运算放大器基本原理图运放常见的参数有哪些？运放计算思想-德赢Vwin官网网

运算放大器（Integrated Operational Amplifier）简称集成运放，是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路。

运放内部结构

输入级一般是由BJT（双极性晶体管，电流控制器件）、JFET（结型场效应晶体管，电压控制器件）或MOSFET（氧化物半导体场效应晶体管）组成的差动放大电路，主要是利用对称特性提高共模抑制比，它的两个输人端构成整个电路的反相输入端和同相输入端；电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成；输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器构成，以降低输出电阻，提高带负载能力；偏置电路是为各级提供合适的工作电流。此外还有一些辅助环节。如电平移动电路，过载保护电路以及高频补偿电路。

运放分类

按工作原理

① 电压放大型

实现电压放大，输出回路等效成电压控制的电压源。

② 电流放大型

实现电流放大，输出回路等效成电流控制的电流源。

③ 跨导放大型

将输入电压转化成输出电流，输出回路等效成电压控制的电流源。

④ 互阻放大型

将输入电流转化成输出电压，输出回路等效成电流控制的电压源。

按性能

① 高阻型

特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般rid>（109~1012）W，IIB为几到几十PA。适用于测量放大电路、信号发生电路、采样——保持电路。

② 高速型

特点是单位增益带宽、转换速率SR高。适用于A/D、D/A转换器、锁相环电路、视频放大电路。

③ 高精度型

特点是低失调电压、低温漂、低噪声、高增益。适用于微弱信号的精密测量，例如高精仪器。

④ 低功耗型

特点是静态功耗低、工作电压低。适用于便携式仪器、空间技术、工业及军事的遥感遥测领域。

⑤ 通用型

特点是价格低廉，性能指标要求一般都满足。适用于低频信号，简单的信号处理。

运放参数指标

直流指标

① 输入失调电压VIO及温漂αVIO

集成运放输出端电压为零时，两个输入端之间所加的补偿电压。内部电路对称性越好，输入失调电压越小，运放的性能更好；αVIO温漂是输入失调电压的变化与温度变化的比值，一般运放温漂在±10~20μV/℃之间，精密运放的温漂小于±1μV/℃。

② 输入偏置电流IIB

当运放的输出直流电压为零时，其两输入端的偏置电流平均值，通常IIB越小，IIO也就越小。与制造工艺有关，双极型晶体管一般为80～500nA，场效应管一般为1nA。

③ 输入失调电流IIO及温漂dVIO

当运放的输出直流电压为零时，其两输入端偏置电流的差值。内部电路对称性越好，输入失调电流越小，双极型晶体管一般为20～200nA，场效应管一般小于1nA；输入失调电流温漂（TCIOS)该参数代表输入失调电流在温度变化时产生的变化量。TCIOS通常以pA/°C为单位表示。

④ 开环差模增益Aod

集成运放无外加反馈时的放大倍数称为开环差模增益，分贝数为20 lg| Aod |一般运放数值在80~120dB。

⑤ 共模抑制比KCMR

运放工作在线性区时，差模增益与共模增益的比值，20 lg KCMR。

⑥ 电源抑制比

运放工作在线性区时运放输入失调电压随电源电压的变化比值。

⑦ 最大共模输入电压UIcmax

正常放大差模信号的情况下允许输入的最大共模信号，一般定义为当共模抑制比下降6dB 是所对应的共模输入电压作为最大共模输入电压。

⑧ 最大差模输入电压UIdmax

运放两输入端允许加的最大输入电压，当运放两输入端允许加的输入电压差超过最大差模输入电压时，会使内部PN结击穿，造成运放输入级损坏。

交流指标‍

① 开环带宽fH

开环带宽fH是使直流开环差模增益Aod下降3dB（直流增益的0.707）的信号频率。实际值为GBW=Gain*f。

② 单位增益带宽fc

表示差模电压放大倍数Aod下降到0dB(直流开环差模增益Aod=1)的频率。一般在1MHz左右。

③ 转换速率(又称压摆率)SR

SR是在大信号作用下输出电压在单位时间变化量的最大值，也表示运算放大器对突变信号的适应能力。要求信号幅值越大、频率越高的情况下，压摆率SR越大。实际值为2πfVinGain。

④ 共模输入阻抗

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的变化量之比。低频时，表现为共模电阻，典型值在108欧以上。

