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电工技术基础 集成运算放大器的选用及代换
集成运算放大器简称集成运放，是一种集成化的高增益的多级直接耦合放大器。其内部包含数百个晶体管、电阻、电容，它通常由输入级、中间级、输出级、偏置电路4部分组成，如图3-7所示。
常见的封装形式有金属壳封装、菱形金属壳封装、扁平式封装、双列直插式封装等形式，如图3-8所示。较常用的是双列直插式封装的集成运放。集成运放的电路图形符号如图3-9所示。有两个输入端和一个输出端，此外还有正、负电源输入端、外接补偿电路端、调零端、相位补偿端、公共接地端及其他附加端等。
1.集成运算放大器的分类
按集成运算放大器的参数来分，集成运算放大器的分类如图3-10所示，其详细解释如下。
(l)通用型运算放大器。这类器件的主要特点是价格低廉，产品量大面广，其性能指标适合于一般性使用。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。常见的有υA741（通用单运放）、I_M358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应晶体管为输入级的IF356。
(2)高阻型运算放大器。这类器件的特点是通常采用结型场效应晶体管构成差分输入级，或为JFET-MT和MOSFET-BJT兼容，或全为MOS集成运放，所以输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般Rid为109～1012Ω，IiB为几皮安到几十皮安。对于场效应晶体管与双极型管兼容的单运放，由于用场效应晶体管代替横向PNP管，因而不仅提高了输入阻抗，而且还兼有高速、宽带、低噪声的优点，但场效应晶体管的输入级失调电压一般较大。常见的集成器件有CF356、CF355、IF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
(3)低失调低温漂运算放大器。这类器件的主要特点是增益和共模抑制比很高(一般为lOOdB)，而输入失调电压和失调电流、温漂以及噪声又很小。目前常用的高精度低失调低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOS-FET组成的斩波稳零型低漂移器件ICI_7650等。
(4)高速型运算放大器。这类器件的主要特点是具有高转换速率和宽的频率响应。常见的有LM318、UA715等。
(5)低功耗运算放大器。这类器件主要是低电源供电、低功率消耗。常见的有TI022C、TI-060C等。
(6)高压大功率型运算放大器。这类器件的主要特点是不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。常见的有D41集成运放(电源电压可达±150V)、υA791集成运放(输出电流可达IA)。
21成运算放大器的参数
集成运放放大器的参数很多，主要的有电源电压范围、最大允许功耗PM、单位增益带宽fc、转换速率SR和输入阻抗Zi等。
(1)电源电压范围。电源电压范围是指集成运放正常工作所需要的直流电源电压的范围。通常集成运放需要对称的正、负双电源供电，也有部分集成运放可 以在单电源情况下工作，如图3-11所示。
(2)最大允许功耗。最大允许功耗PM是指集成运放在正常工作情况下所能承受的最大耗散功率。使用中不应使集成运放的功耗超过PM。
(3)单位增益带宽。单位增益带宽fc是指集成运放开环电压放大倍数A=1(OdB)时所对应的频率，如图3-12所示。一般通用型运放的^约1MHz，宽带和高速运放的fc可达IOMHz以上，应根据需要选用。
(4)转换速率。转换速率SR是指在额定负载条件下，当输入边沿陡峭的大阶跃信号时，集成运放输出电压的单位时间最大变化率（单位为V/ms），即输出电压边沿的斜率，如图3-13所示。在高保真音响设备中，选用单位增益带宽^和转换速率SR指标高的集成运放效果较好。
(5)输入阻抗。输入阻抗Z是指集成运放工作于线性区时，输入电压变化量与输入电流变化量的比值。采用双极型晶体管作输入级的集成运放，其输入阻抗Z．通常为数兆欧；采用场效应晶体管作输入级的集成运放，其输入阻抗Zi可达1012Ω。
三成运算放大器的选用
在满足给定输入、负载、精度及环境要求的条件下，尽可能选用市场供应货源充足、通用型、低成本的运放。
根据集成运放的选用原则，要善于分析实际使用条件，正确选择合适的运放，做到经济合理。在选用运放时，必须首先考虑下面一些问题。
(1)输入信号的性质。
1)信号源的等效内阻（内阻很大，可等效为电流源；内阻很小，可等效为电压源。有无直流通路，等效内阻是否变化很大）。
2)信号源的幅值大小。
3)信号频率高低及变化速率（直流或慢变信号，工频或音频范围内的信号，快速变化的脉冲信号等）。
4)信号是否含有共模信号，共模信号的幅值及频带。还要考虑差模信号的最大幅值。
(2)负载情况。
1)是纯电阻，还是电感、电容性负载。
2)对输出电压和电流幅值的要求。
3)负载是悬浮的，还是一端接地或一端接电源。
(3)对运放的精度要求。主要是指对运放失调参数和噪声等参数有无特殊要求。
(4)环境条件。
(5)工作温度最大变化范围。
1)环境干扰的幅值、频率等。
2)能耗、体积要求。
针对上述要求，便可正确选择合适的运放。在由运算放大器组成的各种系统中，由于应用要求不一样，对运算放大器的性能要求也不一样。
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