集成运算放大电路的输入方式

集成运算放大器的设计方法运算放大器电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。

在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。

1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。

这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。

但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。

在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。

绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。

一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。

输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。

单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。

正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。

将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。

有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。

这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。

需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。

(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。

另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。

集成运算放大器内部电路的输入级一般都采用差分式放大电路，这是为什么?
    集成运算放大器内部电路的输入级一般都采用差分式放大电路，这是为什么?
    这主要是基于以下三个方面的考虑:
1.它是一个高增益的多级直接耦合放大系统。

由第三章的讨论可知，对于直接耦合放大电路，电源电压的波动、元件的老化、元器件的更换和半导体元件随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移，即产生零点漂移。

由于前后级直接相连，前一级的漂移电压会和有用信号一起被送到下一级，而且逐级放大，使有时在输出端难以区分什么是有用信号、什么是漂移电压。

因此，如果不采取措施抑制零点漂移，即使电路其它方面的性能再优良，它也不能成为实用电路。

2.采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元件就可以大大减少由此而产生的漂移。

所以，由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移（即温漂）的主要原因。

3.利用特性相同的两个晶体三极管或场效应管构成“差分式放大电路”，并将它置于第一级，因它们的温漂互相抵消，便可从源头上抑制或消除零点漂移的影响，从而使整个放大电路系统的零点漂移得到相应的抑制。

集成运算放大器基础知识目前广泛应用的电压型集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。

在该集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络，可实现不同用途的电路，例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号放大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等）、信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。

集成运算放大器的种类非常多，可适用于不同的场合。

3.2.1 集成运算放大器的分类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。

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r id＞（109~1012）Ω，I 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LF356、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OP-07、OP-27、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S R一定要高，单位增益带宽BW G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。

模拟电子技术第3单元练习题曾令琴一、填空题：1.运算放大器是应用非常广泛的模拟集成电路，它也是一个高增益的多级直接耦合的放大电路。

运放一般由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成。

2.为了解决直接耦合运算放大器的零点漂移问题，运放输入级通常采用差动放大电路，利用差动电路本身的对称性，可以有效地抑制零漂。

3.恒流源是提供恒定电流的电子线路，在集成运放中，常作为稳定偏置电路或作为放大器的有源负载。

4.在功放电路中，直流电源提供的平均功率一部分转换为交流输出功率P o，其余的就是管耗P T。

这说明功率放大电路的实质是按照输入信号的变化情况控制直流电源提供的功率。

5.推挽指的是功放电路中两个功放管在正弦输入信号的两个半周期内交替导通这样一种工作状态；而互补对称指的是采用性能对称的异形管实现推挽工作的功放电路。

6. 甲类功放电路的特点是：高保真和效率低；乙类功放电路的特点是：效率高但存在交越失真；双电源供电模式的OCL甲乙类功放和单电源供电模式的OTL 甲乙类功放电路，都是在乙类功放的基础上改造而得，都可以有效地消除交越失真。

7.某仪表放大电路，要求输入电阻大、输出电流稳定，应选择电流串联负反馈。

8.某传感器产生的是几乎不能提供电流的信号电压，经放大后希望输出电压与信号成正比，此放大电路应采用电压串联负反馈。

9.运算放大器的理想化条件是：开环电压放大倍数A UO=∞；差模输入电阻r i= ∞；输出电阻r o= 0；共模抑制比K CMR= ∞。

10.集成运放的两个输入端分别是同相输入端和反相输入端，其中同相输入端的极性与输出端的极性相同。

二、判断题：1.恒流源式差动放大电路，不论是单端输入还是双端输入，在差模交流通路中，发射极电阻R E一律可视为短路。

（对）2.阻容耦合多级放大电路各级的静态工作点相互独立，只能放大交流信号。

（对）3.双端输出模式的差动放大电路，只能放大差模信号，不能放大共模信号。

（对）4.无论是小信号放大电路还是功放电路，都可以用估算法对电路进行分析。

？二、判断题：1.放大电路一般采用的反馈形式为负反馈。

（对）2．集成运放使用时不接负反馈，电路中的电压增益称为开环电压增益。

（错）3. 电压比较器的输出电压只有两种数值。

（对）4. 集成运放未接反馈电路时的电压放大倍数称为开环电压放大倍数。

（对）5. “虚短”就是两点并不真正短接，但具有相等的电位。

（对）6. “虚地”是指该点与接地点等电位。

（对）7．“虚地”是指该点与“地”点相接后，具有“地”点的电位。

（错）-8、集成运放不但能处理交流信号，也能处理直流信号。

（对）9、集成运放在开环状态下，输入与输出之间存在线性关系。

（错）10、各种比较器的输出只有两种状态。

（对）11、微分运算电路中的电容器接在电路的反相输入端。

（对）三、选择题：（每小题2分，共16分）1.集成运算放大器能处理（C）。

A、直流信号；B、交流信号；C、交流信号和直流信号。

2. 为使电路输入电阻高、输出电阻低，应引入（A）。

"A、电压串联负反馈；B、电压并联负反馈；C、电流串联负反馈； D电流并联负反馈。

3. 在由运放组成的电路中，运放工作在非线性状态的电路是（D）。

A、反相放大器；B、差值放大器；C、有源滤波器；D、电压比较器。

4. 集成运放工作在线性放大区，由理想工作条件得出两个重要规律是（ C ）。

A、U＋＝U－＝0，i＋＝i－；B、U＋＝U－＝0，i＋＝i－＝0；C、U＋＝U－，i＋＝i－＝0；D、U＋＝U－＝0，i＋≠i－。

5．分析集成运放的非线性应用电路时，不能使用的概念是（B）。

·A、虚地；B、虚短；C、虚断。

6. 集成运放的线性应用存在（C）现象，非线性应用存在（B）现象。

A、虚地；B、虚断；C、虚断和虚短。

7. 理想运放的两个重要结论是（B）。

A、虚短与虚地；B、虚断与虚短；C、断路与短路。

8. 集成运放一般分为两个工作区，它们分别是（B）。

A、正反馈与负反馈；B、线性与非线性；C、虚断和虚短。