新聞中心

EEPW首頁(yè) > 模擬技術(shù) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 簡(jiǎn)單了解運(yùn)算放大器...

簡(jiǎn)單了解運(yùn)算放大器...

作者: 時(shí)間:2024-08-22 來源:張飛實(shí)戰(zhàn)電子 收藏

發(fā)明至今已有數(shù)十年的歷史,從最早的真空管演變?yōu)槿缃竦募呻娐罚诓煌碾娮赢a(chǎn)品中一直發(fā)揮著舉足輕重的作用。而現(xiàn)如今信息家電、手機(jī)、PDA、網(wǎng)絡(luò)等新興應(yīng)用的興起更是將推向了一個(gè)新的高度。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/202408/462263.htm

01 簡(jiǎn)述

運(yùn)算放大器(簡(jiǎn)稱“運(yùn)放”)是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實(shí)際電路中,通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信號(hào)可以是輸入信號(hào)加、減或微分、積分等數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果。

由于早期應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)中,用以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算,故得名“運(yùn)算放大器”。運(yùn)放是一個(gè)從功能的角度命名的電路單元,可以由分立的器件實(shí)現(xiàn),也可以實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,大部分的運(yùn)放是以單芯片的形式存在。運(yùn)放的種類繁多,廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)當(dāng)中。


02 運(yùn)算放大器發(fā)展史

1941年


1941年:貝爾實(shí)驗(yàn)室的Karl D. Swartzel Jr.發(fā)明了真空管組成的第一個(gè)運(yùn)算放大器,并取得美國(guó)專利2,401,779,命名為“Summing Amplifier”;

1952年

1952年:首次作為商業(yè)產(chǎn)品販?zhǔn)鄣倪\(yùn)算放大器是George A. Philbrick Researches(GAP/R)公司的真空管運(yùn)算放大器,型號(hào)K2-W;

1963年

1963年:第一個(gè)以集成電路單一芯片形式制成的運(yùn)算放大器是Fairchild Senmiconductors的Bob Widlar所設(shè)計(jì)的μA702,1965年經(jīng)改后推出μA709;

1968年

1968年:Fairchild半導(dǎo)體公司推出的μA741。迄今為止仍然在生產(chǎn)使用,他是有史以來最成功的運(yùn)算放大器,也是極少數(shù)最長(zhǎng)壽的IC型號(hào)之一。


03 運(yùn)算放大器的必讀基本知識(shí)

運(yùn)算放大器具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端,如下圖所示,其中標(biāo)有“+”號(hào)的輸入端為“同相輸入端”而不能叫做正端),另一只標(biāo)有“一”號(hào)的輸入端為“反相輸入端”同樣也不能叫做負(fù)端,如果先后分別從這兩個(gè)輸入端輸入同樣的信號(hào),則在輸出端會(huì)得到電壓相同但極性相反的輸出信號(hào):輸出端輸出的信號(hào)與同相輸人端的信號(hào)同相,而與反相輸入端的信號(hào)反相。

運(yùn)算放大器所接的電源可以是單電源的,也可以是雙電源的,如下圖所示。

運(yùn)算放大器有一些非常有意思的特性,靈活應(yīng)用這些特性可以獲得很多獨(dú)特的用途,總的來說,這些特性可以綜合為兩條:

1、運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為無(wú)窮大。

2、運(yùn)算放大器的輸入電阻為無(wú)窮大,輸出電阻為零。

現(xiàn)在我們來簡(jiǎn)單地看看由于上面的兩個(gè)特性可以得到一些什么樣的結(jié)論。

首先,運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為無(wú)窮大,所以只要它的輸入端的輸入電壓不為零,輸出端就會(huì)有與正的或負(fù)的電源一樣高的輸出電壓本來應(yīng)該是無(wú)窮高的輸出電壓,但受到電源電壓的限制。準(zhǔn)確地說,如果同相輸入端輸入的電壓比反相輸入端輸入的電壓高,哪怕只高極小的一點(diǎn),運(yùn)算放大器的輸出端就會(huì)輸出一個(gè)與正電源電壓相同的電壓;反之,如果反相輸入端輸入的電壓比同相輸人端輸入的電壓高,運(yùn)算放大器的輸出端就會(huì)輸出一個(gè)與負(fù)電源電壓相同的電壓(如果運(yùn)算放大器用的是單電源,則輸出電壓為零)。

其次,由于放大倍數(shù)為無(wú)窮大,所以不能將運(yùn)算放大器直接用來做放大器用,必須要將輸出的信號(hào)反饋到反相輸入端(稱為負(fù)反饋)來降低它的放大倍數(shù)。如圖1-3中左圖所示,R1的作用就是將輸出的信號(hào)返回到運(yùn)算放大器的反相輸入端,由于反相輸入端與輸出的電壓是相反的,所以會(huì)減小電路的放大倍數(shù),是一個(gè)負(fù)反饋電路,電阻Rf也叫做負(fù)反饋電阻。

還有,由于運(yùn)算放大器的輸入為無(wú)窮大,所以運(yùn)算放大器的輸入端是沒有電流輸入的——它只接受電壓。同樣,如果我們想象在運(yùn)算放大器的同相輸入端與反相輸入端之間是一只無(wú)窮大的電阻,那么加在這個(gè)電阻兩端的電壓是不能形成電流的,沒有電流,根據(jù)歐姆定律,電阻兩端就不會(huì)有電壓,所以我們又可以認(rèn)為在運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸人端電壓是相同的(電壓在這種情況就有點(diǎn)像用導(dǎo)線將兩個(gè)輸入端短路,所以我們又將這種現(xiàn)象叫做“虛短”)。






評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