OP放大器应用技巧100例 最佳选择与灵活应用((日)松井邦彦著;邓学译)思维导图

运算放大器的原理和应用1 运算放大器的原理虽然各种不同的运放结构不同，但对于外部电路而言，其特性都是一样的。

运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级，其中输入级一般是采用差动放大电路（抑制电源），中间级一般采用有源负载的共射负载电路（提高放大倍数），输出级一般采用互补对称输出级电路（提高电路驱动负载的能力）。

工业上，用来衡量一个运算放大器的性能的指标有很多，一般认为实际运算放大器越接近理想运放就越好，课堂上我们涉及到的只是要求输入端等效电阻无穷大，开环增益无穷大，其实还有很多其他的指标，我就简要介绍下吧，运算放大器的性能指标包括5个，开环差模电压放大倍数，最大输出电压，差模输入电阻，输出电阻，共模抑制比CMRR。

（开环差模放大倍数是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。

最大输出电压是指它是指一定电压下，集成运放的最大不失真输出电压的峰--峰值。

差模输入电阻的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号源索取电流的大小。

要求它愈大愈好。

输出电阻的大小反映了集成运放在小信号输出时的负载能力。

共模抑制比放映了集成运放对共模输入信号的抑制能力，其定义同差动放大电路。

CMRR越大越好。

）如图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。

如图2所示。

U-对应的端子为“-”，当输入U-单独加于该端子时，输出电压与输入电压U-反相，故称它为反相输入端。

U+对应的端子为“＋”，当输入U+单独由该端加入时，输出电压与U+同相，故称它为同相输入端。

输出：U0= A(U+-U-) ；A称为运算放大器的开环增益（开环电压放大倍数）在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到：R i ≈∞，R o ≈0，A ≈∞。

由 A ≈∞,得到U +≈U -，于是两个输入端可以近似看作短路（称为“虚短”），如果同向输入端接地，反向输入端与地几乎同电位（称为“虚地”）。

有线电视用户放大器的使用技巧新编林挺逵浙江省台州市路桥区乡镇广电站退休职工有线电视用户放大器是担负用户分配任务的放大器，其输出电平较高、占用系统失真指标的份额较大，所以在使用时必须注意一点技巧，以获得最佳的分配效率，同时保证系统的质量指标。

下面提出几点使用技巧供作讨论和参考。

1、用户放大器要采取高输出电平工作方式以提高分配效率许多业界同仁赞同用户放大器的输出电平可以在100±5dB范围选取（/catvbbs/viewthread.php?tid=17435&extra=page%3D4），实际上这是一种出于无奈的选择。

大家都知道，用户放大器的输出电平每提高4dB，捎带用户的理论数量就可以提高1倍，用户放大器输出电平103dB时所带的用户的理论数量就是95dB时的4倍（图1）！所以大家都巴不得用户放大器能有一个高的输出电平！图1 用户放大器不同输出电平时分配效率比较为什么大家会赞同用户放大器的输出电平要在高低很大的范围里选取，而不是定在一个比较高的数值上？有线电视网兴建初期，网络中只有用户放大器，那时，无论电缆网络有多长，用户放大器都得一级一级地串联下去。

用户放大器的串联级数n多了，其输出电平必然要降低，这很容易从当时的放大器输出电平计算公式中可以看出来：So＝Somax－10 lg n－7.5 lg（N－1） (1)那个时候，各条电缆线路中用户放大器的实际输出电平，的确是设计、调试在95dB至105dB之间的某一个数值。

虽然时过境迁，那种放大器的设置、设计和调试的观念已经过时，但是利用近期适用的放大器输出电平计算公式计算得出的结果，在某些地方也有可能是那么宽的电平范围。

因为电缆分配部分失真指标和载噪比指标的指标占用系数[2]，是全系统的指标占用系数减去前端和各级光链路以后的剩余值，网络规模愈大、光缆级数愈多，电缆分配网络的指标占用系数愈少，而电缆分配网络里往往还有若干级延伸干线放大器要占用指标，因此各地区、各条线路用户分配放大器的失真指标和载噪比指标的指标占用系数相差很大，即指标（分配）值相差很大，其中尤其是决定放大器最高输出电平的失真指标CTB差距更大。

