集成運(yùn)算放大電路是一種直接耦合的多級(jí)放大電路,它是利用半導(dǎo)體的集成工藝,實(shí)現(xiàn)電路、電路系統(tǒng)和元件三結(jié)合的產(chǎn)物。由于采用集成工藝,可以使相鄰元器件參數(shù)的一致性好,且采用多晶體管的復(fù)雜電路,使之性能做得十分優(yōu)越。集成運(yùn)算放大器的型號(hào)各異,但用得最為普遍的是通用型集成運(yùn)放,其內(nèi)部電路一般為差分輸入級(jí)、中間級(jí)和互補(bǔ)輸出級(jí),并帶有各種各樣的電流源電路。
任何一個(gè)電路系統(tǒng)都是由若干個(gè)單管放大電路串接而成的多級(jí)放大電路組成,這樣才能滿(mǎn)足電路系統(tǒng)一放大能力、輸入電阻、輸出電阻的要求。組成多級(jí)放大電路的每一個(gè)單管放大電路稱(chēng)為一級(jí),級(jí)與級(jí)之間的連接方式稱(chēng)為級(jí)間耦合方式,多級(jí)放大電路常見(jiàn)的耦合方式有:阻容耦合、直接耦合、變壓器耦合和光電耦合。
集成運(yùn)放電路工作原理
集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合放大器,主要由輸入、中間、輸出三部分組成。輸入部分是差動(dòng)放大電路,有同相和反相兩個(gè)輸入端;前者的電壓變化和輸出端的電壓變化方向一致,后者則相反。中間部分提供高電壓放大倍數(shù),經(jīng)輸出部分傳到負(fù)載。它的引出端子和功能如圖所示。其中調(diào)零端外接電位器,用來(lái)調(diào)節(jié)使輸入端對(duì)地電壓為零(或某一預(yù)定值)時(shí),輸出端對(duì)地電壓也為零(或另一個(gè)預(yù)定值)。補(bǔ)償端外接電容器或阻容電路,以防止工作時(shí)產(chǎn)生自激振蕩(有些集成運(yùn)算放大器不需要調(diào)零或補(bǔ)償)。供電電源通常接成對(duì)地為正或?qū)Φ貫樨?fù)的形式,而以地作為輸入、輸出和電源的公共端。
集成運(yùn)放電路分類(lèi)
根據(jù)集成運(yùn)放自身所處的工作狀態(tài),運(yùn)放應(yīng)用電路分:線性應(yīng)用電路和非線性應(yīng)用電路兩大類(lèi)。
線性應(yīng)用電路
組成:集成運(yùn)放外加深度負(fù)反饋。
因負(fù)反饋?zhàn)饔?,使運(yùn)放小信號(hào)工作,故運(yùn)放處于線性狀態(tài)。
Z1或Zr采用線性器件(R、C),則可構(gòu)成加、減、積分、微分等運(yùn)算電路。Z1或Zr采用非線性器件(如三極管),則可構(gòu)成對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、乘法、除法等運(yùn)算電路。
非線性應(yīng)用電路
組成:運(yùn)放開(kāi)環(huán)工作
由于開(kāi)環(huán)工作時(shí)運(yùn)放增益很大,因此較小的輸入電壓,即可使運(yùn)放輸出進(jìn)入非線區(qū)工作。例如電壓比較器。
集成運(yùn)放電路兩條重要法則
說(shuō)明:
v-→v+相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端“虛短路”。虛短路不能理解為兩輸入端短接,只是(v-→v+)的值小到了可以忽略不計(jì)的程度。實(shí)際上,運(yùn)放正是利用這個(gè)極其微小的差值進(jìn)行電壓放大的。
i→0相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端“虛斷路”。同樣,虛斷路不能理解為輸入端開(kāi)路,只是輸入電流小到了可以忽略不計(jì)的程度。
實(shí)際運(yùn)放低頻工作時(shí)特性接近理想化,因此可利用“虛短、虛斷”運(yùn)算法則分析運(yùn)放應(yīng)用電路。此時(shí),電路輸出只與外部反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān),而不涉及運(yùn)放內(nèi)部電路。
集成運(yùn)放電路的應(yīng)用