运放使用经典教程

运放的使用及滤波器设计运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种非常常见的电子元器件，常用于放大电压信号和作为各种信号处理电路的基础建设模块。

在本文中，我们将介绍运放的使用和滤波器设计。

一、运放的基本原理及使用1.运放的基本原理2.运放的引脚及使用方法一个典型的运放有八个引脚，包括非反相输入端（+）、反相输入端（-）、输出端、电源正极、电源负极等。

根据需要，我们可以将信号输入到非反相输入端或反相输入端，然后通过输出端输出放大后的信号。

通常，我们需要给运放提供两个电源电压，一个是正极供电，一个是负极供电。

正常工作时，两个电源电压的差值应该在一定范围内，如±5V。

3.运放的使用运放常用于放大电压信号或作为信号处理电路的关键组件。

它可以用于音频放大器、滤波器、信号源和控制系统等各种应用。

滤波器是一种能够选择性地通过或抑制特定频率组成的信号的电路。

根据其特性，滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

1.低通滤波器低通滤波器（Low-Pass Filter）可以通过低频信号而阻止高频信号。

在低通滤波器中，希望通过的信号频率被称为截止频率。

常见的低通滤波器电路有RC低通滤波器和RLC低通滤波器等。

2.高通滤波器高通滤波器（High-Pass Filter）可以通过高频信号而阻止低频信号。

在高通滤波器中，希望通过的信号频率被称为截止频率。

常见的高通滤波器电路有RC高通滤波器和RLC高通滤波器等。

3.带通滤波器带通滤波器（Band-Pass Filter）可以通过一段特定频率范围的信号而阻止其他频率的信号。

在带通滤波器中，希望通过的信号频率范围被称为通带。

常见的带通滤波器电路有LC带通滤波器和RLC带通滤波器等。

4.带阻滤波器带阻滤波器（Band-Stop Filter）可以通过除一段特定频率范围的信号而传输其他频率的信号。

在带阻滤波器中，希望阻止的信号频率范围被称为阻带。

通用型运算放大器通用型运算放大器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。

例如μA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356等，均是目前应用最为广泛的通用型集成运算放大器。

高阻型运算放大器高阻型运算放大器采用FET场效应管组成运算放大器的差分输入级，其优点是差模输入阻抗较高，输入偏置电流较小，运算速度快，频宽带，噪声低；缺点是输入失调电压较大。

常见的高阻型运算放大器有CA3130、CA3140、LF356、LF355、TL082（双运放）、TL084 （四运放）等型号。

低温漂型运算放大器低温漂型运算放大器的特点是失调电压较小且不随温度的变化而变化，可用在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中。

目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及件ICL7650等型号。

高速型运算放大器高速型运算放大器具转换速率高和频率响应宽等优点，可用在快速A/D、D/A转换器和视频放大器等电路中。

常用的高速型运算放大器有LM318、μA715等型号。

高速低噪声运算放大器高速低噪声运算放大器通常用在各种高保真音频电路中。

常用的高速低噪声运算放大器有NE5532 （双运放）、NE5534（单运放）等型号。

低功耗型运算放大器低功耗型运算放大器主要用于采用低电源电压供电、低功率消耗的便携式仪器和电子产品中。

常用的低功耗型运算放大器有TL-022C、TL-060C等型号。

高压大功率型运算放大器高压大功率型运算放大器的特点是外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。

常用的高压大功率型运算放大器有D41、μA 791等型号。

运放使用单电源运放图（一）我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是他们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。

