對(duì)比集成運(yùn)放的兩種應(yīng)用

摘 要：集成運(yùn)放在現(xiàn)實(shí)生活中具有廣泛的應(yīng)用，我們按照特點(diǎn)將其分為線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用。本文概括、對(duì)比了兩種應(yīng)用電路的特點(diǎn)、判定標(biāo)準(zhǔn)、分析方法及典型電路。

關(guān)鍵詞：線性應(yīng)用；非線性應(yīng)用；“虛短”；“虛斷”

集成運(yùn)放是由具有高放大倍數(shù)的直接耦合放大電路所組成的集成電路。內(nèi)部元器件都集成在同一小硅片上，元器件之問(wèn)的距離近，對(duì)稱性好，采用差分輸入級(jí)有效地克服了零點(diǎn)漂移的突出問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用電路中，由運(yùn)算放大器構(gòu)成了種類繁多、功能各異的電路，總體分為集成運(yùn)放的線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用。

1 在特點(diǎn)及判斷標(biāo)準(zhǔn)上的對(duì)比

運(yùn)放工作在線性區(qū)和非線性區(qū)的特點(diǎn)和判斷標(biāo)準(zhǔn)都是不相同的：（1）當(dāng)集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，集成運(yùn)放的輸入輸出成一定的比例關(guān)系，其電壓放大倍數(shù)不再是開(kāi)環(huán)變壓放大倍數(shù)Auo，而是閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf，即圖1中斜線的斜率；（2）當(dāng)集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)，其內(nèi)部的輸出級(jí)三極管進(jìn)入飽和區(qū)工作，輸出電壓與集成運(yùn)放的輸入信號(hào)不再呈線型關(guān)系，其值近似等于電源電壓Uom。

2 在基本分析方法上的對(duì)比

由于實(shí)際的集成運(yùn)放的指標(biāo)接近理想化條件，引入理想集成運(yùn)放的模式后，把實(shí)際的集成運(yùn)放當(dāng)作理想集成運(yùn)放來(lái)分析電路所引起的誤差不大，這是允許的。所以我們利用“虛短”“虛斷”的概念來(lái)分析電路，可以大大簡(jiǎn)化集成運(yùn)放應(yīng)用電路的分析過(guò)程。

（1）虛短：是指集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端即好像是短路，又不是真正短路。即u+-u-≈0（實(shí)際不足1 mV）。

如果集成運(yùn)放其中一輸入端接地（或通過(guò)電阻接地），即u+（或u-）=0，根據(jù)“虛短”，則u-（或u+）≈0，但這個(gè)輸入端又不是直接接地，這種情況下稱之為“虛地”。

（2）虛斷：是指集成運(yùn)放的兩輸入端與內(nèi)部電路即像是斷路，又不是真正斷路。即i+=i-≈0（往往不足1uA，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流）。

集成運(yùn)放工作在不同區(qū)域時(shí)，分析方法不盡相同，線性應(yīng)用電路可使用“虛短”、“虛斷”，而非線性應(yīng)用電路僅能使用“虛斷”。

3 在分析過(guò)程中的對(duì)比

在分析集成運(yùn)放應(yīng)用電路時(shí)，如電路中存在負(fù)反饋，則根據(jù)電路的不同利用“虛短”、“虛斷”來(lái)進(jìn)行分析；如電路在非線性區(qū)工作，應(yīng)先找到專責(zé)點(diǎn)再進(jìn)行分析。這樣對(duì)不同電路采用不同的分析方法，能迅速找到其輸入輸出的關(guān)系，如圖2所示。

4 應(yīng)用上的對(duì)比

集成運(yùn)放的線性應(yīng)用多用作數(shù)學(xué)模擬運(yùn)算、波形變換、濾波等場(chǎng)合。非線性應(yīng)用多用于數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域，以及波形產(chǎn)生及變換等場(chǎng)合。在實(shí)際中運(yùn)放線性應(yīng)用的場(chǎng)合遠(yuǎn)高于非線性應(yīng)用的場(chǎng)合，由運(yùn)放組成的各種信號(hào)運(yùn)算電路及其信號(hào)變換電路均屬于線性應(yīng)用。

4.1線性應(yīng)用電路

4.1.1完成信號(hào)運(yùn)算功能

集成運(yùn)放線性應(yīng)用可以完成信號(hào)的比例運(yùn)算、加法以及減法運(yùn)算。以反相比例運(yùn)算電路為例進(jìn)行仿真，電路中參數(shù)設(shè)置如圖3（a）所示，得到仿真結(jié)果如圖3（b）所示，觀察輸入輸出的關(guān)系（其中紅色正弦曲線表示輸入信號(hào)，藍(lán)色正弦曲線表示輸出信號(hào)），可以得到輸出信號(hào)是輸入信號(hào)反相、并按比例放大后的結(jié)果。

4.1.2 完成信號(hào)變換功能

積分電路可將方波變換為三角波，微分電路可將方波變換為正負(fù)尖脈沖，如積分運(yùn)算電路、微分運(yùn)算電路。此外，集成運(yùn)放線性應(yīng)用還可以完成濾波功能。

4.2 非線性應(yīng)用電路

集成運(yùn)放非線性應(yīng)用主要指比較器和信號(hào)發(fā)生器。比較器可以完成信號(hào)的比較、變換作用；信號(hào)發(fā)生器有矩形波和正弦波發(fā)生器兩種。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

相方園（1982-），女，山東臨沂人，碩士，講師。