运算放大器具有哪些输入输出特性？

运算放大器(简称“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中用以实现数学运算，因而得名“运算放大器”。

  由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。

运算放大器(OperaTIonal Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP)是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出(DifferenTIal-in, single-ended output)的高增益(gain)电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。

一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。

最基本的运算放大器

如图所示，其中标有“+”号 的输入端为“同相输入端”而不能叫做正端)，另一只标有“一”号的输入端为“反相输入端”同样也不能叫做负端，如果先后分别从这两个输入端输入同样的信 号，则在输出端会得到电压相同但极性相反的输出信号：输出端输出的信号与同相输人端的信号同相，而与反相输入端的信号反相。

运算放大器有一些特性，灵活应用这些特性可以获得很多独特的用途，总的来说，这些特性可以综合为两条：

1、运算放大器的放大倍数为无穷大。

2、运算放大器的输入电阻为无穷大，输出电阻为零。

运算放大器的分类

按照集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。

1.通用型运算放大器

通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。例μA741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。

2.高阻型运算放大器

这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>1GΩ~1TΩ,IB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF355、LF347(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。

3.低温漂型运算放大器

在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP07、OP27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。

4.高速型运算放大器

在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318、μA715等,其SR=50~70V/us,BWG>20MHz。

5.低功耗型运算放大器

由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作电压为±2V~±18V,消耗电流为50~250μA。目前有的产品功耗已达μW级,例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10mW,可采用单节电池供电。

6.高压大功率型运算放大器

运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路,即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放的电源电压可达±150V,μA791集成运放的输出电流可达1A。

7.可编程控制运算放大器

在仪器仪表得使用过程中都会涉及到量程得问题.为了得到固定电压得输出,就必须改变运算放大器得放大倍数.例如:有一运算放大器得放大倍数为10倍,输入信号为1mv时,输出电压为10mv,当输入电压为0.1mv时,输出就只有1mv,为了得到10mv就必须改变放大倍数为100.程控运放就是为了解决这一问题而产生得.例如PGA103A,通过控制1,2脚的电平来改变放大的倍数.

)。输出电压与输入电压之比称为开环增益或开环电压放大倍数。本文只介绍运放工作在线性区时的功能和分析方法。在线性区内，运放的电路模型。

运算放大器(op amp)是一种模拟电路模块，它采用差分电压输入，产生单端电压输出。

运算放大器通常有三个端子：两个高阻抗输入端子和一个低阻抗输出端子。反相输入用负号(-)表示，同相输入用正号(+)表示。运算放大器的作用是放大输入之间的电压差，这对于信号链、电源和控制应用等各种模拟功能非常有用。

运算放大器的分类

有四种方法可以对运算放大器进行分类：

● 吸收电压并在输出端产生电压的电压放大器。

● 接收电流输入并产生电流输出的电流放大器。

● 将电压输入转换为电流输出的跨导放大器。

● 将电流输入转换为电压输出的跨阻放大器。

大多数运算放大器都用于电压放大，因此本文将重点介绍电压放大器。运算放大器：关键特性和参数 运算放大器有很多重要特性和参数(见图1)，下面将做详细描述。

开环增益：运算放大器的开环增益中的(图1中的“A” ) 是电路无反馈时所测得的增益。开环意味着反馈路径即反馈环路开路。开环增益通常必须非常大(10,000+)才能发挥作用，但电压比较器除外。

电压比较器比较输入端子之间的电压。输入端子之间很小的电压差，都可引起输出正负电压轨的翻转。高开环增益在闭环配置中非常有用，因为它们可以在整个温度、工艺和信号变化范围内实现稳定的电路性能。

输入阻抗

运算放大器的另一个重要特性是它们通常具有高输入阻抗 (图1中的“ZIN”). 输入阻抗在正负输入端子之间测得，理想情况下，输入阻抗无穷大，使源负载尽可能小(实际上输入端会有很小的漏电流)。在运算放大器周围布放电路可能会明显改变电源的有效输入阻抗，因此必须谨慎配置外部组件和反馈环路。还有一点也很重要，输入阻抗不仅仅由输入直流电阻决定，输入电容也会影响电路性能，必须考虑到这一点。

输出阻抗

理想情况下，运算放大器的输出阻抗为零 (图一中的“ZOUT”)。但实际上输出阻抗通常具有较小的值，这决定了它的电流驱动和电压缓冲能力。

频率响应和带宽(BW)

理想的运算放大器具有无穷大的带宽(BW)，并且无论信号频率如何变化，都能保持高增益。但实际上所有运算放大器都具有有限的带宽，通常称为“ -3dB”带宽，超过该带宽，放大器的增益以-20dB / decade的速率随频率增加而下降。具有较高带宽的运算放大器性能也更优，因为它们在较高的频率下仍可保持较高增益，但较高的增益也会导致更大功耗或更高的成本。