29种常见的运算放大器-2018-ITADN社区

29种常见的运算放大器-2018

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本书详细介绍了29种常见运算放大器的应用与特性，为工程师及电子爱好者提供深入的技术指导和实用案例分析。包含失调电压在15uV到10mV的选项供您选择。里面详细列出了每种型号的具体参数以及总结参数。

运算放大器的常见图表与公式

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本资料涵盖运算放大器应用中的关键图表和公式，旨在帮助电子工程师及学生深入理解其工作原理和技术细节。我总结了一份关于常用运算放大器的图表和公式，并花费了很长时间才整理完成！现在与大家分享这份资料。

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本资料汇集了多种常用的运算放大器电路图，包括但不限于跟随器、比较器、加法器等。每种电路图都附有详细的参数说明和应用示例，旨在帮助电子工程师快速理解和设计复杂的模拟系统。本段落将详细介绍几种常见的运算放大器（简称“运放”）电路图及其应用。这些内容来自National Semiconductor公司的应用笔记AN-31，发布于1978年。文档中的电路图覆盖了运放的基础应用，包括放大、求和、积分、微分等多种功能。 ### 一、反相放大器反相放大器是运放最常见的配置之一，它通过两个电阻R1和R2来实现信号的放大。其输出电压与输入电压相位相反。电路公式如下： \[ V_{OUT} = -\frac{R_2}{R_1} \cdot V_{IN} \] 其中 \(V_{IN}\) 是输入电压，\(V_{OUT}\) 是输出电压。 ### 二、同相放大器与反相放大器相似，但输出电压与输入电压相位相同。电路结构如下： \[ V_{OUT} = \left(1 + \frac{R_2}{R_1}\right) \cdot V_{IN} \] 这里同样使用了两个电阻R1和R2。 ### 三、差分放大器差分放大器可以放大两个输入信号之间的差值。电路公式如下： \[ V_{OUT} = \frac{R_2}{R_1} \cdot (V_2 - V_1) \] 当 \( R_1=R_3\) 且 \(R_2=R4\)时，计算简化。 ### 四、反相求和放大器反相求和放大器能够将多个输入信号相加并进行放大。电路公式如下： \[ V_{OUT} = -\frac{R_4}{R_1} \cdot (V_1 + V_2 + V_3) \] 每个输入电压通过一个电阻连接到运放的反相输入端。 ### 五、同相求和放大器该电路同样可以将多个输入信号相加，但输出电压与输入电压相位相同。公式如下： \[ V_{OUT} = \left(1 + \frac{R_2}{R_1}\right) \cdot (V_1 + V_2 + V_3) \] ### 六、高输入阻抗反相放大器为了提高输入阻抗，可以采用特殊的电路设计。公式如下： \[ V_{OUT} = -\frac{R_2}{R_1} \cdot V_{IN} \] 这里的关键在于选择合适的源阻抗。 ### 七、高速高输入阻抗反相放大器在需要高速响应的同时保持高输入阻抗的情况下，可以采用以下电路设计： \[ V_{OUT} = -\frac{R_2}{R_1} \cdot V_{IN} \] 这种设计特别适用于对速度有较高要求的应用场景。 ### 八、同相交流放大器主要用于处理交流信号。公式如下： \[ V_{OUT} = \left(1 + \frac{R_2}{R_1}\right) \cdot V_{IN} \] 为了提高输入阻抗，可在输入端增加一个额外的电阻。 ### 九、实用型微分器可以将输入信号的导数转换成输出电压。带宽由 \( R_2\) 和 \( C_1\) 决定： \[ f_c = \frac{1}{2\pi R_2C_1} \] 此外，还需要考虑偏置电流的影响。 ### 十、积分器能够将输入信号积分，并将其转换为输出电压。公式如下： \[ V_{OUT} = -\int_{t_1}^{t_2}\frac{V_IN}{R_1 C_1 } dt \] 带宽由 \( R_1\) 和 \( C_1\) 决定。 ### 十一、电流到电压转换器可以将输入电流转换成相应的输出电压。公式如下： \[ V_{OUT} = I_{IN} \cdot R_1 \] 为了减少偏置电流的影响，通常需要选择适当的 \(R_2\) 值。以上介绍了几种常见的运放电路及其工作原理。这些基本电路是电子工程师必须掌握的基础知识，对于设计更复杂的系统具有重要意义。通过合理选择电阻值和电容值，可以有效地控制电路的增益、带宽以及稳定性，从而满足不同的应用场景需求。