运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元。

在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。

它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。

目前，运算放大器被广泛应用于电子行业中，但是如果在使用运算放大器的过程中不“遵守”一些规则，可能会造成严重后果。

下面谈谈我用运算放大器的一点体验和经验。

L运算放大器的输出电压问题目前市场上的运算放大器依然存在一些不可避免的缺陷，输出电压很难达到其理想的电源电压（空载情况下可以达到电源电压）。

而且实际应用中，输出电压都会带有一定的负载,负载越大，其电压损耗越大。

那么这个时候如果引入负电源，其电压输出就能够达到理想的电源电压范围。

2.运算放大器反馈回路千万不能并接电容如果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。

3.反馈回路的Layout注意事项反馈回路的元器件必须要靠近运算放大器，而且PCB走线要尽量短，同时要尽量避开数字信号、晶振等干扰源。

反馈回路的布局布线不合理，则会容易引入噪声，严重会导致自激振荡。

4.运算放大器输入电压限制众所周知，电子元器件都是在特定的输入电压范围内正常工作的，运算放大器当然也不例外。

如果运算放大器的输入电压超出范围，那么运算放大器就会出现工作不正常的现象，甚至一些更严重的情况。

5.运算放大器使用必须重视电源滤波运算放大器的电源滤波不容忽视，电源的好坏直接影响输出。

特别是对于高速运算放大器，电源纹波对运算放大器输出干扰很大，弄不好就会变成自激振荡。

所以最好的运算放大器滤波是在运算放大器的电源脚旁边加一个OJuF的去耦电容和一个几十UF的锂电容，或者再串接一个小电感或者磁珠，效果会更好。

结语只要合理的使用运算放大器，便不用担心使用运算放大器带来的问题。

目前随着国内智能穿戴、便携电子设备空前发展，运算放大器的应用范围将会得到进一步提升。

An Applications Guide for OPAmpsNational Semiconductor Corporation运算放大器使用指南美国国家半导体公司An Applications Guide for OP Amps声明：本文为中国电子网社区网友NE5532与AKAER合译，其中NE5532翻译1-14章节，AKAER翻译15-23章节，在翻译中得到了中国电子网和广大社区网友的帮助，在这里一并致谢。

本文仅供大家学习参考，并不得用于商业目的。

欲索取国家半导体公司的原版资料，请查询国家半导体网站模拟技术大学栏目。

AKAER NE55322004-5运算放大器使用指南目录1. Introduction (3)2. The Inverting Amplifier (5)3. The Non-Inverting Amplifier (8)4. The Unity-Gain Buffer (9)5. Summing Amplifier (11)6. The Difference Amplifier (12)7. Differentiator (14)8. Integrator (17)9. Simple Low-pass Filter (19)Current-to-Voltage Converter (21)10. TheAmplifiers (23)11. Photocell12. PrecisionCurrent Source (26)Voltage References (29)13. Adjustable14. The Reset Stabilized Amplifier (33)Multiplier (35)15. TheAnalog16. The Full-Wave Rectifier and Averaging Filter (38)Oscillator (42)Wave17. SineGenerator (44)18. Triangle-WaveRegulated Power Supply (47)19. TrackingBench Power Supply (49)20. Programmable21. Conclusions (52)22. 附录 I Definition of Terms (53)23. References (54)An Applications Guide for OP Amps1. Introduction概述：The general utility of the operational amplifier is derived from the fact that it is intended for use in a feedback loop whose feedback properties determine the feed-forward characteristics of the amplifier and loop combination. To suit it for this usage, the ideal operational amplifier would have infinite input impedance, zero output impedance, infinite gain and an open-loop 3 dB point at infinite frequency rolling off at 6dB per octave. Unfortunately, the unit cost–in quantity-–would also be infinite.Intensive development of the operational amplifier, particularly in integrated form, has yielded circuits which are quite good engineering approximations of the ideal for finite cost. Quantity prices for the best contemporary integrated amplifiers are low compared with transistor prices of five years ago. The low cost and high quality of these amplifiers allows the implementation of equipment and systems functions impractical with discrete components. An example is the low frequency function generator which may use 15 to 20 operational amplifiers in generation, wave shaping, triggering and phase-locking.The availability of the low-cost integrated amplifier makes it mandatory that systems and equipments engineers be familiar with operational amplifier applications. This paper will present amplifier usages ranging from the simple unity-gain buffer to relatively complex generator and wave shaping circuits. The general theory of operational amplifiers is not within the scope of this paper and many excellent references are available in the literature.1,2,3,4 The approach will be shaded toward the practical, amplifier parameters will be discussed as they affect circuit performance, and application restrictions will be outlined.The applications discussed will be arranged in order of increasing complexity in five categories: simple amplifiers, operational circuits, transducer amplifiers, wave shapers and generators, and power supplies. The integrated amplifiers shown in the figures are for the most part internally compensated so frequency stabilization components are not shown; however, other amplifiers may be used to achieve greater operating speed in many circuits as will be shown in the text. Amplifier parameter definitions are contained in Appendix I.运算放大器使用指南我们知道，通用OP工作在这样的情况下：在接入负反馈环路后，OP和反馈环路的特性仅由反馈环路来决定。

运放使用指南(总9页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--运放使用指南1、 反相放大器（The Inverting Amplifier ）基本反相放大器电路如图1所示。

其中，i V R R V ⨯-=12o ，213||R R R =，当12R R 的数值远小于op 开环增益时，这个数值就是反相放大器的增益，运算放大器的输入阻抗就是1R 的值，闭环增益单位增益带宽闭环增益带宽+=1在设计时要注意的是：3R 的阻值应该等于1R 和2R 的并联阻值，以减小输入偏置电流所带来的失调电压。