使用运算放大器有哪些经验技巧？这套内容把所有要点讲全了！来源：电子发烧友网运算放大器，对于学工科的学生来说是一个耳熟能详的词。

运算放大器作为最通用的模拟器件，广泛运用于信号变换调理、ADC采样前端和电源电路等场合。

大家在学习模电课程的时候，都已经学会了运放的设计。

然而在使用运放的时候，又有哪些需要注意的呢？1、注意输入电压是否超限图1-1是ADI的OP07数据表中的输入电气特性的一部分，可以看到在电源电压±15V的条件下，输入电压的范围是±13.5V，如果输入电压超出范围，那么运放就会工作不正常，出现一些意料不到的情况。

图1-1而有一些运放标注的不是输入电压范围，而是共模输入电压范围，如图1-2是TI的TLC2272数据表的一部分，在单电源+5V的条件下，共模输入范围是0-3.5V.其实由于运放正常工作时。

同相端和反相端输入电压基本是一致的（虚短虚断），所以“输入电压范围”与“共模输入电压范围”都是一样的意思。

图1-2* 学习关于运放重要参数的计算、测量，并在运放中反馈的计算总结，文章末尾有相关运放实战训练视频，想学习的童鞋们继续往下看。

2、不要在运放输出直接并接电容在直流信号放大电路中，有时候为了降低噪声，直接在运放输出并接去耦电容（如图2-1）。

虽然放大的是直流信号，但是这样做是很不安全的。

当有一个阶跃信号输入或者上电瞬间，运放输出电流会比较大，而且电容会改变环路的相位特性，导致电路自激振荡，这是我们不愿意看到的。

正确的去耦电容应该要组成RC电路，就是在运放的输出端先串入一个电阻，然后再并接去耦电容（如图2-2）。

这样做可以大大削减运放输出瞬间电流，也不会影响环路的相位特性，可以避免振荡。

3、不要在放大电路反馈回路并接电容如图3-1所示，同样是一个用于直流信号放大的电路，为了去耦，不小心把电容并接到了反馈回路，反馈信号的相位发生了改变，很容易就会发生振荡。

所以，在放大电路中，反馈回路不能加入任何影响信号相位的电路。

如何正确使用模拟电路中的运算放大器在模拟电路设计中，运算放大器（Operational Amplifier）扮演着重要的角色。

通过正确使用运算放大器，可以实现信号放大、滤波、积分、微分等功能。

本文将介绍如何正确使用模拟电路中的运算放大器，以帮助读者更好地理解和应用这一关键电子元件。

一、运算放大器基础知识运算放大器是一种高增益、差模输入的集成电路，并且通常具有很大的输入阻抗和小的输出阻抗。

它由输入端、输出端和电源端组成。

1. 输入端：运算放大器的输入端通常有两个：非反馈输入端（非反）和反馈输入端（反馈）。

非反输入端为负号，反馈输入端为正号。

通过调整输入信号在这两个输入端的比例，可以实现信号放大和其他功能。

2. 输出端：运算放大器的输出端通常为单一的输出信号。

其输出信号的幅度和输入信号有一定的线性关系。

3. 电源端：运算放大器需要外部电源进行供电。

常见的供电电压为正负12V，也有其他型号和规格的运算放大器，供电电压和功耗需根据具体型号进行选择。

二、正确的运算放大器使用方法在实际应用中，为了正确使用运算放大器并获得期望的结果，我们需要注意以下几个方面。

1. 电源稳定性运算放大器对电源的稳定性要求较高。

因此，建议使用稳定的电源，可以采用电池、稳压电路或者稳定供电模块。

同时，供电电源的电压应在运算放大器的工作范围内，并保持供电电压的稳定性。

2. 输入端连接为保持运算放大器的正常工作，输入端需要合理连接。

一般情况下，将信号源通过电阻与非反馈输入端连接，而反馈输入端则可以通过电路中的元件，如电容或电阻进行连接。

3. 反馈电阻的选择反馈电阻的选择对于运算放大器的放大倍数和频率响应有着重要影响。

通过调整反馈电阻的大小可以改变运算放大器的放大倍数，同时也会影响运算放大器的频率响应。

因此，在选择反馈电阻时，需要综合考虑放大倍数和频率响应的需求。

4. 负载阻抗的合理匹配为了保证运算放大器的输出信号能够正常工作，负载阻抗的合理匹配非常重要。

放大器应用简介 首先介绍虚短路
虚短：集成运放的净输入电压为0，Vp=0 虚断：集成运放的净输入电流为0，Ib=0 理想放大器：
常见应用
1、正向放大器 反向放大器
差动放大器
恒压恒流应用
微分积分应用
比较放大器
振荡器 定时电路应用
占空比可调电路
占空比的改变方法：使电容的正向和反向充电时间常数不同。

