运放的使用——精选推荐 .pdfVIP

运放的使用

电子设计制作大赛中的

基本概念、基本知识与基本方法汇编

电信学院

一、运算放大器的使用2运算放大器的基本结构2运算放大器输入

端的偏置2运算放大器的单电源使用2运放输出摆幅与电源电压2运算

放大器的开环使用与闭环使用2运算放大器的自激2运算放大器的主要

指标尹建新

二、振荡器的基本概念（待续）

三、滤波器（有源滤波器）的带外特性（待续）

四、工频干扰（待续）

五、管子发烫问题的分析（待续）

六、数量级概念（待续）

七、集成稳压器的内阻与电源去耦（待续）

一、运算放大器的使用

运算放大器是使用得最为广泛的模拟集成电路，由其构成的放大器、

加法器、比较器、恒流源、振荡器、脉冲处理电路、微积分电路、有源滤

波器、施密特触发器等等，不仅在电子设计制作比赛中，而且在工程应用

上频频出现。但一般教材往往重在介绍其典型应用电路，而对于集成运放

器件本身的使用（无论是开环使用与闭环使用）很少予以注重，故此处进

行专题讲解。

所有的运算放大器都可以分为输入级、中间级和输出级构成，如图1

所示：

图1

整个运放的增益主要由输入级提供，而输出级只是一种互补推挽形式

的跟随器，以提供一定的电流输出。虽然从使用的角度出发，我们并没有

必要去了解运放内部的具体电路形式（而且不同型号的运放其内部电路形

式也不相同），但是，其输入级和输出级是需要和外电路相连的，所以我

们有必要了解运放的输入级和输出级的电路特点，以对其正确的外部使用

提供依据。

无一例外地，运放的输入级必定是差分放大器的电路形式（或者是双

极型管，或者是场效应管），而输出级必定是互补推挽形式的射极跟随器

（或者是场效应管的源极跟随器）。之所以运放的输入级必定是差分放大

器，是因为运算放大器本质上是一种直接耦合的高增益放大器，所以必然

会带来直接耦合放大器的必然难题——“零点漂移”问题，而差分放大器

的优越的共模抑制能力就成为运放输入级电路形式的首选。通俗的说，差

分放大器的优越的共模抑制能力其实就是利用了电路结构上的对称性，从

而将共模形式的漂移和扰动抵销掉。从图1中可以看到，运放的两个输入

端是平衡的，或者说是完全对称的。运放的输出端之所以要采用互补推挽

形式的跟随器，首先，采用跟随器的电路形式既是因为它能够提供一定的

输出电流，同时也能够提供较低的输出阻抗；其次，之所以采用互补推挽

的电路形式，是因为这样可以使得输出级既能够提供较大输出电流，同时

又能够实现偏置电流比较小（接近于乙类放大器），这样有利于降低功耗。

充分了解以图1所代表的运算放大器的电路结构，对于理解下面的关于运

算放大器的基本使用方法是必需的。

现在以图1所示的双极型管运放为例来说明（场效应管运放是类似的）。

运放输入端原则上来说对地，或者对电源必须有直流通路。否则图1所示

的运放的基极是不可能得到偏置电流的。如果对地有直流通路，则可以通

过负电源给基极提供偏置电流；如果对电源有直流通路，则可以通过正电

源给基极提供偏置电流。但是，偏置电流的大小与电源电压无关，也与用

于提供直流通路的电阻的大小无关，因为其发射极是用恒流源偏置的。运

放器件是把差分放大器的两个基极引出作为运放的反相和同相输入端的，

但是，在集成运放内部，这两个输入端无论是对地还是对正电源都没有直

流通路，即处于悬空状态，这样做是为了让使用者具有更灵活的运用空间。

但是这就要求使用时要注意输入端的偏置。我们以图2来说明。

图2

图2是一个典型的同相放大器。其中，同相输入端的对地电阻R2有

两个作用。第一个作用是通过电阻R2给运放的同相输入端提供一个对地

的直流通路，使得运放内部与同相输入端相连的基极通过电阻R2与负电

源构成回路以形成基极电流（参见图1）；而反相输入端则接有两个支路：

一个是通过电路R1对地形成直流通路，另一个是通过电阻Rf与运放输出

端形成通路。注意，输出端的静态直流电位应该为零（在双电源供电的情

况下），这一点是由放大器输入端的静态零电位和负反馈环路来保证的。

所以R1和Rf在形式上是并联的。R2的第二个作用是要保证运放的同相输

入端和反相输入端的外电路的对称性，或者静态参数的对称性，以充分保

证运放差分放大器形式的输入级的共模抑制能力，故应满足R