运算放大器

什么是运算放大器？

运算放大器是模拟电子电路。它们是具有DC放大器的所有特性的线性设备。我们可以使用外部电阻或电容到运算放大器是许多不同的方式，使它们具有不同形式的放大器，如反相放大器，非反相放大器，电压跟随器，比较器，差分放大器，求放大器，集成器等.Opamps可能是单个，Dual，四边等驱动器如CA3130，CA3140，TL0 71，LM311等具有出色的输入电流和电压。除其他码头外，理想的运算放大器还有三个重要的终端。输入端子是反相输入和非反相输入。第三端是可以吸收和源电流和电压的输出。输出信号是放大器增益乘以输入信号的值。

运放的5个理想特性:

1.开环增益

开环增益是运算放大器的增益，而没有正或负面反馈。理想的运算放大器应具有无限的开环增益，但通常在20,000和2,00000之间。

2.输入阻抗

它是输入电压与输入电流的比值。它应该是无限的，没有任何电流泄漏从电源到输入。但是在大多数运放中都会有一些微安电流泄漏。

3.输出阻抗

理想的运放应该有零输出阻抗，没有任何内阻。以便它能向连接到输出端的负载提供全电流。

4.频带宽度

理想的运算放大器应具有无限的频率响应，使得它可以从DC信号放大到最高AC频率的任何频率。但大多数运算放大器的带宽有限。

5.偏移

当输入电压差为零时，运算放大器的输出应该为零。但在大多数运放中，关断时输出不会为零，而是会有一分钟的电压。

OPAMP销配置:

一个典型的运放有8个引脚。这些都是

Pin1 -偏移量为空

PIN2 - 反相输入INV

Pin3 -非反相输入

Pin4 -接地负电源

Pin5 -偏移量为空

Pin6 -输出

PIN7 - 正电源

PIN8 - 闪光灯

Opamps中的4种增益：

电压增益-输入电压和输出电压

电流增益-电流输入和电流输出

跨导-输入电压和输出电流

反式电阻-输入电流和输出电压

运算放大器的工作：

在这里，我们使用了LM358的运算放大器。通常必须对偏置的非反相输入，反相输入是真实放大器;将其连接到60k Resistrist的反馈从输出到输入。resist 10k与电容器串联连接，电源提供1V正弦波，现在我们将看到R2 / R1 = 60k / 10k = 6增益的增益如何控制，然后输出为6V。如果我们将增益更改为40，则输出为4V的正弦波。

运算放大器工作的视频

通常，它是一个双电源放大器，它很容易配置到一个单一的电源使用电阻网络。,电阻器R3和R4的电压在非反相输入电源电压的一半,也会导致输出电压是电源电压的一半形成一种偏压抵制R3和R4可以是任何值从1 k到100 k,但是在所有情况下,他们应该是平等的。在非反相输入端增加了一个额外的1f电容，以减少由配置引起的噪声。这种配置要求使用耦合电容作为输入和输出。

3 OPAMP应用程序:

1.放大

运算放大器的放大输出信号是两个输入信号之间的区别。

上图显示的是运放简单连接。如果两个输入端电压相同，运算放大器将取两个电压之差为0。运算放大器将它与增益一百万相乘，所以输出电压为0。当一个输入电压为2伏，另一个输入电压为1伏时，运算放大器将取其差值并与增益相乘。那就是1伏x 1,000,000。但是这个增益非常高，所以为了降低增益，从输出到输入的反馈通常通过一个电阻来完成。

反相放大器:

上面所示的电路是反相放大器，其中非反相输入连接到地面。两个电阻器R1和R2以这样的方式连接在电路中，在R2返回到反相输入的同时R1馈送输入信号。这里当输入信号为正为负时，输出将为负，反之亦然。相对于输入的输出处的电压变化取决于电阻器R1和R2的比率。R1选择为1K和R2为10K。如果输入接收1伏，则将有1 mA电流通过R1，输出必须变为-10伏，以便在通过R2提供1 mA电流并在反相输入处保持零电压。因此电压增益是R2 / R1。这是10k / 1k = 10

非反相放大器：

上面显示的电路是一个非反相放大器。这里，非反相输入接收信号，而反相输入连接在R2和R1之间。当输入信号移动为正或负时，输出将是同相的，并使反相输入端电压与非反相输入端电压相同。在这种情况下，电压增益总是大于1，所以(1+R2/R1)。

2。电压跟随器

上面的电路是电压跟随器。这里它提供高输入阻抗，低输出阻抗。当输入电压变化时，输出和反相输入的变化相等。

3。比较器

运算放大器比较施加在一个输入端的电压和施加在另一个输入端的电压。电压之间的任何差别，即使很小，也会使运放饱和。当输入端电压大小相同，极性相同时，运算放大器输出为0伏。

