【正文】 23112 RRRRUU UA fIIOud ???? 輸入電阻為： Rid=R1+R2=2R1 輸出電壓為： )(121 IIfO UURRU ?? 當(dāng) R1= R2= R3= Rf 時(shí)，圖 電路為減法器，輸出電壓為： 12 IIO UUU ?? 由于差動(dòng)放大器具有雙端輸入 — 單端輸出，共模抑制比較高的特點(diǎn)，因此，差動(dòng)放大器通常作為傳感放大器或測(cè)量?jī)x器的前置放大器。 （ 1） 電壓跟隨器 按圖 在實(shí)驗(yàn)板上接好線路。 圖 電壓跟隨器 按表 中要求測(cè)量并計(jì)算。 表 Vi(V) 1 0 + 1 Vo (V) RL=∞ 測(cè)量值 理論值 RL= 測(cè)量值 理論值 （ 2） 反相比例放大電路 按圖 在實(shí)驗(yàn)板上接好線路。 圖 反相比例放大電路 按表 中要求測(cè)量并記算。 表 Vi (V) 1 2 Vo (V) 實(shí)測(cè)值 理論值 誤差值 VA（ V） VB（ V） （ 3）同相比例放大電路 按圖 在實(shí)驗(yàn)板上接好線路。 圖 同相比例放大電路 按表 中要求測(cè)量并記算。 表 Vi (V) 1 2 Vo (V) 實(shí)測(cè)值 理論值 誤差值 VA（ V） VB（ V） （ 4）反相輸入的加法放大電路 按圖 在實(shí)驗(yàn)板上接好線路。 圖 反相輸入的加法放大電路 按表 中要求測(cè)量并記算。 表 Vi1 (V) + Vi2 (V) Vo (V) 實(shí)測(cè)值 理論值 VA（ V） VB（ V） （ 5）差分放大電路 按圖 在實(shí)驗(yàn)板上接好 線路 圖 雙端輸入的加法放大電路 按表 中要求測(cè)量并記算。 表 Vi1 (V) 1 2 Vi2 (V) Vo (V) 實(shí)測(cè)值 理論值 VA（ V） VB（ V） 知識(shí)介紹： 集成運(yùn)算放大器 集成運(yùn)算放大器的基本組成 集成電路（英文簡(jiǎn)稱 IC）是 60 年代初發(fā)展起來的一種新型半導(dǎo)體器件。集成電路體積小，密度大、功耗低、引線短、外接線少，從而大大提高了電子電路的 可靠性與靈活性，減少組裝和調(diào)整工作量，降低了成本。自 1959 年世界上第一塊集成電路問世至今，只不過才經(jīng)歷了四十多年時(shí)間，但它已深入到工農(nóng)業(yè)、日常生活及科技領(lǐng)域的相當(dāng)多產(chǎn)品中。例如在導(dǎo)彈、衛(wèi)星、戰(zhàn)車、艦船、飛機(jī)等軍事裝備中；在數(shù)控機(jī)床、儀器儀表等工業(yè)設(shè)備中；在通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)中；在音響、電視、錄像、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)等家用電器中都采用了集成電路。集成電路的發(fā)展，對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造與產(chǎn)品更新起到了促進(jìn)作用。 早期，運(yùn)放主要用來完成模擬信號(hào)的求和、微分和積分等運(yùn)算，故稱為運(yùn)算放大器?，F(xiàn)在，運(yùn)放的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 過運(yùn)算的范圍。它在通信、控制和測(cè)量等設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。 集成運(yùn)算放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有高電壓放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電路。從 20 世紀(jì) 60 年代發(fā)展至今已經(jīng)歷了四代產(chǎn)品，類型和品種相當(dāng)豐富，但在結(jié)構(gòu)上基本一致，其內(nèi)部通常包含四個(gè)基本組成部分：輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)以及偏置電路，如圖所示。 圖 集成運(yùn)放的基本組成部分 運(yùn)放的輸入級(jí) ： 利用差動(dòng)放大電路的對(duì)稱特性可提高整個(gè)電路的共模抑制比和電路性能。中間級(jí)的主要作用是提高電壓增益 ， 一般由多級(jí)放大電路組成。輸出級(jí)常用電壓跟隨器或互補(bǔ)電壓跟隨器組 成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。 下圖所示為常見的集成電路封裝形式。 單列扁平式 雙列直插式 單列直插式 扁平式 圖 所示為集成運(yùn)算放大器的電路符號(hào)。 