运算放大器

什么是运算放大器？

运算放大器是电路的基本组成部分模拟电子电路。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。

5运放的理想特性:

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，没有任何电流从电源泄漏到输入。但是在大多数运放中会有少量的皮安电流泄漏。

3.输出阻抗

理想的运放应该是零输出阻抗，没有任何内阻。这样它就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，运放的输出应为零。但是在大多数运放中，当关断时输出不会为零，但会有一分钟电压从它。

OPAMP销配置:

在一个典型的运放中有8个引脚。这些都是

Pin1 -偏移Null

PIN2 - 反相输入INV

Pin3 -非逆变输入非inv

Pin4 -接地-负电源

Pin5 -偏移Null

Pin6 -输出

PIN7 - 正电源

PIN8 - 闪光灯

Opamps中的4种增益：

电压增益-电压输入和电压输出

电流增益-输入电流和输出电流

跨导-输入电压和输出电流

跨电阻-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。

关于运算放大器工作的视频

通常，它是一个双电源放大器，它很容易配置为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。一个额外的，1f电容被添加到非反相输入，以减少由配置造成的噪声。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

运算放大器放大的输出信号就是两个输入信号之间的差值。

上图显示的是简单的运放连接。如果两个输入电压相同，运放将取两个电压之间的差值，结果为0。运算放大器将这个乘以它的增益，1,000,000，所以输出电压是0。当一个输入电压为2伏，另一个输入电压为1伏时，运放将取其差并乘以增益。这是1伏x 1,000,000。但是这个增益是非常高的，所以为了降低增益，从输出到输入的反馈通常是通过一个电阻来完成的。

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：

上面所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。当输入信号正或负移动时，输出将保持同相，并使反相输入的电压与非反相输入的电压相同。在这种情况下，电压增益总是高于1，所以(1+R2/R1)。

2。电压跟随器

上面的电路是一个电压跟随器。当输入电压改变时，输出和反相输入的变化是相同的。

3。比较器

运算放大器比较施加在一个输入端的电压与施加在另一个输入端的电压。电压之间的任何差异，如果很小，就会使运放进入饱和状态。当提供给两个输入端的电压大小相同、极性相同时，运放输出为0Volts。

一个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，即使需要验证兼容性。

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用作比较器，与反相和非反相端子连接，并在它们上连接一些电位器和仪表，在输出端和输出端连接一个电压表导致输出。比较器的基本公式是，当' + '大于' - '时，输出为高(1)，否则输出为零。当负输入的电压低于参考电压时，输出高;当负输入高于正输入的电压时，输出低。

3 opamps的要求：

1.偏移量调零

即使输入电压相同，大多数OPAMP在输出端都有一个偏置电压。为了使输出电压为零，使用了偏置零方法。在大多数运算放大器中，由于其固有的特性和输入偏置安排中的不匹配，会有一个小的偏移。因此，即使输入信号为零，在某些运算放大器的输出端也有一个小的输出电压。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。这就是所谓的输入偏置电压。为了消除偏移或使偏移为空，大多数运算放大器有两个引脚以使偏移为空。为此，应该在引脚1和5之间连接一个典型值为100K的Pot或Preset，并将其雨刷连接到地面。通过调整预置，输出可设置为零电压。

2。闪光或相位补偿

运算放大器有时可能变得不稳定，为了使它们在整个频带内稳定，通常在其频闪引脚8和引脚1之间连接一个电容。通常47pF的磁盘电容器被添加相位补偿这样OpAmp才能保持稳定。如果OpAmp用作敏感放大器，这是最重要的。

3。反馈

如你所知，运算放大器有非常高的放大水平通常在1000000倍左右。假设运算放大器有10,000增益，那么运算放大器将放大其非反相输入(V+)和反相输入(V-)的电压差。输出电压V输出是
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增加一个电阻将大大降低增益。通过将输出电压的一小部分加到反相输入可以大大降低放大。

根据前面的方程，V out = 10,000 x (V+ - V-)。但是这里增加了一个反馈电阻。这里V+ = Vin, V- = R1。R1+R2 x V。因此Vout等于10,000 x (Vin - R1.R1+R2xVout)。所以V out = R1+R2。R1x Vin

负面的反馈:

在这里，运放的输出连接到它的逆变(-)输入，从而输出反馈到输入，以达到平衡。因此，非反相(+)输入端的输入信号将反映在输出端。带负反馈的运算放大器将驱动其输出到必要的水平，因此其反相和非反相输入之间的电压差将几乎为零。

正面反馈：

这里输出电压反馈到非反相(+)输入。输入信号被馈送到逆变输入。在正反馈设计中，如果反相输入连接到地，那么运放的输出电压将取决于非反相输入电压的大小和极性。当输入电压为正时，运放的输出将是正的，这个正的电压将被馈送到非反相输入，从而产生一个完全正的输出。如果输入电压为负，则情况将相反。

运算放大器的应用——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CD和DVD播放机不需要前置放大器。它们需要音量控制和源选择器。通过使用开关控制和无源音量，我们可以避免前置放大器。

让我们来简要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。

音频功率放大器技术条件

• 最大输出功率:

输出电压与负载无关，无论是小信号还是大信号。施加在负载上的给定电压产生的电流是额定电压的两倍。因此，两倍的电力将被交付。额定功率是连续的平均正弦波功率，因此功率可以通过使用一个正弦波，其均方根电压是长期测量的。

• 频率响应：

频率响应必须扩展全音频频带20hz至20khz。频率响应公差为±3db。指定带宽的传统方法是放大器从公称的0db降低3db。

• 噪声:

在使用高频功率放大器时，功率放大器应产生低噪声。噪声参数可以是加权的，也可以是不加权的。非加权噪声将被指定超过20khz带宽。基于耳朵的灵敏度考虑加权噪声规范。加权噪声测量往往能减弱高频噪声，因此加权噪声测量比非加权噪声测量好得多。

• 失真:

总谐波失真是在不同频率下通常规定的常见失真。这将在功率放大器驱动负载阻抗给出的功率水平上指定。