利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，占空比可调的矩形波发生电路如图(a)所示，电容上电压和输出电压波形如图(b)所法。

电路工作原理：
★当u O=+U Z时，通过R W1、D1和R3对电容C正向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数
★当u O=-U Z时，通过R W2、D2和R3对电容C反向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数
结论：改变电位器的滑动端可改变占空比，但不能改变周期。

四象限探测器光电跟踪伺服系统的研究李芳;郭建强;何婷婷;李游;殷凯【摘要】In order to accomplishing target tracking in photoelectric way,the four⁃quadrant detector is used to detect ob⁃jects. Filtering of the signal collected by AD acquisition of single⁃chip microcomputer MSP410F169 is conducted. The speed of motor is adjusted with PID algorithm and duty ratio of PWM wave produced by MSP410F169. Through two motors,the space ro⁃tation of the tracking device is realized to track targets.% 为了实现光电跟踪目标，用四象限探测器检测目标物，利用单片机MSP410F169的AD采集，将采集到的信号进行滤波，利用PID算法，以及单片机MSP410F169的时钟控制PWM波的占空比来调节电机的转速。

通过两个电机来实现跟踪装置的空间旋转跟踪目标物。

【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】4页(P119-121,124)【关键词】光电跟踪;四象限探测器;MSP430F169;PID算法【作者】李芳;郭建强;何婷婷;李游;殷凯【作者单位】西南交通大学物理科学与技术学院，四川成都 610000;西南交通大学物理科学与技术学院，四川成都 610000;西南交通大学物理科学与技术学院，四川成都 610000;西南交通大学物理科学与技术学院，四川成都 610000;西南交通大学物理科学与技术学院，四川成都 610000【正文语种】中文【中图分类】TN820.3⁃340 引言MSP430单片机具有集成度高、嵌入模块多（如12位ADC、16位定时器等）、超低功耗等特点，在许多领域内得到了广泛的应用[1]。

第一章OP放大器1.旁路电容和相位补偿元件的配线越短越好。

2.只需一个电容就可以解决的类型，是外装相位补偿中最普通的方式，但一旦想增减相位补偿就不能用这种方法，这种方法多用于对响应速度等极限性没有要求的情况3.正负电源不同时开启的话，会产生一些不安全问题。

4.差动放大器的价值不在于放大而在于消除同相成分。

5.10mv的误差放大1000倍就有10V的误差，放大10000倍就有100V的误差，所以放大倍数的真正界限不是由放大倍数决定的，而是由放大器如何稳定低噪声决定的第二章零点、漂移及噪声1.零点稳定性的提高方法（可直接进行的改善方法）（1）加平衡电阻Rc，但是这种方法的改善量为Rf（IB-Ios），作为高Rf和偏流较大的OP 放大器，效果才会很明显，否则不起作用，反而增加元件增加复杂度不可靠。

（2）尽可能使用小负载。

OP放大器的实际负载其实是Rf||Rl，使用小负载能排除Rf的影响。

但是若一定要加大负载，那么可以反馈回路两端间加射极跟随器作为缓冲级。

（图2.8）2.消除偏置！（1）使第一级的集电极电流平衡（2）从恒定的电流源向反相输入加一定的电流（恒流源的输出电阻为∞，所以尽量使输出电阻大，即信号源内阻大）（3）给正相输入加调节用电压（这种方法可以说是最好的）（此时作为反相放大器使用）（恒压源的输出电阻为零，所以尽量使输出电阻小）3.自动零点调节（1）零点校正放大器（射极跟随器处理高频率和脉冲很快，但是直流耦合的脉冲电路等，基级-发射极间电压会有麻烦）。

最好在反相端也装入一个PNP的射极跟随器。

（2）有放大倍数时，图2.25第三章避免变成振荡器1.振荡的原因：本来应该是负反馈的相位发生了180°的偏差，变成正反馈并振荡。

即附加相移（放大回路与反馈回路之和）为奇数倍的180°2.避免振荡的方法.（1）由于零点具有和极点相反的性质，所以把它们组合起来是消除麻烦的极点的好办法。

（实现零点的例子图3.8）3.OP放大器以外的要素引起的振荡的解决办法。

運算放大器的使用方法(一)目的了解並測試運算放大器的簡單應用電路儀器信號產生器、示波器、數位電錶麵包板、接線及香蕉插座零件盒各一運算放大器LM741一枚電阻1k 、10k 各四枚，1M 一枚可變電阻1k 一枚 1.5V 電池(包括電池座)一組 20k 、100k 各兩枚原理說明實際741的接法可參閱補充資料及元件資料，基本你所需要知道的事情如下： ․"DIP"(dual-in-line)包裝的IC 可以很自然地插入麵包板，您絕對不需要對它的腳(pin)做矯正手術。

