关于运放的(运算放大器的基本知识)

1.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。

2.集成运算放大器计算

记住了，对于负反馈运放电路，遵循“虚断”和“虚短”两个规则；

因为虚断，所以按节点电压法有：

Vn*(1/R1+1/R2+1/Rf) - Ui1/R1 - Ui2/R2 = Uo/Rf;

因为虚短，即：Vn = Vp（虚短）；而 Vp = Ui3;

所以有： （Ui1-Vn）/R1 + (Ui2-Vn)/R2 = (Vn-Uo)/Rf;

Uo = Rf*[ Ui3*(1/R1+1/R2+1/Rf) - Ui1/R1 - Ui2/R2 ];

同理；

Vp = Ui2*R2/(R1+R2);

Vn*(1/R1+1/R2) - Ui1/R1 = Uo/R2;

好了，自己去代入具体参数计算吧

3.请问什么是运放/运算放大器

运算放大器（常简称为“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。

在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”，此名称一直延续至今。

运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。 随着半导体技术的发展，如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。

运放的种类繁多，广泛应用于几乎所有的行业当中。 历史 第一个使用真空管设计的放大器大约在1930年前后完成，这个放大器可以执行加与减的工作。

运算放大器最早被设计出来的目的是将电压类比成数字，用来进行加、减、乘、除的运算，同时也成为实现模拟计算机（analog computer）的基本建构方块。然而，理想运算放大器的在电路系统设计上的用途却远超过加减乘除的计算。

今日的运算放大器，无论是使用晶体管（transistor）或真空管（vacuum tube）、分立式（discrete）元件或集成电路（integrated circuits）元件，运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。 早期的运算放大器是使用真空管设计，现在则多半是集成电路式的元件。

但是如果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的需求时，常常会利用分立式元件来实现这些特殊规格的运算放大器。[1] 1960年代晚期，仙童半导体（Fairchild Semiconductor）推出了第一个被广泛使用的集成电路运算放大器，型号为μA709，设计者则是鲍伯·韦勒（Bob Widlar）。

但是709很快地被随后而来的新产品μA741取代，741有着更好的性能，更为稳定，也更容易使用。741运算放大器成了微电子工业发展历史上一个独一无二的象征，历经了数十年的演进仍然没有被取代，很多集成电路的制造商至今仍然在生产741。

直到今天μA741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。 编辑本段原理 运放如上图有两个输入端a（反相输入端），b（同相输入端）和一个输出端o。

也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。当电压加U-加在a端和公共端（公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点。

）之间，且其实际方向从a 端高于公共端时，输出电压U实际方向则自公共端指向o端，即两者的方向正好相反。当输入电压U 加在b端和公共端之间，U与U 两者的实际方向相对公共端恰好相同。

为了区别起见，a端和b 端分别用"-"和" "号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。 电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。

反转放大器和非反转放大器如下图： 运算放大器 运算放大器 一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。 运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。

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。

编辑本段类型 按照集成运算放大器的参数来分，集成运算放大器可分为如下几类。 运算放大器 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μA741（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>1GΩ~1TΩ，IB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OP07、OP27、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。