流进运放,俗话称“运放不吃电流”.虚短是说运放的两个输入端好像是短路的,即2号与3号的电压相同.

运算放大器的具体工作原理

通常使用运算放大器时,会将其输出端与其反相输入端(inverting input node)连接,形成一负反馈(negative feedback)组态.原因是运算放大器的电压增益非常大,范围从数百至数万倍不等,使用负反馈方可保证电路的稳定运作.但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈(positive feedback),相反地,在很多需要产生震荡讯号的系统中,正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件.

运放的工作原理及其运用

1、原理看书或者上网搜搜 http://baike.baidu.com/view/389763.htm?fr=ala0 2、其实单个运放引脚并不多,只要明白了原理你就会用,至于多引脚运放是因为内部集成了多个运放或者有某些特殊功能,只要看手册也很容易明白 3、运放主要是用在模拟电路中,比如放大器、比较器、模拟运算器