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  • 運算放大器的內部結構及指標定義
    運算放大器的內部結構及指標定義
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  •   發布日期: 2022-09-08  瀏覽次數: 1,796

    運算放大器的內部結構

    運放的種類很多,具體的實現電路也千差萬別,但是基本結構都差不多如下圖所示。

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    運算放大器基本結構

    圖中差分放大級主要是提高共模抑制比,電壓放大級主要是提高電壓放大倍數,輸出級用于提高輸出功率??梢哉f,運算放大器是差分放大器的直接應用。

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    運算放大器原理圖

    如上圖所示,是一個簡單的運算放大器原理圖。T1、T2組成了差分放大器,構成了運放的差分放大級;T3、T4組成復合管共射極電路,構成了運放的電壓放大級;T5、T6組成了兩級射極跟隨器構成電路輸出級,提高帶負載能力。

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    差分式輸入級原理圖

    如圖是運算放大器第一級,即差動式輸入級,是一個基本的差分放大電路,這一級是集成放大器的核心和基礎部分。三極管T1、T2特性相同,電路參數也對稱,如Rc1=Rc2等。兩三極管發射極連接在一起串聯一個恒流源。

    當沒有輸入信號時,vs1=vs2=0,由于電路完全對稱ic1=ic2,Rc1和Rc2兩端的壓降相同,那么輸出信號vo=vc1-vc2=0。當輸入信號vs1、vs2不相等時,vo則有信號電壓輸出。

    運算放大器的指標定義

    運算放大器的指標有很多,這里我們說一說幾個在設計中較為常用的指標:

    1. 輸入偏置電流(Input bias current)Iib,運放輸出電壓為零時,兩個輸入端靜態電流的平均值

    2. 輸入失調電流(Input offset current)Iio,運放輸出電壓為零時,兩個輸入端靜態電流之差。

    3. 輸入失調電壓(Input offset voltage)Vio,運放輸入電壓為零時,存在一定的輸出電壓,為了使這個輸出電壓為零,在室溫(25℃)及標準電源電壓下,在輸入端加的補償電壓稱為輸入失調電壓。在實踐中,失調電壓的偏置補償非常困難,一方面是對于高放大倍數運放,很小的錯誤調節也會導致過補償或欠補償,另一方面偏置電壓對溫度的依賴性導致,溫度變化,誤差也會變化。

    4. 最大上升速度,運放在閉環狀態下,輸入為大信號時,輸出電壓對時間的最大變化速度。

    5. 輸入、輸出電阻,輸入端共模電阻Rcm和差動電阻Rd。對于運算放大器的控制,Rd電阻上的電壓降被放大,需要在設計中考慮。運放搭輸入電阻在低頻時較大,隨著頻率升高而減小,輸出電阻隨著頻率升高成感性阻值增大。

    6. 開環差模電壓增益,由于運放電容影響與頻率有關,數據手冊中的數值僅適用于直流和低頻放大。

    7. 單位增益帶寬和開環帶寬,單位增益帶寬是指運放在開環差模電壓增益為0db時的頻率,開環帶寬則是開環差模電壓增益下降到3db時的頻率。這兩個頻率說明了開環增益的頻率響應。

    以上就是運算放大器的簡單介紹,下篇我們來講講運算放大器實際使用注意事項。


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