集成运放的分类及应用

集成运放基本概念引言集成运放（Operational Amplifiers，简称为Op Amps）是一种重要的电子元件，广泛应用于模拟电路、信号处理、滤波、放大和计算等领域。

本文将介绍集成运放的基本概念，包括定义、特性、工作原理和常见应用。

定义集成运放是一种具有非常高的电压增益、宽带宽和差模输入阻抗的放大器。

它由多个晶体管和被动元件（如电阻和电容等）组成，通常采用芯片封装形式。

基本特性集成运放具有以下几个基本特性：1. 高增益集成运放的电压增益非常高（一般可达105-106之间），可将微弱的输入信号放大到较大的输出信号。

2. 宽带宽集成运放具有较宽的频带宽度，可放大较高频率的信号。

常见的集成运放的带宽在几十kHz到几百MHz之间。

3. 差模输入阻抗高差模输入阻抗是指集成运放对差模输入信号的接受能力，其值一般在几十兆欧姆到几百兆欧姆之间。

高差模输入阻抗可避免输入信号被影响和干扰。

4. 共模抑制比高共模抑制比是指集成运放对共模输入信号的抵抗能力，其值一般在几十分贝到几百分贝之间。

高共模抑制比可消除共模信号的影响，提高信号质量。

5. 输入和输出阻抗低输入和输出阻抗是指集成运放对输入和输出信号的阻碍程度，其值一般在几欧姆到几百欧姆之间。

低输入和输出阻抗可实现有效的信号耦合和传输。

工作原理集成运放的工作原理基于电流和电压的线性关系。

它接收输入信号并放大，然后将放大后的信号输出。

其基本工作原理如下：1.输入阶段：集成运放的输入阶段通常由差模输入对组成，一个对是非反相输入端，另一个对是反相输入端。

输入阶段将输入信号分别送入两对输入端。

2.差模输入放大：输入阶段的两对输入端把输入信号转换成差模信号。

差模输入信号经过放大器放大后，再次转换为单端信号传递给输出阶段。

3.输出阶段：输出阶段会将差模信号转换为单端输出信号，经过放大后输出。

输出阶段通常使用一个功放级或者输出级来实现。

集成运放的内部结构和指标会对其工作性能产生重要影响，如输入端偏置电压、共模范围、功率消耗、失调电流等。

模拟运放的分类及特点模拟运算放大器从诞生至今，已有40多年的历史了。

最早的工艺是采用硅NPN 工艺，后来改进为硅NPN-PNP 工艺。

在结型场效应管技术成熟后，又进一步的加入了结型场效应管工艺。

当MOS 管技术成熟后，特别是CMOS 技术成熟后，模拟运算放大器有了质的飞跃，一方面解决了低功耗的问题，另一方面通过混合模拟与数字电路技术，解决了直流小信号直接处理的难题。

经过多年的发展，模拟运算放大器技术已经很成熟，性能曰臻完善，品种极多。

按照集成运算放大器的功能和性能来分,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实际就是具有最基本功能的最廉价的运放，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。

目前对通用型的定义还不十分明确，此型的性能尚没有明确的标准。

可以大致认为，在不要求有突出参数指标情况下使用的运放就称之为通用型。

但是，由于运放的整体性能普遍提高，通用型的标准也有相对上浮趋势。

即过去的某些高性能运放，现在可能就变成了通用型。

根据实际参数指标，目前下列运放被划分为通用型：单运放系列中的uA709、uA741、MC1456、LM301A 、LF351、TL081等；双运放系列中的LM358、RC4558、MC1458、LF353、TL082等；四运放系列中的LM324、MC3403、LF347、TL084等。

通用型运算放大器因为其自己身的特点，应用面很广。

主要应用在技术要求适中的地方，以能满足工作要用,经济又实用为准。

通用型集成运放适用于放大低频信号。

在实际选用时，应尽量选用通用型运算放大器，因为它们容易购得且性价比高。

但其缺点是不能满足一点技术指标要求高的产品应用,不能满足一些特殊的技术服务只有通用型不能满足要求时，才能选用专用型,这样即可降低成本，又容易保证货源。

在通用型运放中，741A μ（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356等是目前应用最为广泛的集成运算放大器。

