對比集成運放的兩種應用

摘 要：集成運放在現(xiàn)實生活中具有廣泛的應用，我們按照特點將其分為線性應用和非線性應用。本文概括、對比了兩種應用電路的特點、判定標準、分析方法及典型電路。

關鍵詞：線性應用；非線性應用；“虛短”；“虛斷”

集成運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，元器件之問的距離近，對稱性好，采用差分輸入級有效地克服了零點漂移的突出問題。在實際應用電路中，由運算放大器構成了種類繁多、功能各異的電路，總體分為集成運放的線性應用和非線性應用。

1 在特點及判斷標準上的對比

運放工作在線性區(qū)和非線性區(qū)的特點和判斷標準都是不相同的：（1）當集成運放工作在線性區(qū)時，集成運放的輸入輸出成一定的比例關系，其電壓放大倍數(shù)不再是開環(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）當集成運放工作在非線性區(qū)，其內(nèi)部的輸出級三極管進入飽和區(qū)工作，輸出電壓與集成運放的輸入信號不再呈線型關系，其值近似等于電源電壓Uom。

2 在基本分析方法上的對比

由于實際的集成運放的指標接近理想化條件，引入理想集成運放的模式后，把實際的集成運放當作理想集成運放來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”的概念來分析電路，可以大大簡化集成運放應用電路的分析過程。

（1）虛短：是指集成運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（實際不足1 mV）。

如果集成運放其中一輸入端接地（或通過電阻接地），即u+（或u-）=0，根據(jù)“虛短”，則u-（或u+）≈0，但這個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，遠小于輸入端外電路的電流）。

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

3 在分析過程中的對比

在分析集成運放應用電路時，如電路中存在負反饋，則根據(jù)電路的不同利用“虛短”、“虛斷”來進行分析；如電路在非線性區(qū)工作，應先找到專責點再進行分析。這樣對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系，如圖2所示。

4 應用上的對比

集成運放的線性應用多用作數(shù)學模擬運算、波形變換、濾波等場合。非線性應用多用于數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動控制和自動檢測等技術領域，以及波形產(chǎn)生及變換等場合。在實際中運放線性應用的場合遠高于非線性應用的場合，由運放組成的各種信號運算電路及其信號變換電路均屬于線性應用。

4.1線性應用電路

4.1.1完成信號運算功能

集成運放線性應用可以完成信號的比例運算、加法以及減法運算。以反相比例運算電路為例進行仿真，電路中參數(shù)設置如圖3（a）所示，得到仿真結(jié)果如圖3（b）所示，觀察輸入輸出的關系（其中紅色正弦曲線表示輸入信號，藍色正弦曲線表示輸出信號），可以得到輸出信號是輸入信號反相、并按比例放大后的結(jié)果。

4.1.2 完成信號變換功能

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尖脈沖，如積分運算電路、微分運算電路。此外，集成運放線性應用還可以完成濾波功能。

4.2 非線性應用電路

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

參考文獻

[1]趙建中，寅英.集成運放及其應用.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2002， （7）：105-106

[2]王岳昭.集成運放電路分析方法探析.寧夏大學學報，2001，22（4）：399-402

作者簡介

相方園（1982-），女，山東臨沂人，碩士，講師。