常见运算放大电路
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运
算
放
大
器
分
类
总
结
一、 通用型运算放大器通用型运算放大器
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。
下面就实验室里也常用的LM358来做一下介绍:
LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。：
外 观 管脚图
它的特点如下：
·内部频率补偿
·直流电压增益高(约100dB)
·单位增益频带宽(约1MHz)
·电源电压范围宽：单电源(3—30V)双电源(±1.5 一±15V)
·低功耗电流，适合于电池供电
·低输入偏流
·低输入失调电压和失调电流
·共模输入电压范围宽，包括接地
·差模输入电压范围宽，等于电源电压范围
·输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)
常用性能指标：
性能参数 基本范围
输入失调电压 <9V
输入失调电压温度系数 7uA/℃
输入失调电流 5~50nA
输入失调电流温度系数 10uA/℃
大信号电压开环增益 25~100V/mV
共模抑制比 70dB 最高输出电压25℃
Vcc=5V，RL=2K
Vcc=30V，RL=10K 3.5V
28V
最低输出电压
Vcc=5V，RL=10K 5~20mV
输出源电流 40mA
大信号频率响应大信号电压开环增益 电压跟随器对小信号脉冲的响应
电压跟随器对小信号脉冲的响应
常用电路：
（1）、正向放大器
根据虚短路，虚开路，易知：
（2）、高阻抗差分放大器
电路左半部分可以看作两个同向放大器，分别对e1，e2放大（a+b+1)倍，右半部分为一个差分放大器放大系数为C，因此得到结果： 0 (21)(1) eCeea b
（3）、迟滞比较器
将输入电平与参考电平作比较，根据虚短路，虚开路有：
将输入电平与参考电平作比较，根据虚短路，虚开路有：
二、 高精度运算放大器
所谓高精度运放是一类受温度影响小，即温漂小，噪声低，灵敏度高，适合微小信号放大用的运算放大器。
高精度运算放大器的运用范畴很广，在产业领域中可用于量测仪器、控制系统、HAVC（Heating，Ventilating，and Air Conditioning，加热、通风、空调）、程序控制、资料撷取系统、ATE（Automatic Test Equipment，自动测试设备）等。在医疗领域中也有超音波、气体分析、血压计、诊断器、医疗影像系统等，此外汽车中的引擎管理、传动系统管理，或实验室内的测度计等，都需要运用上高精度的运算放大器。高精度运算放大器主要面向测试与测量仪表、汽车电子系统及工业控制系统产品市场。
下面就OP17精密JFET输入运算放大器做一下介绍：
管脚图
OP17特点
·低输入噪声
·高共模抑制比(100dB)
·低输入偏流
·低输入失调电压和失调电流
·高增益带宽
·高电压转换速率
·建立时间短
常用性能参数：性能参数 基本范围
输入失调电压 0.2~0.5mV
电流偏置 15pA
输入失调电流 3~10pA
输入电阻 1012Ω
大信号电压增益 240V/mV
输出电压摆幅 ±13V
共模抑制比 100dB
电压转换速率 60V/us
增益带宽 30MHz
闭环带宽 11MHz
建立时间(到0.1%) 0.6us
输入电容 3pF 输入电压噪声密度 20/ nV Hz
输入电流噪声密度 0.01/ pAHz
性能图表
输出电压摆幅与负载关系
输入失调电流与共模电压
开环增益与电源电压关系 共模抑制比与频率关系
大信号传输响应 小信号传输相应
电压转换速率与温度关系
典型应用电路:
（OP17与OP15基本是一样的）
此图中，DAC08E 是一个8 位数-模转换器，2 口和4 口为一对反向电流输出。
由虚短路可知，运放2 脚处的电压为0V，由于是直流，可以将2 C 略去，因此0 I 全部流经2 R
因此，有 V0 R2I 0
因此这个器件是一个将电流转换为电压的器件，其中2 C 是对充放电起加速作用，由于OP17
具有高精度的特性，它引入的噪声或漂移十分小，可以完成这种高精度的转换。
三、 高阻型运算放大器
高阻型集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入失调电流非常小，一般rid＞
（109~1012）W，IIB 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。
输入级经常采用结型场效应管JFET 与BJT 相结合构成差动输入级，称为BIFET，或采用
超管与BJT 结合的电路，构成差动输入级。
用FET 作输入级，不仅输入阻抗高，输入失调电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优
点，但输入失调电压较大。
这种运算放大器广泛用于无线电通信，自动控制，生物医学电信号测量的精密放大电路，
有源滤波器，取样保持放大器，对数和反对数放大器，模数和数模转换器.
常见的集成器件有LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140 等。
下面以CA3130 为例做一下介绍：
CA3130 同时集成了CMOS 场效应管与双极型晶体管。在输入级中采用了P沟道的MOS管，使得电路带有极高的输入电阻。
管脚图
CA3130的应用电路:
·接参考地的单边供电运放
·快速采样保持放大器
·高输入阻抗比较器
·电压跟随器
·峰值检波器
常用性能指标：性能参数 基本范围
输入失调电压 8mV
电压温漂 10uV/℃
输入失调电流 0.5pA
输入电流 5pA
大信号电压开环增益 100kV/V
最大输出电压 15V
共模抑制比 90dB
最大输出电流 22mA
输入电阻 1.5TΩ
等效输入噪声电压 23uV
转换速率
开环
闭环 30V/uS
10V/uS
内部构造及引脚： 如图所示，CA3130的差分输入级采用了PMOS管（Q6，Q7），采用三极管（Q9，Q10）作为镜像负载，同时，将差分的输出结果传输到第二级放大器Q11。Q2，Q4是输入级的恒流源，Q3，Q5为第二级放大的恒流源。输出级的Q8，Q9工作在A类放大，由于是漏极接负载，最后的输出增益将与负载大小有关。
典型应用电路：
全波整流电路
由于在运放输出加了二极管，则在输入正向波与反向波型时电路
由于在运放输出加了二极管，则在输入正向波与反向波型时电路结构略有不同：
输入正向波型时，二极管截止，相当于运放不起作用，如下图：
假设正负半波的输出是相同的，则有
因此对于满足上述条件的电阻R1，R2，R3，电路能做全波整流：
四、 轨-轨型运算放大器
普通运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。
所谓rail-to-rail，其实就是正负电源供电。轨对轨运算放大器在低电源电压和单电源电压下可以有宽的输入共模电压范围和输出摆幅。
轨对轨输入，或称满电源摆幅(R-R)性能，可以获得零交越失真，适合驱动ADC，而不会造成差动线性衰减。实现高精密度应用。有轨对轨运放和轨对轨比较器。
轨对轨运放在整个共模范围内，输入级的跨导基本保持恒定，这对低电压应用是至关重要的。因为当电源电压逐步下降时，晶体管的阈值电压并没有减小，但是运放的共模输入范围越来越小，这可能也正使设计出符合低压低功耗要求，输入动态幅度达到全摆幅的运放成为一种必需。轨对轨输入/输出功能扩大了动态范围，最大限度地提高了放大器的整体性能。
下面就AD8517 做一下介绍：
AD8517 特点：
下面就AD8517 做一下介绍：
AD8517 特点：
·支持单电源供电（1.8V~6V）
·宽带宽（7MHz）
·轨对轨输出摆幅及输入
应用范围：
·移动通讯工具
·传感器界面
·ASIC 输入设备 ·笔记本电脑
·使用电池的设备
使用参数：
性能图表：
开环增益与频率 输出摆幅与频率
共模抑制比与频率 轨对轨输出
典型电路：
(1)、反向放大器