集成运算放大器原理及应用将电路的元器件和连线制作在同一硅片上，制成了集成电路。

随着集成电路制造工艺的日益完善，目前已能将数以千万计的元器件集成在一片面积只有几十平方毫米的硅片上。

按照集成度（每一片硅片中所含元器件数）的高低，将集成电路分为小规模集成电路(简称SSI) ，中规模集成电路(简称MSI), 大规模集成电路(简称LSI)和超大规模集成电路(VLSI)。

运算放大器实质上是高增益的直接耦合放大电路，集成运算放大器是集成电路的一种，简称集成运放，它常用于各种模拟信号的运算，例如比例运算、微分运算、积分运算等，由于它的高性能、低价位，在模拟信号处理和发生电路中几乎完全取代了分立元件放大电路。

集成运放的应用是重点要掌握的内容，此外，本章也介绍集成运放的主要技术指标，性能特点与选择方法。

一、集成运算放大器简介1. 集成运放的结构与符号1. 结构集成运放一般由4部分组成，结构如图1所示。

142图1 集成运放结构方框图其中：输入级常用双端输入的差动放大电路组成，一般要求输入电阻高，差摸放大倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电流小，输入级的好坏直接影响运放的输入电阻、共模抑制比等参数。

中间级是一个高放大倍数的放大器，常用多级共发射极放大电路组成，该级的放大倍数可达数千乃数万倍。

输出级具有输出电压线性范围宽、输出电阻小的特点，常用互补对称输出电路。

偏置电路向各级提供静态工作点，一般采用电流源电路组成。

2. 特点：○1硅片上不能制作大容量电容，所以集成运放均采用直接耦合方式。

○2运放中大量采用差动放大电路和恒流源电路，这些电路可以抑制漂移和稳定工作点。

○3电路设计过程中注重电路的性能，而不在乎元件的多一个和少一个○4用有源元件代替大阻值的电阻○5常用符合复合晶体管代替单个晶体管，以使运放性能最好3. 集成运放的符号从运放的结构可知，运放具有两个输入端v P和v N和一个输出端v O，这两个输入端一个称为同相端，另一个称为反相端，这里同相和反相只是输入电压和输出电压之间的关系，若输入正电压从同相端输入，则输出端输出正的输出电压，若输入正电压从反相端输入，则输出端输出负的输出电压。

双极型运放：一般输入偏置电流及器件功耗较大，但由于采用 多种改进技术，所以种类多、功能强。

CMOS 型运放：输入阻抗高、功耗小，可在低电源电压下工作， 初期产品精度低、增益小、速度慢，但目前已有低失调电压、低噪 声、高速度、强驱动能力的产品。

BiFET 型运放：采用双极型管和单极型管混合搭配的生产工艺， 以场效应管作输入级，使输入电阻高达 以上。

一、按工作原理分类1.电压放大型实现电压放大，输出回路等效成由电压 。

2.电流放大型 实现电流放大，输出回路等效成由电流 。

3.跨导型控制的电压源控制的电流源将输入电压转换成输出电流，输出回路等效成由电压 电流源 = ， 故称跨导 。

4.互阻型 将输入电流转换成输出电压，输出回路等效成由电流 电压源 = , 二、按可控性分类1.可变增益运放控制的的量纲为电导，它是输出电流与输入电压之比，控制的的量纲为电阻，故称这种电路为互阻放大电路。

电压控制增益的放大电路：由外接的控制电压来 差模增益 。

来调整开环也可利用数字编码信号来控制开环差模增益 。

2.选通控制运放 此类运放的输入为多通道，输出为一个通道，即只有一个对 “地”输出电压信号。

利用输入逻辑信号的选通作用来确定电路对 哪个通道的输入信号进行放大。

如图所示。

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 三、按性能指标分类 通用型运放：用于无特殊要求的电路之中。

