上海大学 模拟电子技术课程

实践项目

项目名称：_运算放大器的综述报告_ 指导老师：_____李智华________ 学 号：____12122272_______ 姓 名：_____翟自协________ 日 期：___2013/12/7______ 简介 运算放大器（英语：Operational Amplifier，简称OP、OPA、OPAMP、运放）是一种直流耦合，差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，减法等模拟运算电路中，因而得名。 通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正反馈组态，相反地，在很多需要产生震荡信号的系统中，正反馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。 运算放大器有许多的规格参数，例如：低频增益、单位增益频率（unity-gain frequency）、相位边限（phase margin）、功耗、输出摆幅、共模抑制比、电源抑制比、共模输入范围（input common mode range）、电压摆动率（slew rate）、输入偏移电压（input offset voltage，又译：失调电压）及噪声等。 目前运算放大器广泛应用于家电，工业以及科学仪器领域。一般用途的集成电路运算放大器售价不到一美元，而现在运算放大器的设计已经非常成熟，输出端可以直接短路到系统的接地端（ground）而不至于产生短路电流（short-circuit current）破坏元件本身。

电路符号

右图是一个标准运算放大器的电路符号： 运算放大器的电路符号及各端点 其中， V+：非反相输入端（non-inverting input） V−：反相输入端（inverting input） Vout: 输出端（output） VS+: 正电源端（亦可能以、或表示） VS−: 负电源端（亦可能以、或表示） 电源端点VS+和VS−的标示方法有很多种，不过无论如何标示，电源端点的实际功能都是一样的。为了电路图的简洁起见，电源端点有时会被省略，而用文字直接说明。而在不会造成电路错接的前提下，正负输入端在电路图里可以依照设计者的需要而对调，但是电源端通常不会这么做。

