目前廣泛應(yīng)用的電壓型集成運(yùn)算放大器是一種高放大倍數(shù)的直接耦合放大器。在該集成電路的輸入與輸出之間接入不同的反饋網(wǎng)絡(luò),可實(shí)現(xiàn)不同用途的電路,例如利用集成運(yùn)算放大器可非常方便的完成信號(hào)放大、信號(hào)運(yùn)算（加、減、乘、除、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、平方、開方等）、信號(hào)的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換。集成運(yùn)算放大器的種類非常多,可適用于不同的場合。

3.2.1  集成運(yùn)算放大器的分類

按照集成運(yùn)算放大器的參數(shù)來分,集成運(yùn)算放大器可分為如下幾類。

1．通用型運(yùn)算放大器

通用型運(yùn)算放大器就是以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣,其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。例mA741（單運(yùn)放）、LM358（雙運(yùn)放）、LM324（四運(yùn)放）及以場效應(yīng)管為輸入級(jí)的LF356都屬于此種。它們是目前應(yīng)用最為廣泛的集成運(yùn)算放大器。

2．高阻型運(yùn)算放大器

這類集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小,一般r_id＞（10⁹~10¹²）W,I_IB為幾皮安到幾十皮安。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn),用場效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級(jí)。用FET作輸入級(jí),不僅輸入阻抗高,輸入偏置電流低,而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn),但輸入失調(diào)電壓較大。常見的集成器件有LF356、LF355、LF347（四運(yùn)放）及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。

3．低溫漂型運(yùn)算放大器

在精密儀器、弱信號(hào)檢測等自動(dòng)控制儀表中,總是希望運(yùn)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(yùn)算放大器就是為此而設(shè)計(jì)的。目前常用的高精度、低溫漂運(yùn)算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650等。

4．高速型運(yùn)算放大器

在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中,要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率S_R一定要高,單位增益帶寬BWG一定要足夠大,像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場合的。高速型運(yùn)算放大器主要特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)。常見的運(yùn)放有LM318、mA715等,其S_R=50~70V/ms,BW_G＞20MHz。

5．低功耗型運(yùn)算放大器

由于電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便,所以隨著便攜式儀器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運(yùn)算放大器相適用。常用的運(yùn)算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作電壓為±2V~±18V,消耗電流為50~250mA。目前有的產(chǎn)品功耗已達(dá)微瓦級(jí),例如ICL7600的供電電源為1.5V,功耗為10mW,可采用單節(jié)電池供電。

6．高壓大功率型運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運(yùn)算放大器中,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏,輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流,集成運(yùn)放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運(yùn)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(yùn)放的電源電壓可達(dá)±150V,mA791集成運(yùn)放的輸出電流可達(dá)1A。

3.2.2  正確選擇集成運(yùn)算放大器

集成運(yùn)算放大器是模擬集成電路中應(yīng)用最廣泛的一種器件。在由運(yùn)算放大器組成的各種系統(tǒng)中,由于應(yīng)用要求不一樣,對(duì)運(yùn)算放大器的性能要求也不一樣。

在沒有特殊要求的場合,盡量選用通用型集成運(yùn)放,這樣即可降低成本,又容易保證貨源。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中使用多個(gè)運(yùn)放時(shí),盡可能選用多運(yùn)放集成電路,例如LM324、LF347等都是將四個(gè)運(yùn)放封裝在一起的集成電路。

評(píng)價(jià)集成運(yùn)放性能的優(yōu)劣,應(yīng)看其綜合性能。一般用優(yōu)值系數(shù)K來衡量集成運(yùn)放的優(yōu)良程度,其定義為：

式中,SR為轉(zhuǎn)換率,單位為V/ms,其值越大,表明運(yùn)放的交流特性越好;I_ib為運(yùn)放的輸入偏置電流,單位是nA;VOS為輸入失調(diào)電壓,單位是mV。I_ib和V_OS值越小,表明運(yùn)放的直流特性越好。所以,對(duì)于放大音頻、視頻等交流信號(hào)的電路,選SR（轉(zhuǎn)換速率）大的運(yùn)放比較合適;對(duì)于處理微弱的直流信號(hào)的電路,選用精度比較的高的運(yùn)放比較合適（既失調(diào)電流、失調(diào)電壓及溫飄均比較?。?。

實(shí)際選擇集成運(yùn)放時(shí),除優(yōu)值系數(shù)要考慮之外,還應(yīng)考慮其他因素。例如信號(hào)源的性質(zhì),是電壓源還是電流源;負(fù)載的性質(zhì),集成運(yùn)放輸出電壓和電流的是否滿足要求;環(huán)境條件,集成運(yùn)放允許工作范圍、工作電壓范圍、功耗與體積等因素是否滿足要求。

3.2.3  集成運(yùn)算放大器的使用要點(diǎn)