特殊型运放：为了适应各种特殊要求，某一方面性能特别突出。

1.高阻型 具有高输入电阻 的运放。

适用于测量放大电路、信号发生器 电路或取样-保持电路。

2.高速型 单位增益带宽和转换速率高的运放为高速型运放。

适用于模-数 转换器、数-模转换器、锁相环电路和视频放大电路。

3. 高精度型 高精度型运放具有低失调、低温漂、低噪声、高增益等特点。

适用于对微弱信号的精密测量和运算，常用于高精度的仪器设备中。

集成运放应用电路设计360例一、引言1.集成运放简介集成运放，即集成运算放大器，是一种具有高增益、宽频带、低噪声、低失真等优良特性的模拟电路。

它广泛应用于各种电子设备中，如放大器、滤波器、振荡器等电路。

2.集成运放应用电路设计的重要性集成运放应用电路设计是电子工程师必备的技能。

通过合理的设计，可以充分发挥集成运放的性能优势，实现各种功能电路。

此外，集成运放应用电路设计还具有很高的实用性和广泛的应用价值。

二、集成运放的分类与应用领域1.电压跟随器电压跟随器是一种基本型的集成运放电路，具有输入电压与输出电压相等的特性。

它广泛应用于信号放大、隔离、基准电压源等领域。

2.电压放大器电压放大器是一种常见的集成运放应用电路，用于放大输入电压信号。

根据不同的应用需求，电压放大器可分为共模放大器、差分放大器等。

3.电流放大器电流放大器是一种针对电流信号进行放大的集成运放电路。

常见于传感器信号处理电路，用于将微小电流信号放大至适合后续处理和显示的范围内。

4.运算放大器运算放大器是一种具有高增益、宽频带、低失真等性能的集成运放电路。

它广泛应用于模拟信号处理、数字信号处理、控制系统等领域。

5.滤波器滤波器是一种基于集成运放的滤波电路，用于去除噪声和干扰信号。

根据滤波器的特性，可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。

6.振荡器振荡器是一种基于集成运放的振荡电路，用于产生稳定的正弦波信号。

它广泛应用于通信、测量、控制等领域。

7.传感器信号处理电路传感器信号处理电路是一种将传感器输出的信号进行处理的集成运放应用电路。

常见于各种传感器信号的处理和放大，如温度传感器、压力传感器等。

集成运放大器的原理与应用简介集成运放大器（Integrated Operational Amplifier），简称运放或放大器，是一种典型的模拟电路元件。

它以差分放大器为核心，通过负反馈技术，实现放大、滤波、积分、微分等功能。

其应用广泛，包括在电子设备、通信系统、控制系统等领域。

原理集成运放大器由多个晶体管、电阻、电容等元件组成。

其基本原理可用三个关键要素描述：差分输入、高增益和大共模抑制比。

1.差分输入：集成运放的输入端一般有两个，一个是称为非反向输入（+IN）的端口，另一个是称为反向输入（-IN）的端口。

这两个输入端之间的电压差称为差分电压，决定了输出信号的大小和极性。

2.高增益：集成运放具有高增益特性，即具有很高的放大倍数。

它可以在输入电压信号很小的情况下，将其放大成较大电压信号。

例如，当差分输入端之间的电压差非常微小时，输出信号也能达到较大值。

3.大共模抑制比：共模输入是指同时作用于运放两个输入端的电压信号，会对运放产生影响。

而大共模抑制比使得运放能够有效抵抗共模信号的干扰，保持差分输入信号的准确性。

应用放大器应用集成运放大器以其高增益、低失真的特点，广泛应用于各类放大器电路中。

•电压放大器：通过调整输入电压信号的放大倍数，实现信号增强的功能。

•电流放大器：将输入电流信号放大为较大电流信号，用于驱动大功率负载。

•仪器放大器：用于测量信号处理，提高测量精度和信噪比。

•复合放大器：实现不同放大模式的切换，满足多种应用需求。

滤波器应用集成运放大器在滤波器电路中起到关键作用，用于削弱或强调某种特定频率信号。

•低通滤波器：通过滤波器电路削弱高频信号，只保留低频信号。

•高通滤波器：通过滤波器电路削弱低频信号，只保留高频信号。

•带通滤波器：通过滤波器电路保留特定带宽范围内的信号，削弱其他频率信号。

•带阻滤波器：通过滤波器电路削弱特定频率范围内的信号，保留其他频率信号。

比较器应用集成运放大器作为比较器时，用于比较两个电压信号的大小。

集成运算放大器的发展与应用1.引言集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称集成运放）是现代电子电路中的重要组成部分。

