第9章 集成运算放大器及其应用
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集成运算放大器的应用有哪些集成运算放大器(Operational Amplifier,简称OP-AMP) 是现代电子技术中常用的一种集成电路,广泛应用于信号放大、积分、微分、比较、滤波、波形变换、逻辑运算等电路中。
本文将介绍一些集成运算放大器的应用。
一、信号放大集成运算放大器广泛应用于信号放大电路中,其直接或变压器耦合输入方式具有低输入电阻、高输入阻抗、低噪声、高增益和宽带等特性。
在应用中,可通过精心设计放大器电路,控制反馈,实现高增益稳定运行。
二、积分电路积分电路是信号处理电路中的基本电路,它能将信号输入与时间积分,输出的是输入信号积分后的值。
集成运算放大器常用于积分电路的设计,其放大电压信号,然后通过电容对信号进行积分。
例如,在三角形波发生器电路中,可通过电容积分得到正弦波信号,而集成运算放大器的内部电路通常包含差分放大器,可将输入信号转化为电压差,用于驱动电容,完成积分计算。
三、微分电路微分电路是在信号处理中广泛应用的一种电路,它能够将信号对时间的微分操作,其输出电压是输入信号微分后的值。
集成运算放大器也常用于微分电路的设计中,可通过对输入信号进行微分计算得到输出信号。
例如,在测量热电偶温度时,可将温度信号输入到集成运算放大器中,通过差分放大器将信号转化为电压差,然后用电阻对信号进行微分计算,输出即为最终温度值。
四、比较电路比较电路是一种将两个信号进行比较然后输出比较结果的电路,它广泛应用于数字电路、自动控制、计算机硬件等领域。
集成运算放大器常用于比较电路中,它的输出能够根据电压的大小关系取两个输入信号中的一个。
例如,电压比较器是一种常见的电路,它采用集成运算放大器作为比较电路的核心元件,用于比较两个不同电压的大小关系,以便输出相应的状态。
五、滤波器滤波器是一种通过对输入信号进行滤波操作,抑制或增强特定频率信号的电路。
集成运算放大器广泛应用于滤波电路的设计中,其内部电路包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等类型。
第5章集成运算放大器及其应用在半导体制造工艺的基础上,把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上,构成具有特定功能的电子电路,称为集成电路。
集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产,因此其发展速度极为惊人。
目前集成电路的应用几乎遍及所有产业的各种产品中。
在军事设备、工业设备、通信设备、计算机和家用电器等中都采用了集成电路。
集成电路按其功能来分,有数字集成电路和模拟集成电路。
模拟集成电路种类繁多,有运算放大器、宽频带放大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁相环、模/数和数/模转换器、稳压电源和音像设备中常用的其他模拟集成电路等。
在模拟集成电路中,集成运算放大器(简称集成运放)是应用极为广泛的一种,也是其他各类模拟集成电路应用的基础,因此这里首先给予介绍。
集成电路与运算放大器简介5.1.1 集成运算放大器概述集成运放是模拟集成电路中应用最为广泛的一种,它实际上是一种高增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大器。
之所以被称为运算放大器,是因为该器件最初主要用于模拟计算机中实现数值运算的缘故。
实际上,目前集成运放的应用早已远远超出了模拟运算的范围,但仍沿用了运算放大器(简称运放)的名称。
集成运放的发展十分迅速。
通用型产品经历了四代更替,各项技术指标不断改进。
同时,发展了适应特殊需要的各种专用型集成运放。
第一代集成运放以μA709(我国的FC3)为代表,特点是采用了微电流的恒流源、共模负反馈等电路,它的性能指标比一般的分立元件要提高。
主要缺点是内部缺乏过电流保护,输出短路容易损坏。
第二代集成运放以二十世纪六十年代的μA741型高增益运放为代表,它的特点是普遍采用了有源负载,因而在不增加放大级的情况下可获得很高的开环增益。
电路中还有过流保护措施。
但是输入失调参数和共模抑制比指标不理想。
第三代集成运放代以二十世纪七十年代的AD508为代表,其特点使输入级采用了“超β管”,且工作电流很低。