1．集成運(yùn)放的電源供給方式

集成運(yùn)放有兩個(gè)電源接線端+VCC和-VEE,但有不同的電源供給方式。對(duì)于不同的電源供給方式,對(duì)輸入信號(hào)的要求是不同的。

（1）對(duì)稱雙電源供電方式

運(yùn)算放大器多采用這種方式供電。相對(duì)于公共端（地）的正電源（+E）與負(fù)電源（-E）分別接于運(yùn)放的+VCC和-VEE管腳上。在這種方式下,可把信號(hào)源直接接到運(yùn)放的輸入腳上,而輸出電壓的振幅可達(dá)正負(fù)對(duì)稱電源電壓。

（2）單電源供電方式

單電源供電是將運(yùn)放的-VEE管腳連接到地上。此時(shí)為了保證運(yùn)放內(nèi)部單元電路具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn),在運(yùn)放輸入端一定要加入一直流電位,如圖3.2.1所示。此時(shí)運(yùn)放的輸出是在某一直流電位基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)變化。對(duì)于圖3.2.1交流放大器,靜態(tài)時(shí),運(yùn)算放大器的輸出電壓近似為VCC/2,為了隔離掉輸出中的直流成分接入電容C3。

圖3.2.1  運(yùn)算放大器單電源供電電路

2．集成運(yùn)放的調(diào)零問題

由于集成運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的影響,當(dāng)運(yùn)算放大器組成的線性電路輸入信號(hào)為零時(shí),輸出往往不等于零。為了提高電路的運(yùn)算精度,要求對(duì)失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償,這就是運(yùn)算放大器的調(diào)零。常用的調(diào)零方法有內(nèi)部調(diào)零和外部調(diào)零,而對(duì)于沒有內(nèi)部調(diào)零端子的集成運(yùn)放,要采用外部調(diào)零方法。下面以mA741為例,圖3.2.2給出了常用調(diào)零電路。圖3.2.2(a)所示的是內(nèi)部調(diào)零電路;圖（b）是外部調(diào)零電路。

3．集成運(yùn)放的自激振蕩問題

運(yùn)算放大器是一個(gè)高放大倍數(shù)的多級(jí)放大器,在接成深度負(fù)反饋條件下,很容易產(chǎn)生自激振蕩。為使放大器能穩(wěn)定的工作,就需外加一定的頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),以消除自激振蕩。圖3.2.3是相位補(bǔ)償?shù)氖褂秒娐贰?/FONT>

圖3.2.2  運(yùn)算放大器的常用調(diào)零電路                  圖3.2.3  運(yùn)算放大器的自激消除

另外,防止通過電源內(nèi)阻造成低頻振蕩或高頻振蕩的措施是在集成運(yùn)放的正、負(fù)供電電源的輸入端對(duì)地一定要分別加入一電解電容（10mF）和一高頻濾波電容（0.01mF~0.1mF）。如圖3.2.3所示。

4．集成運(yùn)放的保護(hù)問題

集成運(yùn)放的安全保護(hù)有三個(gè)方面：電源保護(hù)、輸入保護(hù)和輸出保護(hù)。

（1）電源保護(hù)。電源的常見故障是電源極性接反和電壓跳變。電源反接保護(hù)和電源電壓突變保護(hù)電路見圖 3.2.4（a）、(b)所示。對(duì)于性能較差的電源,在電源接通和斷開瞬間,往往出現(xiàn)電壓過沖。圖(b)中采用FET電流源和穩(wěn)壓管鉗位保護(hù),穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值大于集成運(yùn)放的正常工作電壓而小于集成運(yùn)放的最大允許工作電壓。FET管的電流應(yīng)大于集成運(yùn)放的正常工作電流。

（2）輸入保護(hù)。集成運(yùn)放的輸入差模電壓過高或者輸入共模電壓過高（超出該集成運(yùn)放的極限參數(shù)范圍）,集成運(yùn)放也會(huì)損壞。圖3.2.5 所示是典型的輸入保護(hù)電路。

圖3.2.4  集成運(yùn)放電源保護(hù)電路                圖3.2.5  集成運(yùn)放輸入保護(hù)電路

（3）輸出保護(hù)。當(dāng)集成運(yùn)放過載或輸出端短路時(shí),若沒有保護(hù)電路,該運(yùn)放就會(huì)損壞。但有些集成運(yùn)放內(nèi)部設(shè)置了限流保護(hù)或短路保護(hù),使用這些器件就不需再加輸出保護(hù)。對(duì)于內(nèi)部沒有限流或短路保護(hù)的集成運(yùn)放,可以采用圖3.2.6所示的輸出保護(hù)電路。在圖3.2.6電路中,當(dāng)輸出保護(hù)時(shí),由電阻R起限流保護(hù)作用。

                     β
  

圖3.2.6  集成運(yùn)放輸出保護(hù)電路