电工优优今天要和大家分享的运算放大器的分类与运算放大器在使用中的注意事项相关信息,接下来我将从运算放大器的分类 、作用及运放的选型,运算放大器的分类依据,集成运算放大器的分类这几个方面来介绍。
介绍 各类运算放大器运算 第二章 运算放大器 概述 实际运放的电压
运算放大器(常简称为“运放”)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。由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”,此名称一直延续至今。运放是一个从功能的角度命名的电路单元,可以由分立的器件实现,也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展,如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。运放的种类繁多,广泛应用于几乎所有的行业当中。实际运算放大器的增益是有限值,而且随频率的升高而降低;其输入阻抗不是无穷大,输出阻抗也不等于零。
运算放大器的分类:
为满足实际使用中对集成运放性能的特殊要求,除性能指标比较适中的通用型运放外,发展了适应不同需要的专用型集成运放。它们在某些技术指标上比较突出。
根据运算放大器的技术指标可以对其进行分类,主要有通用、高速、宽带、高精度、高输入电阻和低功耗等几种。
1. 通用型
通用型运算放大器的技术指标比较适中,价格低廉。通用型运放也经过了几代的演变,早期的通用Ⅰ型运放已很少使用了。以典型的通用型运放CF741(mA741)为例,输入失调电压1~2mV、输入失调电流20nA、差模输入电阻2MW,开环增益100dB、共模抑制比90dB、输出电阻75W、共模输入电压范围±13 V、转换速率0.5V/ms。
2. 高速型和宽带型
用于宽频带放大器、高速A/D和D/A,高速数据采集测试系统。这种运放的单位增益带宽和压摆率的指标均较高,用于小信号放大时,可注重fH或fc,用于高速大信号放大时,同时还应注重SR。
例如:
3. 高精度(低漂移型)
用于精密仪表放大器,精密测试系统,精密传感器信号变送器等。
例如:
4. 高输入阻抗型
用于测量设备及采样保持电路中。
例如:
5. 低功耗型
用于空间技术和生物科学研究中,工作于较低电压下,工作电流微弱。
例如: OP22 正常工作时,静态功耗可低至36μW。
OP290 在±0.8V电压下工作,功耗为24μW。
CF7612 在±5V电压下工作,功耗为50μW。
6. 功率型
这种运放的输出功率可达1W以上,输出电流可达几个安培以上。
例如: LM12 I0 = 10A
TP1465 I0 = 0.75A
运算放大器使用的注意事项
运算放大器是作为最通用的模拟器件,广泛用于信号变换调理、ADC采样前端、电源电路等场合中。虽然运放外围电路简单,不过在使用过程中还是有很多需要注意的地方。
1、注意输入电压是否超限
图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。
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。
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。由此延伸至稳压电源电路,如图3-2,并接在反馈脚的C3是错误的。为了降低纹波,可以把C3与R1并联,适当增大纹波的负反馈作用,抑制输出纹波。
4、注意运放的输出摆幅
任何运放都不可能是理想运放,输出电压都不可能达到电源电压,一般基于MOS的运放都是轨对轨运放,在空载情况下输出可以达到电源电压,但是输出都会带一定的负载,负载越大,输出降落越多。基于三极管的运放输出幅度的相对值更小,有的运放输出幅度比电源电压要小2~6V,比如NE5532.图4-1就是TI的TLC2272在+5V供电的输出特性,它属于轨对轨运放,如果用该器件作为ADC采样的前级放大(如图4-2),单电源+5V供电,那么当输入接近0V的时候,输入和输出变得非线性的了。解决的方法是引入负电源,比如在4脚加入-1V的负电源,这样在整个输入范围内,输出与输入都是线性的了。
5、注意反馈回路的Layout
反馈回路的元器件必须要靠近运放,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。
6、要重视电源滤波
运放的电源滤波不容忽视,电源的好坏直接影响输出。特别是对于高速运放,电源纹波对运放输出干扰很大,弄不好就会变成自激振荡。所以最好的运放滤波是在运放的电源脚旁边加一个0.1uF的去耦电容和一个几十uF的钽电容,或者再串接一个小电感或者磁珠,效果会更好。
关于运算放大器,运放就介绍完了,您有什么想法可以联系小编。
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