集成运算放大器（Operational Amplifier）简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。它的增益高（可达60～180dB），输入电阻大（几十千欧至百万兆欧），输出电阻低（几十欧），共模抑制比高（60～170dB），失调与飘移小，而且还具有输入电压为零时输出电压亦为零的特点，适用于正、负两种极性信号的输入和输出。
集成运算放大器其实就是具有两个不同相位输入端的高增益直流差动放大器。它实质上是一个具有很高放大倍数的、直接耦合的多级放大器。它的种类很多，但从电路的总体结构上看，基本上都由输入级、中间放大级、功率输出级和偏置电路4个部分组成。在集成运算放大器中，除采用差动电路外，还应用晶体管恒流源、射极输出器电路，以稳定工作电流和降低输出电阻。采用具有恒流源的双输入端差分放大电路的目的，就是减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗；中间放大级的主要作用是电压放大，使整个集成运算放大器有足够的电压放大倍数；输出级一般采用射极输出器构成的电路，其目的是实现与负载的匹配，使电路有较大的输出功率和较强的带负载能力；偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定合适的偏置电流，稳定各级的静态工作点，一般由各种恒流源电路组成。
图3-22 集成运算放大器外形
1.集成运算放大器的型号命名方法和特点
（1）集成运算放大器的型号命名方法
1）按国家统一型号命名。运算放大器各个品种的型号由字母和阿拉伯数字两部分组成，字母在首部，统一采用CF两个字母。C表示符合国标，F表示线性放大器，其后部的阿拉伯数字表示运放的类型。例如CF741CT是金属圆形封装线性通用运算放大器，工作温度为0～70℃。
2）各生产厂自己的企标型号。国内各生产厂企标型号也是由字母和阿拉伯数字组成的，不同生产厂字母部分不同，型号后面的数字部分无统一原则，不过近两年来，各生产厂生产的产品凡是能与国外同类产品直接互换使用的，则阿拉伯数字序号大多采用国外同类产品型号中的数字序号，以便于使用。
集成运算放大器是模拟集成电路的主要代表性电路，集成运算放大器也叫非线性放大器，我国以F000系列命名，国产的集成单运算放大器CF741（部标型号F007），相当于国外的μA741、LM741、uPC741、CA741、MCl741等。F000系列的种类很多，可分为通用运算放大器（F003、F007、F030）、高速运算放大器（F051B）、高精度运算放大器（F714）、高阻抗运算放大器（CF072）、低功耗运算放大器（F010）、双运算放大器（CF358）以及四运算放大器（CF324）等，如表3-4所示。其中最典型、最普及的为F007（国外型号有μA741、μPC741）和四运放CF324（国外型号为LM324）。
（2）各系列集成运算放大器的性能特点和运算范围
1）按增益的高低不同，通用型运放可分成通用Ⅰ型、通用Ⅱ型和通用Ⅲ型三种。
表3-4 集成运算放大器的型号参数
通用Ⅰ型是集成运放早期产品。其特点是增益和输入阻抗较低，共模信号范围小，正、负电源电压不对称，可用作高频放大器、窄带放大器、积分器、微分器、加法器和减法器等。
通用Ⅱ型的特点是增益较高，输入阻抗适中，输入幅度较大等，可作交直流放大器、电压比较器、滤波器等。
通用Ⅲ型的特点是增益高，共模和差模电压范围宽，无阻塞，工作稳定等，可作测量放大器、伺服放大器、变换电路、各种模拟运算电路等。
2）高速型运放的特点是转换速率高、频带较宽、建立时间快，以及输出能力强，可用作脉冲放大器、高频放大器、A-D或D-A转换器等。
3）高精度型运放的特点是增益高、共模抑制能力强、温漂小、噪声小，可用作测量放大器、传感器、交直流放大器和仪表中的积分器等。