集成運(yùn)放可以有同相輸入、反相輸入及差動(dòng)輸入三種輸入方式。 圖 集成運(yùn)算放大器的電路符號(hào) 集成運(yùn)算放大器的分類 1. 通用型運(yùn)算放大器 通用型運(yùn)算放大器就是以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性能指標(biāo)能適合于一般性使用 。 常見的型號(hào)有 74 LM38 LM324 等。 2. 高阻型運(yùn)算放大器 這類集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小，一般 rid＞（ 109~1012）， IIB 為幾皮安到幾十皮安。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場(chǎng)效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn)，用場(chǎng)效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級(jí)。用 FET 作輸入級(jí)，不僅輸入阻抗高，輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，但輸入失調(diào)電壓較大。常見的集成器件有 LF35 LF35 LF347（四運(yùn)放）及更高輸入阻抗的 CA31 CA3140 等。 3. 低溫漂型運(yùn)算放大器 在精密儀器、弱信號(hào)檢測(cè)等自動(dòng)控制儀表中，總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運(yùn)算放大器就是為此而設(shè)計(jì)的。目前常用的高精度、低溫漂運(yùn)算放大器有 OP0 OP2 AD508 及由 MOSFET 組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件 ICL7650等。 4. 高速型運(yùn)算放大器 在快速 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中，要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率 SR 一定要高，單位增益帶寬 BWG 一定要足夠大，像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場(chǎng)合的。高速型運(yùn)算放大器的主要特點(diǎn)是具有較高 的轉(zhuǎn)換速率和較寬的頻率響應(yīng)。常見的運(yùn)放有LM31μ A715 等，其 SR=50~70V/μ s， BWG＞ 20MHz。 5. 低功耗型運(yùn)算放大器 電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便，所以隨著便攜式儀器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，必須用低電源電壓供電的低功率消耗運(yùn)放，這類運(yùn)放 TL022C、 TL060C 等，其工作電壓為177。 2V~177。 18V，消耗電流為 50~250μ A。 6. 高壓大功率型運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運(yùn)算放大器中，輸出電壓的最大值一般僅幾十伏，輸出電流僅幾十 毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流，集成運(yùn)放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運(yùn)算放大器外部不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流。例如 D41 集成運(yùn)放的電源電壓可達(dá)177。 150V，μ A791 集成運(yùn)放的輸出電流可達(dá)1A。 集成運(yùn)算放大器的 主要性能指標(biāo) (1)開環(huán)電壓放大倍數(shù) Au0 其數(shù)值很高，一般約為 104~107。該值反映了輸出電壓 U0 與輸入電壓 U＋ 和 U－ 之間的關(guān)系。 (2)差模輸入電阻 ri 運(yùn)放的差動(dòng)輸入電阻很高，一般在幾十千歐至幾十兆歐。 (3)閉環(huán)輸出電阻 r0 由于運(yùn)放總是工作在深度負(fù) 反饋條件下，因此其閉環(huán)輸出電阻很低，約在幾十歐至幾百歐之間。 (4)最大共模輸入電壓 Uicmax 指運(yùn)放兩個(gè)輸入端能承受的最大共模信號(hào)電壓。超出這個(gè)電壓時(shí)，運(yùn)放的輸入級(jí)將不能正常工作或共模抑制比下降，甚至造成器件損壞。 