(小心他從麵包板上跳起來！)․第一次接觸IC 的同學請注意接腳的編號順序。

․您在使用Op-Amp 前，必須加上電源CC V ±，如右圖。

這裏的CC V 為15Volts 。

․接腳1和5為歸零用，本實驗暫時不用。

․所有外部電路接好後再開電源（CC V ±）；要拆線路前亦先關電源。

實驗步驟接線時特別注意直流電源供應器的調整方式：(1)用tracking ，(2)用series ，(3)正電源輸出之負端接地（用金屬片），負電源之正端接地，(4)電流上限要調夠 大，(5)電源的接地和電路（麵包板）的接地要接在一起。

<一>反相放大器(Inverting Amplifier)基本接線如右圖：1. in V 用1kHz ，DC OFFSET=0，振幅0.1Volt 之弦波輸入，測out V ，得出電壓增益。

2. 將in V 之振幅加大，注意觀察out V ，out V 的最大振幅為多少（不被削截）？3. 改變in V 的頻率，在很高或很低的頻率此放大器還正常工作嗎？4. 試試看三角波輸入，這放大器是否非常"線性"？（看三角波形是否有失真）5. 測量此放大器的輸入阻抗。

先不接test R ，測出out V 。

再接上適當test R ，再測得out V ′。

s V 振幅均不變。

【intest in out out R R R V V +=′】<二>非反相放大器（Non-inverting Amplifier ）基本接線如右下圖：（注意輸入端之＋，－）重複步驟<一>中1至5。

⼀些典型的运算放⼤器OP应⽤电路结构（精华版）⼀些典型的运算放⼤器OP应⽤电路结构（精华版）南华⼤学黄智伟系列-⼀些典型的运算放⼤器OP应⽤电路结构(精华版) 搜集整理了⼀些典型的运算放⼤器(OP)应⽤电路结构如下，供各位参考: (以下内容主要摘⾃“吴运昌.模拟集成电路原理与应⽤[M].⼴州:华南理⼯⼤学出版社，2004.9” )1. 波形变换电路波形变换电路属⾮线性变换电路，其传输函数随输⼊信号的幅度、频率或相位⽽变，使输出信号波形不同于输⼊信号波形。

1.1 检波与绝对值电路1.1.1检波电路图1.1.1所⽰为线性检波电路及其传输特性。

电路中，把检波⼆极管D，接在反馈⽀路中，D2接在运放A输出端与电路输出端之间。

该电路能克服普通⼩信号⼆极管检波电路失真⼤，传输效率低及输⼊的检波信号需⼤于起始电压(约为0. 3 V的固有缺点，即使输⼊信号远⼩于0.3 V，也能进⾏线性检波，因⽽检波效率能⼤⼤地提⾼。

图1.1.1 线性检波电路及其传输特性线性检波电路的死区电压⼤⼩不决定于⼆极管的导通电压值，⽽是取决于D2正向压降VD的影响程度。

1.1.2绝对值电路绝对值电路⼜称为整流电路，其输出电压等于输⼊信号电压的绝对值，⽽与输⼊信号电压的极性⽆关。

采⽤绝对值电路能把双极性输⼊信号变成单极性信号。

在线性检波器的基础上，加⼀级加法器，让输⼊信号vi的另⼀极性电压不经检波，⽽直接送到加法器，与来⾃检波器的输出电压相加，便构成绝对值电路。

其原理电路如图1.1.2所⽰。

图1.1.2 绝对值电路输出电压值等于输⼊电压的绝对值，⽽且输出总是负电压。

若要输出正的绝对值电压，只需把图1.1.2所⽰电路中的⼆极管D1、D2的正负极性对调。

1.2限幅电路限幅电路的功能是:当输⼊信号电压进⼊某⼀范围(限幅区)后，其输出信号电压不再跟随输⼊信号电压变化，或是改变了传输特性。

1.2.1 串联限幅电路图1.2.1所⽰为简单串联限幅电路及其传输特性。