集成运算放大器的作用、基本组成

1.集成运算放大器的作用

集成运算放大器简称集成运放，是由多级直接耦合的放大电路组成的高增益模拟集成电路，是具有很高放大倍数的电路单元。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“运算放大器”，此名称一直延续至今。运算放大器是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立器件实现，也可以在半导体芯片中实现。

集成运算放大器的种类非常多，可适用于不同的场合。在集成运算放大器的输入端与输出端接入不同的反馈网络，可实现不同用途的电路。例如，利用集成运算放大器可非常方便地完成信号放大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反对数、二次方、开方等）、信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。

集成运算放大器是用途广泛的器件，其应用已经延伸到汽车电子、通信、消费电子等各个领域。集成运算放大器接入适当的反馈网络，可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。

2.集成运算放大器的基本组成

集成运算放大器的内部电路比较复杂，但一般由四部分组成：偏置电路、输入级电路、输出级电路和中间级电路，如图6-17所示。集成运算放大器各组成部分及特点见表6-8。

图6-17 集成运算放大器组成框图

表6-8 集成运算放大器各组成部分及特点

集成运算放大电路有两个输入端、一个输出端，电路符号如图6-18所示。

图6-18 集成运算放大器的电路符号

3.集成运算放大器的种类

按照集成运算放大器的参数来分，集成运算放大器可分为通用型集成运算放大器、高阻型集成运算放大器、低温漂型集成运算放大器、高速型集成运算放大器、低功耗型集成运算放大器和高压大功率型集成运算放大器等类型，见表6-9。

表6-9 集成运算放大器的种类

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4.正确选择集成运算放大器

集成运算放大器是模拟集成电路中应用最广泛的一种器件。在由运算放大器组成的各种系统中，由于应用要求不一样，对运算放大器的性能要求也不一样。

在没有特殊要求的场合，尽量选用通用型集成运算放大器，这样即可降低成本，又容易保证货源。当一个系统中使用多个运算放大器时，尽可能选用多运算放大器集成电路，例如LM324、LF347等都是将四个运算放大器封装在一起的集成电路。

实际选择集成运算放大器时，还应考虑其他因素，例如，信号源的性质，是电压源还是电流源；负载的性质，集成运算放大器的输出电压和电流是否满足要求；环境条件，集成运算放大器允许工作范围、工作电压范围、功耗与体积等因素是否满足要求。

5.集成运算放大器的使用要点

（1）集成运算放大器的电源供给方式

集成运算放大器有两个电源接线端+V_CC和-V_EE，但有不同的电源供给方式。对于不同的电源供给方式，对输入信号的要求是不同的。

1）对称双电源供电方式，运算放大器多采用这种方式供电。相对于公共端（地）的正电源（+E）与负电源（-E）分别接于运算放大器的+V_CC和-V_EE引脚上。在这种方式下，可把信号源直接接到运算放大器的输入脚上，而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。

2）单电源供电方式是将运算放大器的-V_EE引脚连接到地上。此时为了保证运算放大器内部单元电路具有合适的静态工作点，在运算放大器输入端一定要加入一直流电位。此时运算放大器的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变化。

（2）集成运算放大器的调零问题

由于集成运算放大器的输入失调电压和输入失调电流的影响，当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时，输出往往不等于零。为了提高电路的运算精度，要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿，这就是运算放大器的调零。常用的调零方法有内部调零和外部调零，而对于没有内部调零端子的集成运算放大器，要采用外部调零方法。

（3）集成运算放大器的自激振荡问题

集成运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器，在接成深度负反馈条件下，很容易产生自激振荡。为使放大器能稳定的工作，就需要外加频率补偿网络，以消除自激振荡。另外，防止通过电源内阻造成低频振荡或高频振荡的措施是在集成运算放大器的正、负供电电源的输入端对地一定要分别加入一个电解电容器（10μF）和一个高频滤波电容器（0.01～0.1pF）。

（4）集成运算放大器的保护问题

集成运算放大器的安全保护有三个方面：电源保护、输入保护和输出保护。