集成運算放大器設計

集成電路按功能劃分，可分為數字和模擬兩大類(lèi)。模擬集成電路用于模擬信號的產(chǎn)生和處理，其種類(lèi)繁多，包括集成運算放大器、集成模擬乘法器、集成鎖相環(huán)、集成功率放大器、集成穩壓電源、集成寬帶放大器、集成數模和模數轉換電路等。其中集成運放是技術(shù)功能的通用性最大、應用最廣泛、以展最快、品種與數量最多的一種線(xiàn)性集成電路。

集成運放裨上是一種高增益直流放大、直流放大器既能放大變化極其緩慢的直流信號，下限頻率可到零；又能放大交流信號，上限頻率與普通放大器一樣，受限于電路中的電容或電感等電抗性元器件。集成運放和外部反饋網(wǎng)絡(luò )相配置后，能夠在它的輸出和輸入之間建立起種種特定的函數關(guān)系，故而稱(chēng)它為“運算”放大器。

分析處于線(xiàn)性放大狀態(tài)的理想和實(shí)際運算放大器的基本依據是

U-=U+也稱(chēng)“虛短路”。對于實(shí)際的運算放大器，常常也可據此進(jìn)行近似分析。

（1）反相運算放大器 圖5.2-18所示是運算放大器反相放大組態(tài)電路，通過(guò)反饋元件ZF構成閉環(huán)。理想運算放大器反相放大閉環(huán)增益的基本關(guān)系式

反相輸入端具有地電位，而并沒(méi)有真正接地之“虛地”點(diǎn)。

反相運算放大器的輸入阻抗為z1F=Z

反相放大組態(tài)實(shí)質(zhì)上是電壓并聯(lián)負反饋，具有輸入阻抗和輸出阻抗低的特點(diǎn)。

ZPZ為溫度補償元件，為了確保運算放大處于對稱(chēng)平衡狀態(tài)，應使從反相輸入端和從同相輸入端賂外部看去的等效直流電阻相等，則元件選擇時(shí)應使ZP=ZF//ZZ

如果用不同的電阻、電容網(wǎng)絡(luò )來(lái)構成ZF、ZP，就能得到功能不同的各種反相運算電路。例如反相比例器、加法器、微分器、積分器、有源濾波器和有源校正電路等。下面僅舉反相加法器一例，如圖5.2-19所示電路。

由于反相端為“虛地”，故三個(gè)輸入電壓彼此獨立地通過(guò)自身的輸入回路電阻，轉換成下列各式電流：

由此可見(jiàn)，當運算放大器具有理想特性時(shí)，各相加項的比例因子僅與外電路電阻有關(guān)，適當選擇各電阻阻值，就能得到所需要的比例因子，因此這種加法電路可以達到很高的精度和穩定性。加法運算呈現在各輸入電流在反相端相加。故稱(chēng)反相端為“相加點(diǎn)”，或稱(chēng)“”點(diǎn)。

補償電阻RP用于保證電路具有平衡對稱(chēng)結構，其值應選為RP=R1||R2||R3||RT

由于反相端為“虛地”，故對每個(gè)輸入信號而言，加法器的輸入電阻分別為輸入回路電阻R1、R2、R3。

（2）同相運算放大器 圖5.2-20為運算放大器同相放大組態(tài)。