闭环增益输入失调电压输出失调电压⨯=。

运放输入端失调电压的主要来源是偏置电流（Input bias current ）和输入失调电压（Input offestvoltage ）。

对于一个给定的op ，输入失调电压就已经确定了，但是由于输入失调电流所带来的失调电压与所采用的电路的结构有关系。

为了在不使用使调整电路的情况下，减小输入偏置电流所带来的失调电压，应该使得同相输入端和反相输入端对地直流电阻相等，使得由于偏置电流在输入电阻上压降所带来的失调电压相互抵消。

在低内阻信号源的放大器中，op 的输入失调电压将成为失调电压误差的主要来源。

在高输入阻抗的情况下，失调电压可以采用3R 的阻值来调整，利用输入偏置电流在其上的压降来对输入失调电压做补偿（即用这个得到的压降来抵消输入失调电压）。

在交流耦合时，失调电压并不显得很重要。

这时的主要问题是：失调电压减小了输入电压峰——峰值的线性动态范围。

工作范围在闭环状态下的op 和其反馈网络的增益——频率特性为了实现稳定，op 和反馈环路对任何频率的信号，在环路增益大于1时的环路相移的角度绝对不能超过o 180。

在实践上，为了达到稳定条件，相移角度不应该接近o 180。

对于一个给定的op 放大器电路，在进行电容补偿是需要在稳定性和带宽之间进行权衡。

运算放大器的使用三步走
简介：本文介绍了运算放大器的使用方法、偏置设置以及解决运算放大器的零漂问题等内容。

一、如何实现微弱信号放大?
传感器+运算放大器+ADC+处理器是运算放大器的典型应用电路，在这
种应用中，一个典型的问题是传感器提供的电流非常低，在这种情况下，如何完成信号放大?
对于微弱信号的放大，只用单个放大器难以达到好的效果，必须使用一些较特别的方法和传感器激励手段，而使用同步检测电路结构可以得到非常好的测量效果。

这种同步检测电路类似于锁相放大器结构，包括传感器的方波激励，电流转电压放大器，和同步解调三部分。

需要注意的是电流转电压放大器需选用输入偏置电流极低的运放。

另外同步解调需选用双路的SPDT模拟开关。

另有工程师朋友建议，在运放、电容、电阻的选择和布板时，要特别注意选择高阻抗、低噪声运算和低噪声电阻。

有网友对这类问题的解决也进行了补充，如：
1)电路设计时注意平衡的处理，尽量平衡，对于抑制干扰有效，这些在美国国家半导体、BB(已被TI收购)、ADI等公司关于运放的设计手册中均可
以查到。

2)推荐加金属屏蔽罩，将微弱信号部分罩起来(开个小模具)，金属体接
电路地，可以大大改善电路抗干扰能力。

3)对于传感器输出的nA级，选择输入电流pA级的运放即可。

如果对速度没有多大的要求，运放也不贵。

仪表放大器当然最好了，就是成本高些。

1.运放供电电压大小和方式选择； 2.运放封装选择； 3.运放反馈方式，即是 VFA (电压反馈运放)还是 CFA(电流反馈运放)； 4.运放带宽； 5.压摆率大小，这决定全功率信号带宽； 6.Offset 电压和 Offset 电流选择； 7. Offset 电压随温度的漂移大小，即 ΔVoffset/ΔT 大小； 8.运放输入阻抗选择； 9.运放输出驱动能力大小选择； 10.运放静态功耗，即 ICC 电流大小选择； 11.运放噪声选择； 12.运放驱动负载稳定时间。

