運(yùn)算放大器在各方面有哪些應(yīng)用？

運(yùn)算放大器是一種可放大兩個(gè)輸入端之間的電壓差的IC。運(yùn)算放大器可用于各種應(yīng)用，具體取決于其與外圍元件的搭配。

在絕大多數(shù)的基本電路中，運(yùn)算放大器均用作電壓放大器，可大致分為同相放大器和反相放大器。電壓跟隨器(亦簡(jiǎn)稱為“緩沖器”)是一種常用的同相放大器。運(yùn)算放大器也可用作差分放大器、積分電路等。

運(yùn)算放大器廣泛用于各種應(yīng)用。可以毫不夸張地說幾乎所有電器中都有運(yùn)算放大器。例如，運(yùn)算放大器可放大來自連接物聯(lián)網(wǎng)的家用電器和測(cè)量?jī)x器中各種傳感器的模擬信號(hào)。

運(yùn)算放大器除在積分、微分、加減乘除、對(duì)數(shù)、指數(shù)等運(yùn)算中運(yùn)用外，用于精密測(cè)量，電源控制，通信，信息處理中，構(gòu)成開關(guān)放大器，比較器，有源濾波器，功率發(fā)生器，高增益直流放大器。雙端輸入，單端輸出，其主要參數(shù)有直流參數(shù)和交流參數(shù)。在測(cè)控電路和儀器儀表中對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理不僅包括放大和濾波，還包括對(duì)信號(hào)的各種運(yùn)算，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)，運(yùn)算放大器是一種可供選擇的器件，并且根據(jù)要求有多種選擇，可選擇低噪音放大器，高速放大器，高頻放大器，搞輸入阻抗放大器，精密放大器，低功耗與微功耗的放大器，大功率放大器，低電流放大器，等等。關(guān)鍵是根據(jù)實(shí)際的要求進(jìn)行選擇。

集成運(yùn)算放大器是一種高增益、高品質(zhì)、直接耦合的多級(jí)電壓放大器。外界少數(shù)元件就可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理，盡管他品種繁多，電路千差萬別，但是基本結(jié)構(gòu)相似通常如圖所示輸入級(jí)通常采用差分放大電路，以提供與輸出端呈反相或同相的關(guān)系的兩個(gè)輸入端，并利用他的對(duì)稱性提高整個(gè)電路的共模抑制比，中間放大級(jí)多有具有有源負(fù)載的共射電路組成，其主要作用提供較高的電壓增益。輸出級(jí)有互補(bǔ)的推挽電路組成，以降低輸出電阻提高帶負(fù)載的能力;偏置電路視為各級(jí)提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，常采用恒流源的電路。此外還有一些輔助電路如 電平移動(dòng)電路，過載保護(hù)電路，以及高頻補(bǔ)償環(huán)節(jié)等。

集成運(yùn)算放大器是一種常見的電子元器件，它廣泛應(yīng)用于模擬電路、信號(hào)處理、控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。集成運(yùn)算放大器主要的功能是放大電壓信號(hào)。它可以將微弱的輸入信號(hào)放大成為符合實(shí)際需要的信號(hào)大小，同時(shí)也可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、積分、微分等操作。集成運(yùn)算放大器具有高開環(huán)增益、低輸入阻抗、高輸入阻抗等特點(diǎn)，這使得它可以在電路中扮演重要的作用。

集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用

1.1 非線性電路

集成運(yùn)算放大器可以用于非線性電路的設(shè)計(jì)和分析，如正弦波振蕩器、方波發(fā)生器、電壓比較器等電路。

1.2 模擬信號(hào)處理

在模擬信號(hào)處理方面，集成運(yùn)算放大器可以應(yīng)用于濾波、放大、積分、微分等操作。例如，在音頻放大器中使用集成運(yùn)算放大器可以將錄音后的低音頻信號(hào)放大到合適的大小。

1.3 數(shù)字信號(hào)處理

集成運(yùn)算放大器可以與其他數(shù)字電路結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理功能。例如，它可以用于功率放大器中的比較器電路、DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)電路等。

1.4 加法器、減法器

由集成運(yùn)放可以組成加法器、減法器。這二種電路在各種書刊上介紹得比較多， 這里不再分析。

1.5 儀用放大器

由于各種傳感器輸出的信號(hào)一般比較微弱，所以要用高精度的儀用放大器對(duì)微小電平 的直流信號(hào)進(jìn)行放大，儀用放大器由減法器拓?fù)涠鴣淼?，利用了同相輸入端高阻抗的?yōu)勢(shì)。

1.6 濾波器

由集成運(yùn)放可以組成一階濾波器和二階濾波器，其中一階濾波器有20dB每倍頻的幅頻特 性，而二階濾波器有40dB每倍頻的幅頻特性。為了阻擋由于虛地引起的直流電平，在運(yùn)放的輸入端 串入了輸入電容Cin，為了不影響電路的幅頻特性，要求這個(gè)電容是C1的100倍以上，如果濾波器還 具有放大作用，則這個(gè)電容應(yīng)是C1的1000倍以上，同時(shí)，濾波器的輸出都包含了Vcc/2的直流偏置，如果電路是最后一級(jí)，那么就必須串入輸出電容。

1.7 方波、矩形波信號(hào)發(fā)生器

由集成運(yùn)放構(gòu)成的方波信號(hào)發(fā)生器電路這里的集成運(yùn)放器作電壓比較器。雙向穩(wěn)壓管VDz 的穩(wěn)定電壓為士Uz 。

1.8 恒流源電路的設(shè)計(jì)

該恒流源電路可以設(shè)計(jì)出其他電流的恒流源，其基本思路就是：所有的電阻都需要采用高精度電阻，且阻值一致，用輸入的參考電壓(用專門的參考電壓芯片)比上阻值，就是獲得的輸出電流。但在實(shí)際使用中，為了保護(hù)恒流源電路，一般會(huì)在輸出端串一只二極管和一只電阻，這樣做的好處第一是防止外界的干擾會(huì)進(jìn)入恒流源電路，導(dǎo)致恒流源電路的損壞，二是可以防止外界負(fù)載短路時(shí)，不至于對(duì)恒流源電路造成損壞。

1.9 熱電阻測(cè)量電路

電路是典型的熱電阻 / 電偶的測(cè)量電路，其測(cè)量思路為：將 1-10mA 的恒流源加于負(fù)載，將會(huì)在負(fù)載上產(chǎn)生一定的電壓，將該電壓進(jìn)行有源濾波處理，處理后在進(jìn)行信號(hào)的調(diào)整(信號(hào)放大或衰減)，最后將信號(hào)送入 ADC 接口。該電路應(yīng)用時(shí)，要注意在輸入端施加保護(hù)，可以并 TVS，但要注意節(jié)電容對(duì)測(cè)量精度的影響。

在集成電路的輸入與輸出接入不同的反饋網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)不同用途的電路，例如利用集成運(yùn)算放大器可非常方便的完成信號(hào)放大、信號(hào)運(yùn)算(加、減、乘、除、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、平方、開方等)、信號(hào)的處理(濾波、調(diào)制)以及波形的產(chǎn)生和變換。集成運(yùn)算放大器的種類非常多，可適用于不同的場(chǎng)合.運(yùn)算放大器在電路中發(fā)揮重要的作用，其應(yīng)用已經(jīng)延伸到汽車電子、通信、消費(fèi)等各個(gè)領(lǐng)域，并將在支持未來技術(shù)方面扮演重要角色。在運(yùn)算放大器的實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)工程師經(jīng)常遇到諸如選型、供電電路設(shè)計(jì)、偏置電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)等方面的問題。