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运算放大器是什么?用途在哪些方面

时间:2018-02-09 点击数:1612

【仪器交易网 编辑新澳门银河娱乐】运算放大器(简称“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。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。


运算放大器,简称运放,是具有很高放大倍数的电路单元。运算放大器是运用得非常广泛的一种线性集成电路。而且种类繁多,在运用方面不但可对微弱信号进行放大,还可做为反相、电压 跟随器,可对电信号做加减法运算,所以被称为运算放大器。不但其他地方应用广泛,在音响方面也使用得最多。例如前级放大、 缓冲,耳机放大器除了有部分使用分立元件,电子管外,绝大部分使用的还是集成运算放大器。而有时候还会用到稳压电路上,制作高精度的稳压滤波电路。

人们用的最熟悉和用得最多的音频处理电路就是普通的运算放大器。一般可将运放简单地视为:具有一个信号输出端口(Out)和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元,因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器

运算放大器是用途广泛的器件,接入适当的反馈网络,可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。

它由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四部分构成。它有两个输入端,一个输出端。

输入级:又称前置级,它往往是一个双端输入的高性能差分放大电路。一般要求其输入电阻高,差模放大倍数大,抑制共模信号的能力强,静态电流小。

中间级:整个放大电路的主放大器,其作用是使集成运放具有较强的放大能力,多采用共射放大电路。

输出级:具有输出电压线性范围宽、输出电阻小、非线性失真小等特点,多采用互补输出电路。

偏置电路:用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点,多采用电流源电路。


运算放大器的作用就是放大信号。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,此电路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。

一般可将运放简单地视为:具有一个信号输出端口(Out)和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元,因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。

运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放,其输出可在零电压两侧变化,在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放,输出在电源与地之间的某一范围变化。

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。

运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比,在音频段有:输出电压=A0(E1-E2),其中,A0 是运放的低频开环增益(如 100dB,即 100000 倍),E1 是同相端的输入信号电压,E2 是反相端的输入信号电压。

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”。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,大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多,广泛应用于电子行业当中。



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