集成運算放大器在電子線路中的運用

卞嘉睿

摘 要 集成運算放大器是通用電路元件中的重要組成部分，是基本電路功能的總和，自身的用途比較廣泛，為了突出集成運算放大器的優勢，加大研究其在電子線路中的運用具有必要性。本文主要是對集成運放在模擬運算電路、低電平數據放大器、有沅濾波器、脈沖數字電路四方面的運用情況進行分析。

【關鍵詞】集成運算放大區 電子線路

線性集成電路在六十年代中期開始迅速發展，在1967年正式提出了模擬電路的概念，模擬電路主要是指將數字電路以外的電路統稱為模擬電路，模擬電路主要分為線性電路與非線性電路兩種，其中線性電路主要是指輸出對輸入信號的變化呈線性關系的電路，后者主要是指輸出對輸入信號的變化不呈線性關系的電路。集成運算放大器自身具有較強的通用性功能，將其應用到線性模擬集成電路中，對提升集成運算放大器的應用效果，提升使用功能具有重要作用。

1 集成運放在模擬運算電路中的應用

模擬運算電路時集成運放的基本應用領域，在實際的應用過程中要求展現出各類數學運算功能。第一，在加、減法器中的應用。主要是運用輸出電壓V0和補償電阻Rr分別出示反相和同相加法器電路。

其中，輸出電壓V0用公式表示為：

補償電阻Rr用公式表示為：

如果輸入電流在運放方向端為零，需要將電流分量在∑點進行匯總后流入電阻RF中，反相加法器的相加精度主要由運放和網絡電阻的開環差摸增益來決定。

以5G24型集成運放為例進行介紹，相補電容CF主要是根據單位的增益補償要求而制定出來的，為了確保CF的閉環穩定性，需要通過減小反饋深度來減少CF值，將單位增益補償控制在最小的上升速率。為了提高單位增益反相器的上升速率，需要確保較高的閉環增益要與負反饋的減小量相當，采用合理化的解決措施，確保有效閉環增益要等于-1。閉環增益用公式表示為：

同時，需要另R'1=R1//R2，所得出的閉環增益應該表示為：

從以上式中可知，如果回路增益Aodβ'足夠大，需要確保附加R2與ACL的閉環增益相等，如果β'小于R2時的β，標明反饋深度在逐漸減弱，并且相補電容CF也會逐漸開始減小。CF在減小過程中，會導致運放開環幅頻特性發生變更。

2 集成運放在低電平數據放大器中的應用

低電平數據在宇航、深海、工業自動控制等領域被廣泛應用，在實際的使用過程中，直流緩變信號會通過傳感器展現出緩沖和放大作用，能夠給聯機系統提供高精度的輸入信號。近年來，線性技術發展迅速，數據放大器從小型化逐漸向可靠性和高精度化進行轉變。低電平數據放大器主要包括集成運放對稱組裝式數據放大器、射極反饋式數據放大器、動態校零數據放大器。

本段主要是對中集成運放對稱組裝式數據放大器的應用進行介紹，將A1、A2作為輸入放大器的兩個運放，將A3用作承擔減法器的作用。A1、A2、A3在實際的使用過程中主要是采用高精度低漂移運放方法，能夠給整體運算提供優良的技術指標。結合圖1所示的電路方案，要想解決征集的閉環增益，需要從原理上進行解決，將閉環增益用ACL表示，共模抑制比用CMRR表示，電阻用R1-R0表示。如果A1-A3分別存在失調電壓現象，整機電流I0用公式表示為：

可知，理想的差摸閉環增益ACLO用公式表示為：

從上式中可以看出，數據放大器要想靈活的改變閉環增益，只需要改變一個電阻R0就可以完成。

3 集成運放在有沅濾波器中的應用

集成運放的出現推動了有沅濾波器的發展，為集成化提供了基礎。有沅濾波器輸出的阻抗低、輸入的阻抗高，輸出和輸入中間具有良好的隔離性能，并且在超低頻濾波和低頻濾波中展現出了功能的優越性，能夠對通頻帶內的傳遞系統進行靈活的調整，并且具有較強的抗干擾能力。有沅濾波器在集成運放中進行應用，需要運用相頻特性和幅頻特性進行描述，將用泰勒級作為主要的應用方法，假定g（ω）和f（ω）之間具有相同的性質，需要運用泰勒級數對其進行展開，設級數在（ω1、ω2）區間內的級數為收斂，用公式表示為：

……

……

從以上兩個函數中可以看出函數之間存在近似誤差，用公式表示為：

……

在泰勒近似方法中，需要確保近似函數I（ω）在有效頻段ω1-ω2中的原函數g（ω）與頻率ω0要保持相等。如果函數離逼近點遠，會導致誤差增加。該種該方法被廣泛應用于近似程度較好的有效頻域場所中。

4 集成運放在脈沖數字電路中的應用

集成運放在負反饋閉環組態中被廣泛應用，輸出和輸入之間展現出來的轉移特性與運放自身的特性無關，與反饋網絡有較大的聯系。由于放大器在實際的運用過程中兩個差動輸入端之間存在較小的失調電壓，需要確保出處的電壓要處于飽和狀態。要想確保輸出的狀態轉移并接近于階躍地完成，將正反饋加入到運放施加中，展現出運放特性，使其在多諧振蕩器、單穩及雙穩電路中被廣泛運用。在多諧振蕩器中應用，穩壓管限幅用公式表示為±VZ，電阻為RF，電容為C，由以上三者共同來構成積分電路。主要加大對分壓器饋向同相端進行應用，提供正反饋。由于運用在脈沖數字電路中進行應用時，處于輸入保護狀態，會導致放大器的纏磨輸入電阻減少，為了確保差摸輸入電阻的合理性，需要設R1>R3，R1>R4，將β作為正反饋系數，用公式表示為：

如果V0=-V2時，會導致輸出的電壓呈現出負向或正向飽和現象。如果V0=-VZ，需要將運放同相段的電壓表示為-βVZ。要想確保電容和所跨電壓不能隨時發生突變現象，需要將輸出的電壓通過電阻向C充電，做好指數地建立工作。并且需要做好反向端段壓V1要略負于-βVZ，確保運放輸出需要滿足翻轉狀態。要想確保V0能夠變成正飽和（+VZ），維持飽和狀態，需要通過正反饋來實現。同時，還需要通過RF對C進行充電，要確保V1略正于βVZ時，再做好輸出狀態的再次翻轉工作。通過不斷旋轉的過程，來確定輸出的頻率呈現方波狀態。

5 結論

綜上所述，集成運算放大器在電子線路中的運用分析可知，集成運算放大器被廣泛應用于各種技術領域中，突破了傳統集成工藝的限制，實現了在運算放大器工藝中的突破和創新。并且改善了電路的性能，促使電路的可靠性大大提高。幫助人們跨越了調整和組裝較為復雜的運放電路階段，確保了通用器件使用的靈活性，推動集成運算進入新的發展階段。

參考文獻

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