运算放大器

关于运算放大器的原理和作用报告运算放大器IC的内部就是差动放大器电路，或者说它就是具有反相和同相两个输入端、电压增益非常大的放大器（从直流范围开始就有增益），对两个输入端间的电位差进行放大。但是它又是一种具备特殊性质的放大器(分为反转放大和非反转放大两种)本身是进行反转放大且放大增益（输出信号振幅与输入信号振幅之比）非常高，有10万倍甚至达到100万倍。使用运算放大器时一般情况下需要正电源和负电源，也有只是用一个电源，他们分别叫做双电源方式和单电源方式。运算放大器的基本形态是差动放大，如图1（b）所示，将（+）输入端直接（或者介入适当的电阻）与GND连接，这种形态的放大就叫做反转放大;相反，像图1(c)那样将（-）端与GND连接，这种形态就是非反转放大。运算放大器的基本运算电路主要包括微分、积分、加法。如图2，微分电路中的R和C位置调换，就变成积分电路（微分：积分：加法：）图1图2运算放大器是用途广泛的器件，接入适当的反馈网络，可用作精密的电压比较器、振荡器、有源滤波器等。比较器电路比较器电路就是以基准电压对输入电压的大小进行判别的电路。比较器电路往往使用计算放大器，它工作在不加反馈利用运算放大器裸增益的方式以及正反馈方式，用运算放大器的开环增益μ对两个输入电压的电压差ed进行放大。(图3)图3图3所示比较器的基本电路的输出对于基准电压反应非常敏感，因此当输入信号含有噪音时，有时输出会多次发生不希望的输出反转。为了避免这种现象的发生，如图4所示，利用滞后现象，形成在一定电压范围内其输出不发生反转的不敏感带(用VH表示)图4振荡电路我们把连续发生信号的现象称为振荡，振荡的发生有反馈式和负阻式。振荡的基本条件是:①闭环增益大于1；②振荡频率是由反馈电路阻抗虚部为0的条件决定。为了利用正反馈构成实用的、稳定的振荡电路，应该满足以下两点∶⑴只有特定频率旳信号以同相进行循环。⑵当信号小时，环一周增益大于1，然后经一定程度的放大而达到1，如果振幅比它大则增益小于1。利用运算放大器产生振荡的具体电路有三种典型形式，即移相式振荡电路、维恩电桥振荡电路和二相振荡电路。在此仅举移相式振荡电路如图5所示，它是经三组RC反馈到输入端产生正弦波的振荡电路。因为运算放大器的反相输入端与输出端之间有180°的相位差，所以如果用三组RC，相位讲后移180°，那么反馈信号将与输入同相位，于是形成正反馈振荡。这个电路的振荡频率f0图5滤波器所谓滤波器就是能够从含有各种频率成分的模拟信号中，只允许必要的频率信号通过，而将不需要的信号出去的电路。按照功能分类可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器及陷波滤波器。仅举低通滤波器。利用1个运算放大器和2个电阻以及2个电容器可以构成二阶型，如图6，这种形式经常称为有源滤波器。图6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。