运算放大电路放大倍数怎么算_运算放大器中如何放大倍数的电路单元

运算放大器(简称“运放”)是一种放大倍数很高的电路单元。在实际电路中，反馈网络通常组合成一个功能模块。它是一个带有特殊耦合电路和反馈的放大器。其输出信号可以是数学运算的结果，例如输入信号的加、减、微分和积分。因其早期应用于模拟计算机实现数学运算，故命名为“运算放大器”。运算放大器是从功能角度命名的电路单元，可以用分立器件实现，也可以用半导体芯片实现。随着半导体技术的发展，大多数运算放大器都以单片的形式存在。运算放大器有很多种，广泛应用于电子行业。

运算放大器原理

如图所示，运算放大器有两个输入端A(反相输入端)、B(同相输入端)和一个输出端O。也分别称为反向输入、非反向输入和输出。当电压U-加在A端和公共端(公共端是电压为零的点)时，相当于电路中的参考节点。)，且其实际方向从A端高于共端，则输出电压u的实际方向是从共端指向O端，即方向刚好相反。当输入电压U施加在B端和公共端之间时，U和U的实际方向相对于公共端完全相同。为便于区分，A端和B端分别标有'-'和''但不要误认为是电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应分开标记或用箭头指示。反相放大器和同相放大器如下：

一般来说，运算放大器可以简单地视为一个高增益的直接耦合电压放大器，具有一个信号输出端口(Out)和两个高阻抗输入，即同相、反相和差分放大器。

运算放大器的供电方式分为双电源供电和单电源供电。对于双电源的运算放大器，其输出可以在零电压两侧变化，差分输入电压为零时，输出也可以置零。单电源供电的运算放大器的输出在电源和地之间的一定范围内变化。

运算放大器的输入电位通常要求高于负电源，低于正电源。特别设计的运算放大器可以允许输入电位在负电源至正电源的整个范围内变化，甚至略高于正电源或略低于负电源。这种运算放大器称为轨到轨输入运算放大器。

运算放大器的输出信号与两个输入端之间的信号电压差成正比。在音频部分，输出电压=A0(E1-E2)，其中A0为运算放大器的低频开环增益(例如100dB，即100000倍)，E1为同相端的输入信号电压，E2为反相端的输入信号电压。

分类

根据集成运算放大器的参数，集成运算放大器可以分为以下几类。

通用型

通用运算放大器是为通用而设计的。这类装置的主要特点是价格低、数量大、产品范围广，其性能指标能适合普遍使用。例如A741(单运算放大器)、LM358(双运算放大器)、LM324(四运算放大器)和以FET作为输入级的LF356。它们是目前应用最广泛的集成运算放大器。

高阻型

这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般为rid1g~ 1t，IB为几皮安到几十皮安。实现这些目标的主要措施是利用场效应晶体管高输入阻抗的特性构成运算放大器的差分输入级。使用场效应管作为输入级不仅具有高输入阻抗和低输入偏置电流，而且具有高速、宽带的优点

在精密仪器、微弱信号检测等自动控制仪器中，总是希望运算放大器的失调电压小，不随温度变化。低温漂运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度低温漂运算放大器有OP07、OP27、A508和MOSFET组成的斩波稳零漂器件ICL7650。

高速型

在快速A/D和D/A转换器和文章放大器中，要求集成运算放大器的转换速率SR必须很高，单位增益带宽BWG必须足够大，这不适合像通用集成运算放大器这样的高速应用。高速运算放大器的主要特点是高转换速率和宽频率响应。常见的运算放大器有LM318、A715等。Sr=50 ~ 70V/US，BWG 20mhz。

低功耗型

因为电子电路集成最大的优点是可以把复杂的电路做得小巧便携，随着便携式仪器应用范围的扩大，需要使用低电源电压、低功耗的运算放大器。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等。它们的工作电压为2 V ~ 18V，消耗电流为50~250A.目前部分产品功耗已经达到W级别。比如ICL7600的电源是1.5V，功耗是10mW，可以用单节电池供电。

高压大功率型

运算放大器的输出电压主要受电源限制。在普通的运算放大器中，最大输出电压一般只有几十伏，输出电流只有几十毫安。为了提高输出电压或电流，必须在集成运算放大器之外增加一个辅助电路。本发明的高压大电流集成运算放大器无需任何附加电路即可输出高压大电流。比如D41集成运放的电源电压可以达到150 V，A791集成运放的输出电流可以达到1 A.

可编程控制类型

乐器的使用总是涉及到音域问题。为了得到具有固定电压的输出，必须改变运算放大器的放大系数。比如一个运算放大器放大10倍，输入信号为1mv时，输出电压为10mv，输入电压为0.1mv时，输出为1mv。为了获得10mv，放大系数必须更改为100。程控运算放大器就是为了解决这个问题而产生的。例如，PGA103A可以通过控制引脚1和2的电平来改变放大系数。

参数

共模输入电阻

该参数表示运算放大器工作在线性区时，输入共模电压范围与该范围内偏置电流变化的比值。

直流共模抑制

该参数用于测量运算放大器抑制作用于两个输入端的相同DC信号的能力。

交流共模抑制

CMRAC用于衡量运算放大器抑制作用于两个输入端的同一交流信号的能力，它是差模开环增益除以共模开环增益的函数。

增益带宽积

增益带宽积是一个常数，定义为开环增益与频率的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。

输入偏置电流

该参数是指运算放大器工作在线性区时，流入输入端的平均电流。

偏置电流温度漂移

该参数代表温度变化时输入偏置电流的变化。TCIB通常用pa/c表示

输入失调电流

该参数指流入两个输入端的电流之差。

输入失调电流温度漂移(TCIOS)

此参数表示温度变化时输入失调电流的变化。TCIOS通常用pa/c表示。

差模输入电阻

该参数表示输入电压的变化与输入电流相应变化的比值，电压的变化导致电流的变化。在一个输入端测量时，另一个输入端与固定的共模电压相连。

出端阻抗

该参数是指运算放大器工作在线性区时，输出端的内部等效小信号阻抗。

输出电压摆幅

此参数指的是p

该参数用于测量运算放大器在电源电压变化时保持输出不变的能力。PSRR通常用电源电压变化引起的输入失调电压变化来表示。

汇率

该参数是指输出电压变化与发生该变化所需时间之比的最大值。SR通常表示为v/s，有时也分别表示为正变和负变。

源电流

该参数是器件在额定电源电压下消耗的静态电流，这些参数通常是在空载条件下定义的。

单位增益频宽

此参数指开环增益大于1时运算放大器的最大工作频率。

输入失调电压

此参数表示需要在输入端施加的电压差，以使输出电压为零。

输入失调电压温度漂移(TCVOS)

该参数是指温度变化引起的输入失调电压的变化，通常用V/C单位表示。

输入电容

CIN代表运算放大器任一输入端工作在线性区时的等效电容(另一输入端接地)。

输入电压范围

该参数是指运算放大器正常工作时(可以得到预期的结果)输入电压的允许范围，VIN通常定义在规定的电源电压下。

输入电压噪声密度(en)

对于运算放大器，输入电压噪声可视为连接到任意输入端的串联噪声电压源，eN通常用nV/根Hz表示，并在指定频率下定义。

输入电流噪声密度(iN)

对于运算放大器，输入电流噪声可视为两个噪声电流源，分别连接到各输入端和公共端，通常以pA/根Hz为单位表示，并在指定频率下定义。

理想的运算放大器参数：差模放大倍数、差模输入电阻、共模抑制比、上限频率无穷大；输入失调电压及其温度漂移、输入失调电流及其温度漂移和噪声均为零。