為簡(jiǎn)化分析過程，同時(shí)又能滿足實(shí)際工程的需要，常把集成運(yùn)放理想化，集成運(yùn)放的理想化參數(shù)為： ①開環(huán)電壓放大倍數(shù) Au0=∞ ②差模輸入電阻 ri=∞ ③輸出電阻 r0=0 ④共模抑制比 KCMR=∞ 集成運(yùn)放的電壓傳輸特性 集成運(yùn)算放大器使用中的幾個(gè)具體問題 一、 集成運(yùn)放的選擇 集成 運(yùn)算放大器是模擬集成電路中應(yīng)用最廣泛的一種器件。在由運(yùn)算放大器組成的各種系統(tǒng)中 ， 由于應(yīng)用要求不一樣 ， 對(duì)運(yùn)算放大器的性能要求也不一樣。 在沒有特殊要求的場(chǎng)合 ， 盡量選用通用型集成運(yùn)放 ， 這樣即可降低成本 ， 又容易保證貨源。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中使用多個(gè)運(yùn)放時(shí) ， 盡可能選用多運(yùn)放集成電路 ,例如 LM32 LF347 等都是將四個(gè)運(yùn)放封裝在一起的集成電路。 實(shí)際選擇集成運(yùn)放時(shí) ， 除優(yōu)值系數(shù)要考慮之外 ， 還應(yīng)考慮其他因素。例如信號(hào)源的性質(zhì) ，是電壓源還是電流源 ； 負(fù)載的性質(zhì) ， 集成運(yùn)放輸出電壓和電流的是否滿足要求 ； 環(huán)境條件 ,集成運(yùn)放允許工作范圍 、工作電壓范圍、功耗與體積等因素是否滿足要求。 二、 集成運(yùn)放參數(shù)的測(cè)試 以μ A741 為例，其管腳排列如圖所示。其中 2 腳為反相輸入端， 3 腳為同相輸入端， 7腳接正電源 15V， 4 腳接負(fù)電源 15V， 6 腳為輸出端， 1 腳和 5 腳之間應(yīng)接調(diào)零電位器。μA741 的開環(huán)電壓增益 Aud 約為 94dB(5 104 倍 )。 圖 μ A741 的管腳排列及估測(cè)運(yùn)放的放大能力 用萬(wàn)用表估測(cè)μ A741 的放大能力時(shí)，需接上177。 15V 電源。萬(wàn)用表?yè)苤?50V 擋，電路如圖 (b)所示。 三、集成運(yùn)放使用注意事項(xiàng)： 1．集成運(yùn)放的電源供給方 式 集成運(yùn)放有兩個(gè)電源接線端 +VCC 和 VEE,但有不同的電源供給方式。對(duì)于不同的電源供給方式 ,對(duì)輸入信號(hào)的要求是不同的。 （ 1）對(duì)稱雙電源供電方式 運(yùn)算放大器多采用這種方式供電。相對(duì)于公共端（地）的正電源（ +E）與負(fù)電源（ E）分別接于運(yùn)放的 +VCC 和 VEE 管腳上。在這種方式下 ,可把信號(hào)源直接接到運(yùn)放的輸入腳上 ,而輸出電壓的振幅可達(dá)正負(fù)對(duì)稱電源電壓。 （ 2）單電源供電方式 單電源供電是將運(yùn)放的 VEE 管腳連接到地上。此時(shí)為了保證運(yùn)放內(nèi)部單元電路具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn) ,在運(yùn)放輸入端一定要加入一直流電位。此時(shí) 運(yùn)放的輸出是在某一直流電位基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)變化。靜態(tài)時(shí) ,運(yùn)算放大器的輸出電壓近似為 VCC/2,為了隔離掉輸出中的直流成分接入電容。 2．集成運(yùn)放的調(diào)零問題 由于集成運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的影響 ,當(dāng)運(yùn)算放大器組成的線性電路輸入信號(hào)為零時(shí) ,輸出往往不等于零。為了提高電路的運(yùn)算精度 ,要求對(duì)失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償 ,這就是運(yùn)算放大器的調(diào)零。常用的調(diào)零方法有內(nèi)部調(diào)零和外部調(diào)零 ,而對(duì)于沒有內(nèi)部調(diào)零端子的集成運(yùn)放 ,要采用外部調(diào)零方法。下面以 uA741 為例 ,圖 給出了常用調(diào)零電路。圖 (a)所 示的是內(nèi)部調(diào)零電路 ； 圖（ b）是外部調(diào)零電路。 圖 常用調(diào)零電路 3．集成運(yùn)放的自激振蕩問題 運(yùn)算放大器是一個(gè)高放大倍數(shù)的多級(jí)放大器 ,在接成深度負(fù)反饋條件下 ,很容易產(chǎn)生自激振蕩。為使放大器能穩(wěn)定的工作 ,就需外加一定的頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) ,以消除自激振蕩。另外 ,防止通過電源內(nèi)阻造成低頻振蕩或高頻振蕩的措施是在集成運(yùn)放的正、負(fù)供電電源的輸入端對(duì)