集成電路是采用專門的制造工藝，在半導(dǎo)體單晶硅上，把晶體管、場效應(yīng)管、二極管、電阻和電容等元器件以及它們之間的連線所組成的電路制作在一起，使其具有特定功能的芯片。
1.組成
集成運放由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四部分構(gòu)成。
①輸入級
輸入級又稱前置級，通常是一個雙端輸入的高性能差分放大電路。一般要求輸入阻抗高，差模放大倍數(shù)大，抑制共模信號能力強，靜態(tài)電流小，對整個集成運放的性能參數(shù)至關(guān)重要。
②中間級
中間級是集成運放的主放大器，其作用是使集成運放具有較強的放大能力，多采用共射(晶體管)(或共源(MOS管))放大電路，其電壓放大倍數(shù)可達(dá)幾千倍。
③輸出級
輸出級具有輸出電壓線性范圍寬、輸出阻抗小(即帶載能力強)、非線性失真小等特點，通常采用互補輸出電路。
④偏置電路
偏置電路用于設(shè)置集成運放各級放大電路的靜態(tài)工作點。
2.特點
①開環(huán)差模放大倍數(shù)(增益)超級大
②差模輸入電阻超級大
③輸出電阻超級小
3.用途
1.加減乘除 2.積分/微分 3.電壓跟隨器
4.電壓比較器 5.同向/反向放大器 6.差分放大器
7、I/V轉(zhuǎn)換 8、精密電流源 9、波形發(fā)生器
4.工作原理
信號輸入：
當(dāng)輸入信號從 “-” 端口輸入放大器時，輸出端的輸出信號與輸入信號反相;
當(dāng)輸入信號從 “+” 端口輸入放大器時，輸出端的輸出信號與輸入信號同相;
當(dāng)兩個輸入端口同時輸入信號時，運算放大器實現(xiàn)減數(shù)運算，輸出信號與較大的一方同相。
理想運放：
一個理想的運算放大器必須具備下列特性(這些東西是理論東西，就算不懂這些名詞，也不影響后面我們會使用運放)：
無限大的輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無限大的開環(huán)回路增益、無限大的共模排斥比的部分、無限大的頻寬。
線性區(qū)：Vout = 開環(huán)增益* ( Vin+ - Vin-) ，
開環(huán)增益為差模開環(huán)放大倍數(shù)，非常高，可達(dá)幾十萬倍，因此，集成運放的線性區(qū)非常窄。
假如運放的正輸入端的電壓高于負(fù)輸入端的電壓 ，即便只高一點點，由于開環(huán)增益無限大，所以他還是會產(chǎn)生他能夠輸出的最大正電壓 。
相反的，假如運放的正輸入端的電壓低于負(fù)輸入端的電壓 ，所以他還是會產(chǎn)生他能夠輸出的最大負(fù)電壓。
非線性區(qū)：輸出電壓要么Uom，要么?Uom，達(dá)到飽和，一般用于比較器。
電流流向
運放的輸入端是沒有電流流入或者流出的，但是輸出端是可以經(jīng)過電流的! 因為他有著無限大的輸入阻抗。
輸出端的電流流向如下圖所示
(電流通過正電源流向輸出，或者通過輸出流向負(fù)電源)
輸出端的這些電流是由運放的供電端提供的，
為什么運放的輸出最大值不可能超過供電電源，輸出的最小值不可能低于負(fù)電源
( 電流是從電壓高的地方流向電壓低的地方 )。
5.單電源供電和雙電源供電
最開始運放都是雙電源供電，一個正電源一個負(fù)電源且絕對值相同。應(yīng)變便攜設(shè)備低功耗的需求，減少電源個數(shù)降低電源電壓的節(jié)能需求。
總結(jié)：單的都能用雙的，雙的用單的會有問題。
1：在放大直流信號時
如果采用雙電源運放，則選擇雙電源供電。 如果采用單電源運放，則單電源供電或雙電源供電都可以正常工作。
2：在放大交流信號時
無論是單電源運放還是雙電源運放，采用正負(fù)雙電源供電都可以正常工作; 對于單電源運放，表現(xiàn)為無法對信號的負(fù)半周放大，要采用單電源，就需要所謂的“偏置”。
區(qū)別
雙電源的總動態(tài)范圍、輸出電壓/電流、精度、負(fù)載抗干擾性優(yōu)于單電源運放。
a)供電電壓的區(qū)別
b)單電源供電的同向輸入放大器要求輸入電壓不能為負(fù)
c)單電源供電的反向輸入放大器要求輸入電壓不能為正
d)單電源供電的運放要放大交流信號必須提供合適的偏置電壓。
第一張圖是一個電壓型運放，電流信號轉(zhuǎn)電壓信號，在這個電路中運放的虛短虛斷是否還成立，左側(cè)是一個電流源，如果虛短虛斷成立，運放的兩個引腳電壓都是0，但是電流源又會在電容上產(chǎn)生壓降，又產(chǎn)生矛盾，這種情況下給如何分析輸入輸出的數(shù)量關(guān)系?
第二張圖是一個電流型運放，雖然說電流型運放從正輸入端看進(jìn)去阻抗是有限的，但是該電流型運放正端接地，在這種電流型運放的電路中是否滿足虛短虛斷條件，如果滿足那是否又和上面一個一樣又產(chǎn)生了矛盾，電流源在電容上產(chǎn)生壓降，運放兩端電壓又相等。
下載文檔