运算放大器-集成运算放大器

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集成运算放大器是一种重要的模拟集成电路，能够执行数学运算如加法、减法和积分等，广泛应用于信号处理、测量仪器及控制系统中。集成运算放大器是一种广泛应用于各类电子设备中的重要模拟集成电路。它具有高增益、低失调电压及温度漂移小等特点，在信号处理、测量仪器以及控制系统中发挥着关键作用。通过外部电路的配置，可以实现多种功能如比例放大、加法与减法运算等数学操作。集成运放通常由输入级（差分对）、中间放大器、输出级和偏置电流源组成。其中输入级负责将微弱信号转换为可处理的形式；而高增益特性则主要依靠内部的多级电压放大结构来实现，能够显著提高电路的整体性能指标。此外，在实际应用过程中还需要注意负载匹配以及电源供应等问题以确保系统稳定可靠地工作。

多种两级CMOS运算放大器的设计

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本项目致力于设计多种结构的两级互补金属氧化物半导体(CMOS)运算放大器，旨在优化信号处理性能，提高电路稳定性与速度。通过创新布局和参数优化，力求在低功耗条件下实现高性能运算放大器的应用需求。单级差分运算放大器（采用电流镜作为负载的差分放大器）、套筒式共源共栅CMOS运算放大器（单级）、折叠共源共栅CMOS运算放大器（单级）、两级CMOS运算放大器、Rail-to-Rail CMOS运算放大器以及Chopper CMOS运算放大器。

一种Rail-to-Rail运算放大器的设计

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本文设计了一种具有轨至轨输入输出特性的运算放大器，通过优化电路结构和元件参数配置，显著提升了器件在低电压下的性能表现与应用范围。摘要：本段落基于SMIC 0.18微米CMOS混合信号工艺设计了一种低功耗轨对轨运算放大器，并使用Spectre仿真器对其各项性能参数进行了仿真分析。该运放采用3.3V电源供电，输入共模电压和输出摆幅均实现了轨对轨特性，在整个共模电压范围内输入级跨导变化仅为15%，直流开环增益达99dB，单位增益带宽为3.2MHz，相位裕量在10pF负载电容下达到59°，功耗低至0.55mW。近年来，随着以电池供电的便携式电子产品广泛应用，降低模拟电路芯片功耗的需求日益迫切。特别是在低压工作条件下，提高运算放大器的信噪比、输入共模电压范围及信号动态输出能力显得尤为重要。

运算放大器电路精选（涵盖多种运放电路）

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本书精心挑选并介绍了多种经典的运算放大器电路设计，内容详尽且实用性强，适合电子工程相关专业的学生及从业人员参考学习。《运放电路集锦》是一份详尽的文档，由国家半导体公司于1978年发布，旨在提供各种基于运算放大器（简称运放）的电路设计与应用实例。这份文档涵盖了从简单到复杂的多种运放电路类型，包括基本放大、驱动以及复杂运算功能等，为电子工程师提供了丰富的资源和灵感。 ### 1. 基本运放电路 #### 反相放大器（Inverting Amplifier）反相放大器是最基础的运放应用之一。它输出电压与输入电压相反，并且其增益由电阻比决定。在该设计中，输入信号通过一个电阻连接到运算放大器的反相端口，而反馈回路则通过另一个电阻回到输出端口。关键公式为：[V_{OUT} = -frac{R_2}{R_1}V_{IN}]。 #### 非反相放大器（Non-Inverting Amplifier）非反向放大器的输出电压与输入电压同方向，增益同样由电阻比决定。在此电路中，输入信号直接连接到运放的正极端口，反馈回路则通过两个串联的电阻来实现稳定性和增益调节。计算公式为：[V_{OUT} = (1 + frac{R_2}{R_1})V_{IN}]。 #### 差分放大器（Difference Amplifier）差动放大器用于处理和增强两输入信号之间的差异，特别适用于噪声抑制或需要比较两个不同源的场景。当电路中的电阻对相等时，即 R1=R3 和 R2=R4 时，输出电压等于两者之差乘以增益因子：[V_{OUT} = frac{R_2}{R_1}(V_2-V_1)]。 ### 2. 复杂运放电路 #### 反相求和放大器（Inverting Summing Amplifier）反向求和放大器能够将多个输入信号加总后以相反的极性输出。每个输入都通过独立电阻连接到运算放大器的负端口，反馈电阻确保系统稳定。 #### 非反相求和放大器（Non-Inverting Summing Amplifier）此电路与上述反向版本相似，但保持了相同的信号方向。设计时需注意各分支中电阻值的一致性以减少误差。 ### 3. 特殊功能运放电路 #### 实用微分器（Practical Differentiator）微分器用于计算输入信号的时间导数，通过电容和特定的电阻组合实现不同频率范围内的精确微分运算。 #### 积分器（Integrator）积分器对输入电压随时间的变化进行累积并输出结果。电路设计需考虑偏置电流的影响以最小化误差积累。 #### 电流转电压转换器（Current-to-Voltage Converter）此电路将电流信号转化为对应的电压，其值与流入的电流成正比，并由一个特定电阻决定比例系数。为减少由于内部泄漏导致的偏差，通常会采取补偿措施来优化性能。 ### 结论《运放电路集锦》不仅详尽介绍了基础运算放大器的应用设计原理，还深入探讨了高速、高精度及特殊功能应用等高级场景下的具体实现方式。对于从事电子工程领域的专业人士来说，《运放电路集锦》是一份不可或缺的参考文献，它帮助工程师们更好地理解和构建满足特定需求的复杂系统和设备。通过对这些丰富内容的学习与实践，工程师可以显著提高其在信号处理项目中的工作效率和技术水平。