⑤ 差模输入阻抗（也称为输入阻抗）rid

该参数表示输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比，电压的变化导致电流的变化。差模输入阻抗越大，信号索取电流越小。

⑥ 输出阻抗

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。

⑦ 全功率带宽BW

在额定的负载时，运放的闭环增益为1倍条件下（直流开环差模增益Aod=1），将一个恒幅正弦大信号输入到运放的输入端，使运放的幅度最大时的频率。全功率带宽=转换速率/2πVop（Vop是运放的峰值输出幅度）。

⑧ 静态功耗

表示无信号条件下运放的耗电程度。当电源电压为±15V时，静态功耗双极型晶体管一般为50～100mW，场效应管一般为1mW。

⑨ 建立时间

在额定的负载时，运放的闭环增益为1倍条件下（直流开环差模增益Aod=1），将一个阶跃大信号输入到运放的输入端，使运放输出由0增加到某一给定值的所需要的时间。

⑩ 输入电压噪声密度（eN)、输入电流噪声密度（iN)

噪声分量。

运放计算思想

虚短与虚断是分析运放的基本点。（引入负反馈）

虚短

虚短指在理想情况下，两个输入端的电位相等，就好像两个输入端短接在一起，但事实上并没有短接，称为“虚短”。虚短的必要条件是运放引入深度负反馈。集成运放的线性应用时，可近似地认为uN-uP=0，uN=uP时，即反相与同相输入端之间相当于短路，故称虚假短路，简称“虚短”。

虚断

虚断指在理想情况下，流入集成运算放大器输入端电流为零。这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大，就好像运放两个输入端之间开路。但事实上并没有开路，称为“虚断”。当两个输入端的输入电流为零，即iN=iP=0时，可认为反相与同相输入端之间相当于断路，称为虚假断路，简称“虚断”。

运放保护措施

集成运放的安全保护有三个方面：电源保护、输入保护和输出保护。

电源保护

电源的常见故障是电源极性接反和电压跳变。电源反接保护和电源电压突变保护。

输入保护

集成运放的输入差模电压过高或者输入共模电压过高（超出该集成运放的极限参数范围）,集成运放也会损坏。

输出保护

集成运放过载或输出端短路时,若没有保护电路,该运放就会损坏。有些集成运放内部设置了限流保护或短路保护。

运算放大器六条军规

运算放大器作为最通用的vwin 器件，广泛用于信号变换调理、ADC采样前端、电源电路等场合中。虽然运放外围电路简单，不过在使用过程中还是有很多需要注意的地方。

注意输入电压是否超限

以ADI器件为例，ADI的数据表中的输入电气特性可以看到在电源电压±15V的条件下，输入电压的范围是±13.5V，如果输入电压超出范围，那么运放就会工作不正常，出现一些意料不到的情况。有一些运放标注的不是输入电压范围，而是共模输入电压范围，如TI的TLC2272在单电源+5V的条件下，共模输入范围是0-3.5V.其实由于运放正常工作时，同相端和反相端输入电压基本是一致的（虚短虚断），所以“输入电压范围”与“共模输入电压范围”都是一样的意思。

不要在运放输出直接并接电容

在直流信号放大电路中，有时候为了降低噪声，直接在运放输出并接去耦电容。虽然放大的是直流信号，但是这样做是很不安全的。当有一个阶跃信号输入或者上电瞬间，运放输出电流会比较大，而且电容会改变环路的相位特性，导致电路自激振荡，这是我们不愿意看到的。

正确的去耦电容应该要组成RC电路，就是在运放的输出端先串入一个电阻，然后再并接去耦电容。这样做可以大大削减运放输出瞬间电流，也不会影响环路的相位特性，可以避免振荡。

不要在放大电路反馈回路并接电容

同样是一个用于直流信号放大的电路，为了去耦，不小心把电容并接到了反馈回路，反馈信号的相位发生了改变，很容易就会发生振荡。所以，在放大电路中，反馈回路不能加入任何影响信号相位的电路。由此延伸至稳压电源电路，并接在反馈脚的电容是错误的。为了降低纹波，可以把电容与反馈电阻并联，适当增大纹波的负反馈作用，抑制输出纹波。

注意运放的输出摆幅

任何运放都不可能是理想运放，输出电压都不可能达到电源电压，一般基于MOS的运放都是轨对轨运放，在空载情况下输出可以达到电源电压，但是输出都会带一定的负载，负载越大，输出降落越多。