常见运算放大器型号简介

CA3130 高输入阻抗运算放大器 Intersil[DATA] CA3140 高输入阻抗运算放大器 CD4573 四可编程运算放大器 MC14573 ICL7650 斩波稳零放大器 LF347(NS[DATA]) 带宽四运算放大器 KA347 LF351 BI-FET单运算放大器 NS[DATA] LF353 BI-FET双运算放大器 NS[DATA] LF356 BI-FET单运算放大器 NS[DATA] LF357 BI-FET单运算放大器 NS[DATA] LF398 采样保持放大器 NS[DATA] LF411 BI-FET单运算放大器 NS[DATA] LF412 BI-FET双运放大器 NS[DATA] LM124 低功耗四运算放大器(军用档) NS[DATA]/TI[DATA] LM1458 双运算放大器 NS[DATA] LM148 四运算放大器 NS[DATA] LM224J 低功耗四运算放大器(工业档) NS[DATA]/TI[DATA] LM2902 四运算放大器 NS[DATA]/TI[DATA] LM2904 双运放大器 NS[DATA]/TI[DATA] LM301 运算放大器 NS[DATA] LM308 运算放大器 NS[DATA] LM308H 运算放大器（金属封装） NS[DATA] LM318 高速运算放大器 NS[DATA] LM324(NS[DATA]) 四运算放大器 HA17324,/LM324N(TI) LM348 四运算放大器 NS[DATA] LM358 NS[DATA] 通用型双运算放大器 HA17358/LM358P(TI) LM380 音频功率放大器 NS[DATA] LM386-1 NS[DATA] 音频放大器 NJM386D,UTC386 LM386-3 音频放大器 NS[DATA] LM386-4 音频放大器 NS[DATA] LM3886 音频大功率放大器 NS[DATA] LM3900 四运算放大器 LM725 高精度运算放大器 NS[DATA] LM733 带宽运算放大器 LM741 NS[DATA] 通用型运算放大器 HA17741 MC34119 小功率音频放大器 NE5532 高速低噪声双运算放大器 TI[DATA] NE5534 高速低噪声单运算放大器 TI[DATA] NE592 视频放大器 OP07-CP 精密运算放大器 TI[DATA] OP07-DP 精密运算放大器 TI[DATA] TBA820M 小功率音频放大器 ST[DATA] TL061 BI-FET单运算放大器 TI[DATA] TL062 BI-FET双运算放大器 TI[DATA] TL064 BI-FET四运算放大器 TI[DATA] TL072 BI-FET双运算放大器 TI[DATA] TL074 BI-FET四运算放大器 TI[DATA] TL081 BI-FET单运算放大器 TI[DATA] TL082 BI-FET双运算放大器 TI[DATA] TL084 BI-FET四运算放大器 TI[DATA] 参数 共模输入电阻（RINCM) 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。 直流共模抑制（CMRDC) 该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同直流信号的抑制能力。 交流共模抑制（CMRAC) CMRAC用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力，是差模开环增益除以共模开环增益的函数。 增益带宽积（GBW) 增益带宽积是一个常量，定义在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。 输入偏置电流（IB) 该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。 输入偏置电流温漂（TCIB) 该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。TCIB通常以pA/°C为单位表示。 输入失调电流（IOS) 该参数是指流入两个输入端的电流之差。 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。 差模输入电阻（RIN) 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。在一个输入端测量时，另一输入端接固定的共模电压。 输出阻抗（ZO) 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（VO) 该参数是指输出信号不发生箝位的条件下能够达到的最大电压摆幅的峰峰值，VO一般定义在特定的负载电阻和电源电压下。 功耗（Pd) 表示器件在给定电源电压下所消耗的静态功率，Pd通常定义在空载情况下。 电源抑制比（PSRR) 该参数用来衡量在电源电压变化时运算放大器保持其输出不变的能力，PSRR通常用电源电压变化时所导致的输入失调电压的变化量表示。 转换速率/压摆率（SR) 该参数是指输出电压的变化量与发生这个变化所需时间之比的最大值。SR通常以V/µs为单位表示，有时也分别表示成正向变化和负向变化。 电源电流（ICC、IDD) 该参数是在指定电源电压下器件消耗的静态电流，这些参数通常定义在空载情况下。 单位增益带宽（BW) 该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（VOS) 该参数表示使输出电压为零时需要在输入端作用的电压差。 输入失调电压温漂（TCVOS) 该参数指温度变化引起的输入失调电压的变化，通常以µV/°C为单位表示。 输入电容（CIN) CIN表示运算放大器工作在线性区时任何一个输入端的等效电容（另一输入端接地）。 输入电压范围（VIN) 该参数指运算放大器正常工作（可获得预期结果）时，所允许的输入电压的范围，VIN通常定义在指定的电源电压下。 输入电压噪声密度（eN) 对于运算放大器，输入电压噪声可以看作是连接到任意一个输入端的串联噪声电压源，eN通常以 nV / 根号Hz 为单位表示，定义在指定频率。 输入电流噪声密度（iN) 对于运算放大器，输入电流噪声可以看作是两个噪声电流源，连接到每个输入端和公共端，通常以 pA / 根号Hz 为单位表示，定义在指定频率。 理想运算放大器参数：差模放大倍数、差模输入电阻、共模抑制比、上限频率均无穷大；输入失调电压及其温漂、输入失调电流及其温漂，以及噪声均为零。

运算放大器工作原理、分类及特点介绍

1． 模拟运放的分类及特点 模拟运算放大器从诞生至今，已有40多年的历史了。最早的工艺是采用硅NPN工艺，后来改进为硅NPN-PNP工艺（后面称为标准硅工艺）。在结型场效应管技术成熟后，又进一步的加入了结型场效应管工艺。当MOS管技术成熟后，特别是CMOS技术成熟后，模拟运算放大器有了质的飞跃，一方面解决了低功耗的问题，另一方面通过混合模拟与数字电路技术，解决了直流小信号直接处理的难题。 经过多年的发展，模拟运算放大器技术已经很成熟，性能曰臻完善，品种极多。这使得初学者选用时不知如何是好。为了便于初学者选用，本文对集成模拟运算放大器采用工艺分类法和功能/性能分类分类法等两种分类方法，便于读者理解，可能与通常的分类方法有所不同。 1．1．根据制造工艺分类 根据制造工艺，目前在使用中的集成模拟运算放大器可以分为标准硅工艺运算放大器、在标准硅工艺中加入了结型场效应管工艺的运算放大器、在标准硅工艺中加入了MOS工艺的运算放大器。按照工艺分类，是为了便于初学者了解加工工艺对集成模拟运算放大器性能的影响，快速掌握运放的特点。 标准硅工艺的集成模拟运算放大器的特点是开环输入阻抗低，输入噪声低、增益稍低、成本低，精度不太高，功耗较高。这是由于标准硅工艺的集成模拟运算放大器内部全部采用NPN-PNP管，它们是电流型器件，输入阻抗低，输入噪声低、增益低、功耗高的特点，即使输入级采用多种技术改进，在兼顾起啊挺能的