運算放大器類型分析和經典電路分享

　　我將在實際工作中我經常運用到的運放放大器電路推薦給大家;其應用領域已經延伸到汽車電子、通信、消費等各個領域，並將在未來技術方面扮演重要角色。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201809/391847.htm

　　首先運算放大器其按參數可分為如下幾種：

　　通用型運算放大器：

　　主要特點是價格低廉、產品量大面廣，其性能指標能適合於一般性使用。

　　低溫漂型運算放大器：

　　在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中，總是希望運算放大器的失調電壓要小且不隨溫度的變化而變化。

　　高阻型運算放大器：

　　特點是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小，一般rid>1GΩ～1TΩ，IB為幾皮安到幾十皮安。

　　高速型運算放大器：

　　主要特點是具有高的轉換速率和寬的頻率響應。

　　低功耗型運算放大器：

　　由於電子電路集成化的最大優點是能使複雜電路小型輕便，所以隨著可攜式儀器應用範圍的擴大，必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器相適用。

　　高壓大功率型運算放大器：運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。

　　可編程控制運算放大器：

　　在儀器儀表得使用過程中都會涉及到量程得問題.為了得到固定電壓得輸出，就必須改變運算放大器得放大倍數。

　　我們關鍵的幾個關鍵參數問題!

　　1.低功耗的需求?

　　2.低噪聲的需求?

　　3.高精度的需求?(較低的失調電壓)

　　4.高速的需求?(運放的帶寬高，跟運放的帶寬要求相關)

　　5.壓擺率的需求?(1V/uS以上)跟運放的帶寬相關，速率高—壓擺率高!

　　6.幾個通道的需求?(單通道或雙通道)

　　7.是否需要軌對軌?(信號的失真性小，信號可滿擺幅輸出!)

　　8.失調電壓的需求?(是否5mV以內)

　　9.通用運放主要指標

　　GBW在1MHz左右

　　失調電壓 > 5mV

　　壓擺率為1V/?S以上

　　Railto Rail概念

　　A.輸入失調電壓VOS(input offsetvoltage)輸入電壓為零時，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調電壓。是表徵運放內部電路對稱性的指標。

　　說明：失調電壓越低，運放性能指標就越高，其內部的對稱性指標就越好。

　　B.壓擺率SR(Slew rate)其特徵參數數據越高運放的性能也越優越。表徵其工作時的響應速度，輸出電壓的響應速度能快速跟蹤輸入電壓的性能指標。

　　說明：壓擺率越高越好，其輸出電壓的響應速度會越快。

　　C.電壓/電流噪聲eN(@1KHz)(Voltage Noise)其特徵參數越大越好。進行運算放大時其背景噪聲的幹擾會越小。

　　說明：電壓/電流的噪聲電壓越小越好。其輸出放大的背景噪聲就越小。有用信號更容易取得。

　　D.諧波失真THD(total harmonic distortion)其百分數越低越好。表徵其輸出信號對比輸入信號的失真度情況。

　　說明：THD值越低越好，表明其輸出波形的相似度等級。

　　常用OP-運放放大器電路設計應用如下：

　　1.InverterAmp.反相位放大電路：

　　放大倍數為Av=R2/R1但是需考慮規格之Gain-Bandwidth數值。

　　R3=R4提供1/2電源偏壓

　　C3為電源去耦合濾波

　　C1，C2輸入及輸出端隔直流

　　此時輸出端信號相位與輸入端相反

　　2、Non-inverterAmp.同相位放大電路：

　　放大倍數為Av=R2/R1

　　R3=R4提供1/2電源偏壓

　　C1，C2，C3為隔直流

　　此時輸出端信號相位與輸入端相同

　　3、Voltagefollower緩衝放大電路：

　　O/P輸出端電位與I/P輸入端電位相同

　　單雙電源皆可工作

　　4、Comparator比較器電路：

　　I/P電壓高於Ref時O/P輸出端為Logic低電位

　　I/P電壓低於Ref時O/P輸出端為Logic高電位

　　R2=100*R1用以消除Hysteresis狀態，即為強化O/P輸出端，Logic高低電位差距，以提高比較器的靈敏度

　　(R1=10K，R2=1M)

　　單雙電源皆可工作

　　5、Square-waveoscillator方塊波震蕩電路：

　　R2=R3=R4=100K

　　R1=100K，C1=0.01uF

　　Freq=1/(2π*R1*C1)

　　6、Pulsegenerator脈波產生器電路：

　　R2=R3=R4=100K

　　R1=30K，C1=0.01uF，R5=150K

　　O/P輸出端OnCycle=1/(2π*R5*C1)

　　O/P輸出端OffCycle=1/(2π*R1*C1)

　　7、Activelow-passfilter有源低通濾波器電路：

　　R1=R2=16K

　　R3=R4=100K

　　C1=C2=0.01uF

　　放大倍數Av=R4/(R3+R4)

　　Freq=1KHz

　　8、Activeband-passfilter有源帶通濾波器電路：

　　R7=R8=100K，C3=10uF

　　R1=R2=390K，C1=C2=0.01uF

　　R3=620，R4=620K

　　Freq=1KHz，Q=25

　　9、High-passfilter高通濾波器電路：

　　C1=2*C2=0.02uF，C2=0.01uF

　　R1=R2=110K

　　6dBLow-cutFreq=100Hz

　　10、Adj.Q-notchfilter頻寬可調型濾波器電路：

　　R1=R2=2*R3

　　C1=C2=C3/2

　　Freq=1/(2π*R1*C1)

　　VR1調整負回授量，越大則Q值越低。(表示頻帶變寬，但是衰減值相對減少。)

　　R1，R2，R3，C1，C2，C3為Twin-Tfilter結構。

　　11、Wien-bridgeSine-waveOscillator文橋正弦波震蕩電路：

　　R1=R2，C1=C2

　　R3與D1，D2Zener產生定點壓負回授

　　Freq=1/(2π*R1*C1)

　　D1與D2可使用Lamp效果更佳(產生阻抗負變化係數)

　　12、Peakdetector峰值檢知器電路：(範例均為正峰值檢知)

　　本電路僅提供思維參考用(右方電路具放大功能)

　　Eo=Ei*(R4+R3)/R3

　　S1為連續取樣開關，因應峰值不斷的變化。

　　13、Positive-peakdetector正峰值檢知器電路：

　　R1=1K，R2=1M，C1=10uF

　　只有在I/P電位高於OP-端電位時，才能使Q1導通，O/P電位繼續升高.

　　正峰值必須低於電源正值，所得數據為最高值。

　　14、Negative-peakdetector負峰值檢知器電路：

　　R1=1M，C1=10uF

　　只有在I/P電位低於OP-端電位時，O/P電位繼續降低.

　　負峰值必須高於電源負值，所得數據為最高值。

　　15、RMS(Absolutevalue)detector絕對值檢知器電路：

　　不論I/P端極性為何，皆可由O/P端輸出，若後端再接上正峰值檢知器電路，即可取得RMS數值。