集成運算放大電路是一種直接耦合的多級放大電路,它是利用半導體的集成工藝,實現電路、電路系統(tǒng)和元件三結合的產物。由于采用集成工藝,可以使相鄰元器件參數的一致性好,且采用多晶體管的復雜電路,使之性能做得十分優(yōu)越。集成運算放大器的型號各異,但用得最為普遍的是通用型集成運放,其內部電路一般為差分輸入級、中間級和互補輸出級,并帶有各種各樣的電流源電路。
任何一個電路系統(tǒng)都是由若干個單管放大電路串接而成的多級放大電路組成,這樣才能滿足電路系統(tǒng)一放大能力、輸入電阻、輸出電阻的要求。組成多級放大電路的每一個單管放大電路稱為一級,級與級之間的連接方式稱為級間耦合方式,多級放大電路常見的耦合方式有:阻容耦合、直接耦合、變壓器耦合和光電耦合。
集成運放電路工作原理
集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數的直接耦合放大器,主要由輸入、中間、輸出三部分組成。輸入部分是差動放大電路,有同相和反相兩個輸入端;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,經輸出部分傳到負載。它的引出端子和功能如圖所示。其中調零端外接電位器,用來調節(jié)使輸入端對地電壓為零(或某一預定值)時,輸出端對地電壓也為零(或另一個預定值)。補償端外接電容器或阻容電路,以防止工作時產生自激振蕩(有些集成運算放大器不需要調零或補償)。供電電源通常接成對地為正或對地為負的形式,而以地作為輸入、輸出和電源的公共端。
集成運放電路分類
根據集成運放自身所處的工作狀態(tài),運放應用電路分:線性應用電路和非線性應用電路兩大類。
線性應用電路
組成:集成運放外加深度負反饋。
因負反饋作用,使運放小信號工作,故運放處于線性狀態(tài)。
Z1或Zr采用線性器件(R、C),則可構成加、減、積分、微分等運算電路。Z1或Zr采用非線性器件(如三極管),則可構成對數、反對數、乘法、除法等運算電路。
非線性應用電路
組成:運放開環(huán)工作
由于開環(huán)工作時運放增益很大,因此較小的輸入電壓,即可使運放輸出進入非線區(qū)工作。例如電壓比較器。
集成運放電路兩條重要法則
說明:
v-→v+相當于運放兩輸入端“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的程度。實際上,運放正是利用這個極其微小的差值進行電壓放大的。
i→0相當于運放兩輸入端“虛斷路”。同樣,虛斷路不能理解為輸入端開路,只是輸入電流小到了可以忽略不計的程度。
實際運放低頻工作時特性接近理想化,因此可利用“虛短、虛斷”運算法則分析運放應用電路。此時,電路輸出只與外部反饋網絡參數有關,而不涉及運放內部電路。
集成運放電路的應用