（1） 双极型输入 有各种各样类型的运算放大器，有些通过单片集成电路的输人 级类型 进行区分。

双极型输入是应用很广泛的，其中的全部器件包括输人级都 由双极晶体管构成。

输入偏置和失调电流是数百 nA，偏置电压典型值是 10mV。

开环输人阻抗是数百 kΩ。

（2）CMOS 运放 CM0S 运放需要很小的供电电流，很高的输人阻抗，极低偏 置电流。

失调电压较双极放大器要高一些。

CMOS 放大器可以在轨到轨的范围内 工作，因为消耗功率 小，适合于单电源和低电压电池应用。

与双极类型相比，C M0S 放大器的噪声一般更高。

（3）BiFET 运放 BiFET 是双极－场效应（bipolar field－effect）晶体管 的缩写。

它结合了 两种技术，在前端或输入级使用 FETs，其他的部分使用双极 管。

结果可以得到比双极型更宽的带宽，更低的输入失调电流，更高的输入阻抗 和更强的驱动能力。

而输入失调电压一般比双极运放要高。

（4）运放的封装 运放可以是单个封装、双封装、四封装。

双封装可以节省 空间和价格， 它的另一个特性是在同一封装内的两个放大器在同一个衬底上，本 质上有相同的电气特性， 或者说匹配的很好。

一般情况下它们的特性随温度特性 保持得很相近。

四封装运放在一个封装内有四个运放。

这在高密度应用中特别有 用， 但设计者在设计 PCB 板时要注意走线的灵活性受限，所有四个运放要在有限 的空间内连线，不当的走线可能导致干扰。

绪论运算放大器是电压控制型电压源模型，其增益（放大倍数）非常大。

运算放大器有5个端子、4个端口的有源器件。

其符号和内部结构如图1所示：图1 运算放大器模型和内部结构图图中电压VCC和VEE是由外部电源提供，通常决定运算放大器的输出电压等级。

符号“＋”和“—”分别表示同相和反相。

输入电压Vp和Vn以及输出电压Vo都是对地电压。

运算放大器的五个接线端构成了一个广义节点，如果电流按照图1所示定义，根据KCL（基尔霍夫电流定律）有如下公式：得出的。

如果我们仅仅考虑输入和输出电流来列出KCL，则等式不成立，即：－Vn。

Ri是放大器的输入电阻，Ro是输出电阻。

放大参数A称为开环增益。

运算放大器的开环结构定义为：运算放大器的结构中不包括将输入和输出端连接起来的回路。

图2 运算放大器的等效电路模型如果输出端不接任何负载，输出电压为：该公式说明，输出电压Vo是与输入电压Vp和Vn之差的函数。

因此可以说该运算放大器是差值放大器。

大多数实际的运算放大器的开环放大倍数是非常大的。

例如，比较常用的741型运算放大器，它的放大倍数为200000Vo/Vi，甚至一些运算放大器的放大倍数达到108 Vo/Vi。

反映输入电压和输出电压关系的曲线称为电压传输特性，而且该曲线是放大器电路设计和分析的基础。

运算放大器的电压传输曲线如图3所示：图3 电压传输特性曲线注意：该曲线有2个变化区域，一个为在Vi＝0V附近时，输出电压和输入电压成正比例放大，称之为线性区域；另一个为Vo随Vi改变而不变的区域，称之为饱和区（或非线性区）。

可以通过设计让运算放大电路工作在上述的2个区域。

在线性区域Vo和Vi直线的斜率是非常大的，实际上，它与开环放大倍数A相等。

例如，741运算放大器正负电源电压为VCC=+10V，VEE=－10V，Vo的饱和值（最大输出电压）一般在±10 V，而当A＝200000 Vo/Vi 时，可以算出输入的电压非常小：10/200,000 = 50μV。

全差分运算放大器使用方法下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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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。

运放负端接地使用方法《运放负端接地使用方法大揭秘》嘿，朋友！今天咱来唠唠运放负端接地的使用方法，这可是个超有用的小秘籍哦！首先呢，咱得把运放找出来，就像找你的宝贝玩具一样，可别找错啦！找到之后呢，咱就开始准备大显身手啦。

接下来，想象一下，运放就像一个小房子，负端就是它的一个小入口。

我们要做的就是把这个入口稳稳地接到地上，就像给小房子打个牢固的地基一样。

哎呀，我跟你说个我以前的奇葩经历啊。

有一次我弄这个的时候，手一抖，差点把旁边的零件给碰飞了，那场面，简直了！还好我反应快，不然可就出大乱子咯。

好了，言归正传哈。

把负端接地的时候，一定要接得稳稳当当的，可别松松垮垮的，不然这小房子可就不结实啦。

然后呢，要检查检查线路，看看有没有接错的地方，这就好比出门前得看看自己有没有穿错鞋一样重要。

要是接错了，那可就闹笑话咯。

再然后呢，就是给它通上电，这时候就像给小房子点亮了灯一样。

你就等着看它发挥神奇的作用吧。

嘿，我给你打个比方哈，运放负端接地就像是给汽车安上了牢固的轮子，能让它稳稳地跑起来。

要是轮子没安好，那车还不得晃悠晃悠的呀。

在这个过程中，有几个注意事项可得牢记在心哦。

第一，千万千万别粗心大意，一定要仔细再仔细，不然一不小心就可能弄错啦。

第二，要是遇到问题，别着急上火，静下心来慢慢找原因，就像找你丢的钥匙一样，耐心点总能找到的。

第三，多检查几遍，就像你出门前反复照镜子看自己帅不帅一样，多确认几遍总是没错的。

还有哦，别觉得这很简单就不重视，就像走路一样，虽然人人都会走，但要走得稳走得好也不容易呢。

总之呢，运放负端接地的方法不难，只要你按照我说的一步步来，肯定没问题。

朋友，加油哦，相信你一定能掌握这个小秘籍！以后在电子世界里就可以尽情地闯荡啦！哈哈！怎么样，是不是觉得挺有意思的呀？快去试试吧！。