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集成運放知多少?

2020/08/06
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我們將輸入信號是輸出信號運算結果的集成電路稱為集成運算放大器。

集成運放主要有輸入級,中間運算級、輸出級和偏置電路四個部分組成;一般情況下,輸入級采用差動放大器電路來決定整個集成運放的輸入阻抗共模抑制比、零點偏移、信噪比頻率響應等等。中間級主要作用就是提高運算集成的電壓增益;輸出級采用射級輸出器電路,決定集成運放的輸出阻抗和輸出功率;偏置電路采用一般采用不同形式的電源電路來為各級提供穩(wěn)定的偏置電流。

我們使用的運放按照用途可分為:通用型和專用型兩類,通用型集成運放又可以分為低增益,中增益和高增益三大類,我們日常為了方便稱為通用 I 型,通用 II 型和通用 III 型集成運放。而專用型集成可分為低功耗型、高輸入阻抗型、高速型、電流型、跨導型及程控型集成運放。
如果按照集成運放的個數,我們可以分為:單運放,雙運放及四運放。
集成運放圖示如下所示:? ??

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從上圖,我們很容易看到集成運放有兩個輸入端,一個輸出端。兩個輸入端分別為 U- 和 U+。如果輸入 Ui 經過 U- 端輸入時,輸出信號 Uo 和輸出信號 Ui 相位相反,所以 U- 被我們稱為反向輸出端;如果輸入端為 U+,那么輸入端 Uo 與輸入端 U+的相位相同,所以我們稱 U+為同向輸入端。

集成運放除了兩個輸入端和一個輸出端外,還有正負電源端,有的還有接地端,調零端,補償端等等,下表為集成運放常用引腳功能表:

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除了了解集成的基本功能外,對于工程師來說比較主要的還是參數;集成運放的參數主要包括:極限參數,直流參數和交流參數三大類。

極限參數

最高電源電壓是指加到集成運放上的最大允許安全電源電壓,一般的集成使用的是+15V 直流電壓,但是現在大部分集成都可以在較寬的電壓范圍內工作最低的可以在 1V,最高的也可達到 40V。

功耗指的是運放在規(guī)定的溫度范圍內工作時,可安全耗散的功率我們稱之為功耗,同一個型號的集成運放會因為封裝形式不同而導致功耗不同,我們常見的封裝中,陶瓷封裝可允許的功耗最大,接著是金屬類封裝,功耗最小的是塑料封裝。

我們的運放工作時還要考慮溫度,根據工作溫度,我們可以將產品分為 3 類,軍需品溫度范圍為 -55°C~+125°C;工業(yè)級別溫度范圍 -25°C~+85°C;民用級別溫度范圍 0°C~+70°C 之間。

其中極限參數還包含:差動輸入電壓;共模輸入電壓;輸入短路時間;引線溫度;儲存溫度等等,這里就不一一介紹。

直流參數

直流參數包含:輸入失調電壓;輸入失調電壓溫度系數;輸入偏置電流;輸入失調電流等參數。

交流參數

交流參數包含:開環(huán)寬帶;單位增益帶寬 BW;增益帶寬積 GBW;電壓轉換速率;最大功率帶寬;瞬態(tài)響應時間;建立時間等參數。

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公眾號開關電源解析主筆,開關電源工程師,從事電源行業(yè)8年,擅長高功率工業(yè)電源的設計調試,主要關注領域為集成電路,數字電路,人工智能電源等等,目前專注于手機充電器和液晶顯示器的領域,希望分享自己的電源知識,為想要從事電源行業(yè)的人才提供一個敲門磚。