注意反馈回路的Layout

反馈回路的元器件必须要靠近运放，而且PCB走线要尽量短，同时要尽量避开数字信号、晶振等干扰源。反馈回路的布局布线不合理，则会容易引入噪声，严重会导致自激振荡。

要重视电源滤波

运放的电源滤波不容忽视，电源的好坏直接影响输出。特别是对于高速运放，电源纹波对运放输出干扰很大，弄不好就会变成自激振荡。所以最好的运放滤波是在运放的电源脚旁边加一个0.1uF的去耦电容和一个几十uF的钽电容，或者再串接一个小电感或者磁珠，效果会更好。

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

运算放大器

运算放大器

+关注

关注
215

文章
4929

浏览量
172823
场效应晶体管

场效应晶体管

+关注

关注
6

文章
363

浏览量
19492
AD转换器

AD转换器

+关注

关注
4

文章
250

浏览量
41408
电压跟随器

电压跟随器

+关注

关注
10

文章
192

浏览量
32625
电压控制器

电压控制器

+关注

关注
0

文章
32

浏览量
8852

什么是运放？运算放大器的电压传输特性

运放就是将一些三极管电路集成在一个小芯片里面，只留出输入端子和输出端子的电子元器件。这里我们只分析它的等效模型。图中Up和Un分别是运算放大器的同相输入端和反向输入端，Uo是运算放大器

发表于 08-26 11:03 •7888次阅读

运放基本原理及计算常用知识

运算放大器做为常用器件，对于其基本工作计算原理，你是否很清晰呢? 如下图所示，电路工作原理如何，下面的文章，对运放基础知识进行梳理。

发表于 04-08 11:40 •2497次阅读

运算放大器分类、作用及运放的选型

`运算放大器分类、作用及运放的选型，详细解析了运算放大器的特点、工艺、功能、性能、参数、指标和运算放大

发表于 05-16 21:35

运算放大器

运算放大器，其性能指标能适合于一般性使用。如μA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运

发表于 04-23 18:01

运算放大器的类型总结看这篇就够了！(文末有惊喜)

电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携运算放大器式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常见运

发表于 10-13 11:38

运算放大器的运放网络、SPICE分析

运算放大器的运放网络、SPICE分析:本系列第2部分将着重分析运放电路（尤其是两种常见运

发表于 09-25 10:15 •28次下载

三运放差动放大器电路图

三运放差动放大器电路图差动放大器的作用是把桥路的差模小信号放大并转换为单端输出信号。为了提高

发表于 03-09 11:41 •9050次阅读

常见运放型号知识

常见运放型号知识 CA3130 高输入阻抗运算放大器 Intersil[DATA] CA3140 高输入阻抗运算放大器 CD

发表于 12-01 10:29 •4401次阅读

浅谈通用运算放大器的参数测试及原理

SP-3160Ⅲ 数/模混合集成电路测试系统提供的运算放大器测试适配器便是根据上述基本原理设计而成。它由运放测试适配板及一系列测试适配卡组成，可以完成通用单

发表于 11-06 11:30 •1.7w次阅读

运放参数解释以及常用运放选型

　运放是运算放大器的简称。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“

发表于 11-27 15:39 •8.7w次阅读

什么是模拟集成运算放大器

运算放大器、低功耗运算放大器、高精度运算放大器、高速运算放大器、高输入阻抗运算放大器等。集成运

发表于 06-16 18:00 •3180次阅读

运放基础知识

运放是运算放大器的简称，运放是一种通用性很强的集成电路

发表于 01-13 09:37 •1w次阅读

运算放大器的的运放“核心”是怎么样的？

运算放大器（简称运放）的发明使得电子技术进入了“运算”时代，直接促使了电子计算机的诞生，它也因此而得名“

发表于 09-05 17:20 •846次阅读

运放如何产生方波信号？如何利用运算放大器产生信号？

运放如何产生方波信号？运放如何产生三角波信号？如何利用运算放大器产生信号？引言 运算放大器（O

发表于 10-23 10:10 •4112次阅读

运放恒流源的工作原理

运放恒流源的工作原理，主要基于运算放大器（Operational Amplifier，简称运放）的“虚短”和“虚断”特性，以及负反馈机制来实

发表于 08-28 09:55 •1426次阅读