它的发展与应用经历了多个阶段，从早期的晶体管放大器到现代的高性能集成运放，其应用领域也在不断扩展。

本文将详细介绍集成运放的发展历程、应用领域、优势以及未来趋势。

2.集成运算放大器的发展2.1早期阶段在集成运放发展的早期阶段，人们主要使用晶体管搭建放大电路。

然而，这种方法的电路复杂，调试困难，且性能不稳定。

2.2晶体管放大器阶段随着晶体管技术的进步，人们开始将多个晶体管集成到一起，形成了晶体管放大器。

这种放大器具有更稳定的性能和更小的体积，但在使用上仍然存在一些不便。

2.3集成电路放大器阶段随着集成电路技术的发展，人们开始将多个晶体管和其他元件集成到一块芯片上，形成了集成电路放大器。

这种放大器具有更高的性能和更小的体积，同时降低了成本。

2.4现代集成放大器阶段随着电子技术的不断进步，现代集成放大器在性能、体积、成本等方面都得到了极大的提升。

同时，为了满足不同应用的需求，各种特殊类型的集成运放也应运而生。

3.集成运算放大器的应用领域3.1信号放大集成运放广泛应用于信号放大领域，用于提高信号的幅度和功率。

3.2模拟运算集成运放可以实现模拟运算，如加法、减法、乘法、除法等，广泛应用于模拟电路中。

3.3数字运算通过数字电路与集成运放的结合，可以实现数字信号的处理与运算。

3.4自动控制集成运放在自动控制系统中起到关键作用，用于实现各种控制算法。

3.5音频处理在音频处理领域，集成运放被广泛应用于音频放大和音效处理。

3.6其他领域除了上述应用领域外，集成运放还广泛应用于通信、测量、电力电子、医疗器械等多个领域。

4.集成运算放大器的优势4.1高增益集成运放具有较高的增益，能够实现对微弱信号的放大。

4.2低失真相比于分立元件搭建的放大电路，集成运放的失真更低。

集成运放的实际应用集成运放（Integrated Operational Amplifier）是一种常见的电子器件，广泛应用于各种电路中。

它的主要功能是放大电压信号，并具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点。

集成运放的应用非常广泛，下面将介绍几个与集成运放相关的实际应用。

集成运放在音频放大器中的应用非常常见。

音频放大器是将低功率音频信号放大为较大功率的电子设备，常见的应用场景包括音响系统、汽车音频设备等。

集成运放作为音频放大器的核心部件，能够提供高品质的音频放大效果。

它可以放大音频信号的幅度，同时保持音频信号的准确性和稳定性，使得音乐、语音等声音更加清晰、真实。

集成运放在模拟计算器中的应用也非常重要。

模拟计算器是一种能够进行各种数学运算的电子设备，广泛应用于科学研究、工程设计等领域。

在模拟计算器中，集成运放可以用于实现各种数学运算，如加法、减法、乘法、除法等。

它的高精度和稳定性能保证了计算结果的准确性，提高了计算器的可靠性和实用性。

集成运放还在信号调理中起到了重要的作用。

信号调理是指对输入信号进行处理和优化，以满足特定的要求。

在信号调理中，集成运放可以用于滤波、放大、补偿等操作。

例如，在传感器信号处理中，集成运放可以用于放大微弱的传感器信号，提高信号的可靠性和稳定性。

又如，在音频信号处理中，集成运放可以用于实现音频信号的均衡和控制，使得音频信号更加优质和适合特定的应用场景。

集成运放还在仪器仪表中有着广泛的应用。

仪器仪表是一种测量和控制物理量的设备，广泛应用于科学实验、工程测试等领域。

在仪器仪表中，集成运放可以用于放大和处理测量信号，提高测量的精确度和可靠性。

例如，在电压测量中，集成运放可以用于放大微弱的电压信号，使其达到适合测量的范围。

又如，在温度测量中，集成运放可以用于放大和补偿传感器产生的微弱信号，提高温度测量的精确度和稳定性。

集成运放在实际应用中发挥着重要的作用。

它广泛应用于音频放大器、模拟计算器、信号调理和仪器仪表等领域，为这些设备提供了高品质的信号放大和处理功能。