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運算放大器內部結構、電路符號、參數概念、特性與應用

更新時(shí)間：2023-05-24 點(diǎn)擊次數：1277

運算放大器，簡(jiǎn)稱(chēng)“運放"，是電力電子中最重要的器件之一，主要作用為：信號放大、信號運算、信號處理、波形的產(chǎn)生和變換。

一、運算放大器的內部結構

集成運算放大器內部一般由四個(gè)單元組成，各單元作用如下

輸入級：一般采用差分放大電路，用來(lái)抑制零點(diǎn)漂移。

中間級：由一級或多級放大電路組成，主要是提供足夠高的電壓放大倍數。

輸出級：電壓增益為1，主要為輸出提供帶載能力。

偏置電路：為各級電路提供靜態(tài)工作點(diǎn)。

二、運算放大器的電路符號和基本特性

運算放大器電路符號

運算放大器的基本特性：

①理想運放開(kāi)環(huán)放大倍數為無(wú)窮大。

三、運算放大器的幾個(gè)參數概念

②運放輸出電壓不可能超過(guò)運放供電電壓（一般十幾伏）。

③理想運放輸入阻抗無(wú)窮大。

④理想運放輸出阻抗為零。

虛短與
四、運算放大器的分類(lèi)
虛斷的概念：一方面，由于運放的電壓放大倍數很大，一般通用型運算放大器的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數都在數萬(wàn)倍。而運放的輸出電壓是有限的，一般不超過(guò)15V。因此運放的差模輸入電壓不足1mV，兩輸入端電位接近相等，相當于 “短路"。另一方面，由于運放的輸入阻抗非常大（MΩ級），所以流入運放的電流幾乎為零，相當于 “斷路"。

虛短與虛斷主要在涉及運放計算的時(shí)候作為已知條件使用。

1.運放為什么必須引入負反饋

引入負反饋，主要是使放大電路工作在線(xiàn)性區，使輸出電壓不超過(guò)最大輸出電壓，如果不引入負反饋，由于運行的線(xiàn)性區范圍很小，其電壓放大倍數又太大，理想認為無(wú)窮大，輸出極易飽和，沒(méi)有穩定性可言，顯然這不是我們需要的東西。

雖然負反饋是以降低放大倍數為代價(jià)，但本質(zhì)目的是為了改善放大電路的工作性能，如穩定放大倍數、減少非線(xiàn)性失真、擴展通頻帶等，并且降低之后的放大倍數足夠電路設計使用，所以在實(shí)用放大器中幾乎都引入負反饋。

值得注意的是："虛斷"在任何情況下都適用，而"虛短"的前提是運放工作在線(xiàn)性區。

運放特性曲線(xiàn)

2.同相放大和反相放大怎么區分

看輸入信號Vin從運放的哪一端進(jìn)去的，如果是反相端進(jìn)去就是反相放大，從同相端進(jìn)去的就是同相放大，如果兩個(gè)端口都有信號輸入，一般是差分或者加減法運算。

集成運算放大器既可以接成同相放大也可以接成反相放大，那使用同相放大好還是反相放大好呢？

我們先看二者的區別：
①同相放大器

優(yōu)點(diǎn)：輸入高阻抗，對輸出阻抗很大的電路較有好處。

缺點(diǎn)：放大電路沒(méi)有虛地，(除了差模信號外)還有有較大的共模電壓，抗干擾能力相對較差，(用同相放大要有較高的共模抑制比)另一個(gè)小缺點(diǎn)就是放大倍數只能大于1。

②反相放大器

優(yōu)點(diǎn):兩個(gè)輸入電位始終近似為零(同相端接地，反相端虛地)，只有差模信號，抗干擾能力強；

缺點(diǎn)：輸入阻抗很小，不適用于前級電路輸出阻抗很大的場(chǎng)合。

3.如何快速判斷運放的反饋類(lèi)型

①判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋：

串聯(lián)是指反饋信號接在非輸入端；

并聯(lián)是指反饋信號接在信號的輸入端。

②判斷是電壓反饋還是電流反饋：

電壓是指反饋信號取自直接輸出端；

電流是指反饋信號間接的取自輸出端。

4.單電源運放與雙電源運放的區別

最開(kāi)始運放都是雙電源供電，一個(gè)正電源一個(gè)負電源且絕對值相同。后來(lái)為了應對便攜式設備低功耗的需求，不少廠(chǎng)家就推出了單電源供電的運放來(lái)適應這種減少電源個(gè)數降低電源電壓的節能需求，原有的雙電源供電功能仍然保留；近年來(lái)，又出現了純粹的單電源供電（不能使用雙電源）的運算放大器。

優(yōu)缺點(diǎn)比較：雙電源的總動(dòng)態(tài)范圍、輸出電壓/電流、精度、負載抗干擾性?xún)?yōu)于單電源運放；
單電源的輸入輸出電壓范圍相比供電電源電壓來(lái)說(shuō)更大。
應用區別
a）供電電壓的區別；
b）單電源供電的同向輸入放大器要求輸入電壓不能為負；
c）單電源供電的反向輸入放大器要求輸入電壓不能為正；
d）單電源供電的運放要放大交流信號必須提供合適的偏置電壓。

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運算放大器內部結構、電路符號、參數概念、特性與應用

一、運算放大器的內部結構

二、運算放大器的電路符號和基本特性

三、運算放大器的幾個(gè)參數概念

四、運算放大器的分類(lèi)