运算放大器怎么使用 运算放大器的作用和工作原理介绍

运算放大器(简称“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。

运算放大器是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出(DifferenTIal-in, single-ended output)的高增益(gain)电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。

通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端(inverTIng input node)连接，形成一负反馈(negaTIve feedback)组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈(positive feedback)，相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。

开环回路运算放大器如图1-2，当一个理想运算放大器采用开回路的方式工作时，其输出与输入电压的关系式如下：

Vout = ( V+ -V-) * Aog

其中Aog代表运算放大器的开环回路差动增益(open-loop differential gai由于运算放大器的开环回路增益非常高，因此就算输入端的差动讯号很小，仍然会让输出讯号「饱和」(saturation)，导致非线性的失真出现。因此运算放大器很少以开环回路出现在电路系统中，少数的例外是用运算放大器做比较器(comparator)，比较器的输出通常为逻辑准位元的「0」与。

闭环负反馈

将运算放大器的反向输入端与输出端连接起来，放大器电路就处在负反馈组态的状况，此时通常可以将电路简单地称为闭环放大器。闭环放大器依据输入讯号进入放大器的端点，又可分为反相(inverting)放大器与非反相(non-inverting)放大器两种。

反相闭环放大器如图1-3。假设这个闭环放大器使用理想的运算放大器，则因为其开环增益为无限大，所以运算放大器的两输入端为虚接地(virtual ground)，其输出与输入电压的关系式如下：

Vout = -(Rf / Rin) * Vin

MCP6004T-I/SL 特征

提供 SC-70-5 和 SOT-23-5 封装

1 MHz 增益带宽积 (典型值)

轨到轨输入 / 输出

供电电压：1.8V 至 5.5V

供电电流：IQ = 100 A (典型值)

90° 相位容限 (典型值)

温度范围：

- 工业级：-40°C 至 +85°C

- 扩展级：-40°C 至 +125°C

提供单运放、双运放和四运放封装

MCP6004T-I/SL应用

汽车

便携式设备

光电二极管放大器

模拟滤波器

笔记本电脑和 PDA

电池供电系统

MCP6004T-I/SL工具支持

放大器类型：通用

电路数：4

输出类型：满摆幅

压摆率：0.6 V/?s

增益带宽积：1MHz

电流-输入偏置：1pA

电压-输入失调：4.5mV

电流-电源：100?A

电流-输出/通道：23mA

电压-电源，单/双(±)：1.8 V ~ 6 V

工作温度：-40°C ~ 85°C

安装类型：表面贴装

封装/外壳：14-SOIC