比较器产生有限的输出电压，可以很容易地与数字逻辑接口，即使兼容性需要验证。

运算放大器的视频作为比较器电路图

这里我们有一个运放作为比较器，有反相端子和非反相端子，并连接了一些电位差和表，在输出和电压表导致输出。comparator的基本公式是，当' + '大于' - '时，输出为高(1)，否则输出为零。当负输入端的电压低于参考电压时，输出高;当负输入端的电压高于正输入端的电压时，输出低。

3 opamps的要求：

1.偏移量调零

即使输入电压相同，大部分运算放大器在输出处也有偏移电压。为了使输出电压为零，使用了偏移置零法。在大多数运放中，由于它们的固有特性和输入偏置安排的不匹配，都有一个小的偏移量。因此，即使输入信号为零，一些运放的输出电压也很小。这个缺点可以通过向输入端提供一个小的偏置电压来纠正。这被称为输入偏置电压。为了移除偏移量或置空偏移量，大多数运算放大器都有两个引脚来使偏移量置空。为此，应该在引脚1和5之间连接一个典型值为100K的锅或预设，并将其刮水器连接到地面。通过调节预置，可将输出电压设置为零。

2。闪光或相位补偿

运放有时会变得不稳定，为了使运放在整个频带内保持稳定，通常在运放的频闪引脚8和引脚1之间连接一个Cap。通常一个47pF的圆盘电容器是为相位补偿这样运算放大器就会保持稳定。如果运放用作灵敏放大器，这一点是最重要的。

3。反馈

如你所知，运算放大器有非常高的放大倍数，通常在1000倍左右。假设运放有10000增益，那么运放将放大其非反相输入(V+)和反相输入(V-)的电压差。所以输出电压vout是
10000 x (V+ - V-)

在图中，信号被施加到非反相输入，并且在反相输入中连接到输出。所以V + = v In和V- = Vout。因此Vout = 10,000 x（Vin - Vout）。因此，输出电压几乎等于输入电压。

现在让我们看看反馈是如何工作的。简单地在反相输入和输出之间加一个电阻器就会大大降低增益。把输出电压的一小部分加到反相输入可以大大减小放大。

如前所述，V out = 10,000 x (V+ - V-)。但是这里加了一个反馈电阻。这里V+是Vin V-是R1。R1+R2 xv。因此Vout等于10,000 x (Vin - r1 +R2xVout)。所以vout = R1+R2。R1x Vin

负面的反馈:

在这里，运放的输出连接到它的反(-)输入端，因此输出反馈到输入端以达到平衡。因此，非反相(+)输入端的输入信号将反射到输出端。带负反馈的运放将驱动其输出到必要的电平，因此其反相和非反相输入之间的电压差几乎为零。

正面反馈：

这里输出电压反馈到非反相(+)输入。输入信号被输入到反相输入端。在正反馈设计中，如果反相输入端接地，则运放的输出电压将取决于非反相输入端电压的大小和极性。当输入电压为正时，运算放大器的输出将为正，并且这个正电压将被馈送到非反相的输入端，从而产生完全正的输出。如果输入电压是负的，那么条件就会颠倒过来。

运算放大器的一种应用——音频前置放大器

过滤器和预放大器：

功率放大器在前置放大器之后，在扬声器之前。现代的CD和DVD播放器不需要前置放大器。他们需要音量控制和源选择器。通过使用开关控制和被动音量，我们可以避免前置放大器。

让我们简单介绍一下音频功率放大器

功率放大器是一种组件，可以通过将低电平信号转换为大信号来驱动扬声器。功率放大器的工作产生相对高的电压和高电流。通常，电压增益范围在20至30之间。功率放大器具有非常低的输出电阻。

音频功率放大器的规范

• 最大输出功率:

输出电压与负载无关，适用于大小信号。施加在负载上的给定电压会产生两倍的电流。因此，将提供两倍的电力。额定功率是连续的平均正弦波功率，因此可以通过长期测量其均方根电压的正弦波来测量功率。

• 频率响应：

频率响应必须将全音频带20赫兹扩展到20 KHz。频率响应的公差为±3db。规定带宽的传统方法是将放大器的功率从0分贝降低3db。

• 噪声:

当功率放大器使用高频时，功率放大器应该产生低噪声。噪声参数可以是加权的，也可以是不加权的。未加权的噪音将指定超过20 khz带宽。基于耳朵的灵敏度，将考虑加权噪声规范。加权噪声测量倾向于衰减较高频率的噪声，因此加权噪声测量比非加权噪声测量要好得多。

• 失真:

总谐波失真是通常在不同频率下规定的常见失真。这将在功率放大器驱动负载阻抗给出的功率电平上指定。