这样的内容才舒心！运算放大器常见指标与重要特性

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本文章详细介绍了运算放大器的各种常见指标和关键特性，帮助读者更好地理解和应用这些电子元件。适合工程师和技术爱好者阅读。输入失调电压（Offset Voltage, VOS）定义为在运放开环使用的情况下，在两个输入端之间施加的直流电压使得放大器的直流输出电压为零。优劣范围：1V以下属于极佳，而100V以下是较好的水平；一般而言，理想的失调电压通常只有几十毫伏（mV）。应对策略： - 选择一个具有远小于被测直流量的输入失调电压的运放； - 实施运放调零措施以消除其影响。 - 如果仅关注信号中的交流成分，则可在输入端和输出端加入交流耦合电路来排除该问题。当IB1等于IB2时，通过设置R1等于R2与RF并联的组合可以抵消由电流引起的失调电压。然而，在实践中要完全满足这个条件是相当困难的。

NE5534运算放大器

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NE5534是一款高性能音频运算放大器，以其低失真、高增益和宽带宽著称，广泛应用于音响设备中。 NE5534是一款低噪声高速集成运算放大器，采用正负双电源供电，并具有宽广的电压范围和高压摆率等特点。

LM318运算放大器

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LM318是一款高性能运算放大器，以其快速响应和高增益稳定性著称。适用于多种电子应用，包括音频设备、医疗仪器及工业控制系统中。 ### LM318运算放大器知识点详解 #### 一、概述 LM318是一款高性能且高速的运算放大器，适用于需要宽频带与高转换速率的应用场景。该器件在设计时充分考虑了直流性能优化，并实现了速度方面的显著提升。相比一般的运算放大器，LM318具有更快的响应速度而不会牺牲其直流特性。 #### 二、技术特点 - **小信号带宽**：典型值为15MHz，这使得LM318非常适合用于需要快速响应的模拟电路。 - **转换速率**：最小50V/μs，高转换速率意味着能够处理高频信号。 - **偏置电流**：最大250nA（对于LM118和LM218），较低的偏置电流有助于减少信号失真并提高稳定性。 - **电源电压范围**：可接受±5V至±20V的供电电压，这意味着它可以应用于多种不同的电源环境中。 - **内部频率补偿**：内置的频率补偿简化了电路设计过程，无需外部元件即可正常工作。 - **输入和输出过载保护**：提高了器件的可靠性和耐用性。 - **通用引脚排列**：与标准运算放大器的引脚排列一致，便于替换和集成。 #### 三、内部结构与功能 LM318采用了内置频率补偿的设计，这一特性极大地简化了其在实际应用中的配置。此外，还支持外部频率补偿选项，以便于用户根据具体需求调整性能。例如，在反相放大器中加入前馈补偿可以将转换速率提升至超过150V/μs，并几乎使带宽翻倍；如果不需要最大带宽而追求更高稳定性，则可以选择过度补偿。另外，添加一个简单的电容就能将0.1%误差范围内的稳定时间缩短到1μs以内。 #### 四、应用场景由于其高速度和快速的稳定时间特点，LM318在以下领域有着广泛的应用： - **AD转换器**：用于模拟信号转数字的过程中，LM318的高速性能可以确保高精度。 - **振荡器**：可用于产生稳定的频率信号。 - **有源滤波器**：利用其优异带宽和转换速率实现高质量信号过滤。 - **采样保持电路**：在数据采集系统中，需要高速且精确地捕获输入信号时，LM318非常适合这种应用场景。 - **通用放大器**：作为高性能运算放大器，在各种类型的放大器电路中提供稳定可靠的性能。 #### 五、温度范围与应用环境 - **LM118**：适用于极端温度条件，工作温度范围为-55°C至125°C。 - **LM218**：适合较温和的温度范围，工作温度为-25°C至85°C。 - **LM318**：适用常规环境下的应用，工作温度范围是0°C到70°C。 #### 六、总结 LM318是一款优秀的高速运算放大器，它不仅具有出色的转换速率和带宽，在设计上也充分考虑了直流性能的优化。无论是需要快速响应的应用场景还是对精度有较高要求的情况，LM318都是理想的选择。通过灵活的频率补偿机制，用户可以根据具体需求定制最佳工作状态，并达到最优性能表现。

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