4）高阻型运放的特点是输入阻抗高、偏置电流小、转换速率高等，可用作采样—保持电路，A-D、D-A转换、长时间积分器、微电流放大、阻抗变换等。
5）低功耗型运放的特点是功耗低、电源电压低，增益高、工作稳定、共模范围宽、无阻塞等，可用在要求功耗低、耗电量小的航天、遥控、计算机和仪器仪表中。
6）宽带型运放的特点是增益高、频带宽、转换速率快等，可用作直流放大器、低频放大器、中频放大器、高频放大器、方波发生器、高频有源滤波器等。
7）高压型运放的特点是有高的工作电压、高的输出电压和高的共模电压等，可用作宽负载恒流源、高压音频放大器、随动供电装置、高压稳压电源等。
8）其他运放主要指跨导集成运放、程控运放、电流型运放及集成电压跟随器。
（3）集成运算放大器的使用注意事项(www.xing528.com)
1）使用前要了解产品的类别及电参数，弄清楚封装形式、外引线排法、端子接线、供电电压范围等。
2）按要求接好消振网络，在能消振的前提下兼顾带宽。
3）集成运放是电子电路的核心，为了减少损坏，最好采取适当保护措施。
4）集成运放类别、品种很多，使用者必须根据实际使用要求，合理选用，使性价比最为合算。
2.集成运算放大器的运算应用
集成运算放大器简称“集成运放”，其图形符号如图3-23所示。它有2个输入端，即反相输入端（-）和同相输入端（+）；有2个电源端，即正电源端（+VCC、或+VDD）和负电源端（-VEE或-Vss）；有一个输出端（UO）。除此以外，在很多集成运放中还设有调零电位器端和消振电阻、电容端。在多数场合，为了分析集成运放应用电路的输入、输出关系比较方便，常用如图3-23所示的简化符号。
图3-23 集成运算放大器的图形符号
图3-23中的集成单运算放大器CF741器件各引脚的功能为：①脚为失调调零端（接调零电位器）、②脚为反向输入端、③脚为同相输入端、④脚为接负电源端、⑤脚为失调调零端（接调零电位器）、⑥脚为输出端、⑦脚为接正电源端、⑧脚为空脚。CF741主要技术参数：电源电压的额定值为±15V，极值为±22V；允许功耗正常值为50mW，极限值为500mW；输出电阻为75Ω；电源电流为1.7mA；最大输出电流为25mA；最大输出电压为±13V。
集成单运算放大器CF741应用的外部接线如图3-24所示。
集成运算放大器的传输特性：集成运算放大器的输出电压UO与输入电压UI（U+、U-）之间的关系称为传输关系或传输特性，如图3-25所示。在线性工作区，输入电压范围很小。实际上电压放大倍数越大，线性工作区输入电压范围越小，因为UO=Au（U+-U-），Au为开环电压放大倍数。一般来讲，线性工作区开环输入电压范围为几百微伏甚至更小。在非线性区（饱和区和截止区），电压放大倍数Au已不起作用，运放器的输出电压达到正、负饱和值的极限状态，接近电源电压值。例如当电源电压为±15V时，非线性区工作的正饱和输出电压约为13V，负饱和输出电压约为-13V。
集成运算放大器的应用：集成运放时都接有反馈电路形成闭环结构，作为反馈放大器来应用，例如图3-26所示的比例运算电路，输出、输入之间连接一个反馈电阻Rf。对于反相输入运算电路，运放器的同相端（+）接地，输入信号U1经过电阻R1后至反相输入端（-），如图3-26所示。
图3-24 CF741外部接线图
图3-25 集成运算放大器的传输特性
图3-26 比例运算电路
输出电压与输入电压的关系为
。运算关系是从运算放大器等效电路中推导出来的电压和电阻的关系式。
从等效电路中可以看出U=UI+UO并且I=II=If，其中存在各关系式
利用存在的关系式推导得到的等式是
，把它化简得到
。由此也可推见闭环电压放大倍数取决于Rf与R1之比，与开环电压放大倍数无关。
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