运算放大电路(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种基本的零偏差差分放大器电路,采用直流耦合集成电路技术制成。其输出信号可以是放大后的信号,也可以是求和、差分信号等,具有高输入阻抗,低输出阻抗,增益高、带宽宽等特点。
运算放大电路具有广泛的应用领域,包括基本运算、信号滤波、信号调理、波形发生器、比较器、电压转换器、开关电路等。
运算放大电路的主要特性包括:
①增益:运放电路放大的倍数,即输出电压与输入电压的比值。
②输入偏置电压:运放的输入端虽然是高阻输入,但因为制造过程的不均匀性,电路会有一个固定的电压偏置。
③输入偏置电流:运放的输入阻抗很高,但并不是无穷大,它的大小通常用微安数级来表示。
④输入电压范围:运放的输入电压通常限制在一个范围内,称为共模输入电压范围。
⑤输出电压范围:运放的输出电压通常也限制在一个范围内,称为输出电压范围。
⑥带宽:运放电路放大的信号的频率范围,一般由-3dB带宽表示。
基本运算放大电路包括:
①差分放大电路:由两个输入端和一个输出端组成,其中一个输入端为正极,另一个输入端为负极,输出信号为两个输入差的放大倍数。
②非反相放大电路:电路中输入信号与放大后的信号同极性。
③反相放大电路:电路中输入信号与放大后的信号反极性。
④求和电路:电路中多个输入信号分别经过不同的输入电阻连接到同一输出端,输出信号为各输入信号加权后的和。
运算放大电路的应用非常广泛,其中包括:
①仪器测量:运放可对小信号进行放大,对于一些需要较高精度和灵敏度的测量仪器非常有用。
②比较器:通过运放调整门限电压可以实现模拟信号与数字信号的比较。
③滤波器:运放电路可以实现各种滤波器电路,如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
④信号调理:通过不同的电路组合,可以实现信号加、减、乘、除、反相、积分、微分等多种形式的信号调理处理。
⑤发生器:运放还可以作为各种波形发生器的核心电路,如正弦波发生器、三角波发生器和方波发生器等。