介紹集成運算放大器主要分類及結(jié)構(gòu)組成

集成運算放大器的電路構(gòu)成包括輸入級、中間級、輸出級以及偏置電路，這四個基本組成部分共同構(gòu)成了該放大器的電路結(jié)構(gòu)。輸入級是實現(xiàn)低噪聲、高增益功能的主要部件之一。為了提高運算放大器的質(zhì)量，必須確保其輸入電阻高、零點漂移小、干擾信號抑制強，這是關(guān)鍵的輸入級要求。輸入級可以用電容或電感作為補償元件，也可用電感器來改善性能。采用差分放大電路作為輸入級，該電路具有同相和反相兩個輸入端，以實現(xiàn)信號的放大。在這兩輸入端間串聯(lián)一個電容或電感，以降低它們之間的互感影響，使之達到所需要的水平。為了實現(xiàn)中間級的電壓放大，需要采用共發(fā)射極放大電路，其電壓放大倍數(shù)應(yīng)當達到較高水平。前置級主要完成對負反饋回路中噪聲信號的濾除。為了實現(xiàn)輸出級與負載的連接，需要確保其輸出電阻低、帶負載能力強，并且能夠輸出足夠大的電壓和電流，這通常需要使用互補對稱電路或射極輸出器。本文著重討論差動式放大器中的一個重要組成部分——偏置電路。偏置電路的功能在于為各級電路提供穩(wěn)定且適宜的偏置電流，以決定它們的靜態(tài)工作點，通常由多種恒流源電路構(gòu)成。

根據(jù)運算放大器的參數(shù)分類，可將其歸為10個不同的類別:

1.這款放大器是一款適用于各種場景的集成式放大器

通用型集成運算放大器的技術(shù)參數(shù)恰到好處，足以滿足大多數(shù)應(yīng)用場景的需求。因此，在許多場合下，可以不考慮選用哪種類型的集成運算放大器來實現(xiàn)系統(tǒng)電路的功能。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使得這類器件有了更高的性能價格比。這類器件以其經(jīng)濟實惠的價格和廣泛的產(chǎn)品量而著稱，其性能指標可適用于廣泛的應(yīng)用場景。

2.一款高度精密的集成計算放大器

高精度集成運算放大器指的是那些具有極低失調(diào)電壓、極小溫度漂移以及極高增益和共模抑制比的運算放大器。目前市場上出售的高性能運放一般都采用了單片結(jié)構(gòu)。單片高精度集成運算放大器所產(chǎn)生的失調(diào)電壓可降至微伏級別，同時其溫度漂移范圍也極小，僅為每攝氏度幾十微伏。

3.高速集成運算放大器

要求集成運算放大器在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中的轉(zhuǎn)換速率SR必須達到較高水平，有些甚至可以達到2-3kV/μs的高水平。為了提高其轉(zhuǎn)換效率，必須選擇合適的放大電路結(jié)構(gòu)。為了滿足高速應(yīng)用的需求，單位增益帶寬BWG必須具備足夠的寬度，而通用型集成運放則無法勝任此任務(wù)。目前，采用了許多高性能的集成運放來提高性能，其中最常用的就是高速型運算放大器。高速型運算放大器之所以備受青睞，是因為其轉(zhuǎn)換速度驚人，頻率響應(yīng)也異常寬廣。

4個輸入阻抗較高的集成運算放大器

高阻抗集成運算放大器的輸入阻抗呈現(xiàn)出極高的數(shù)值，而其輸入電流則表現(xiàn)出微不足道的數(shù)值。為了減小它在低頻時出現(xiàn)的“振蕩”現(xiàn)象和提高其性能，必須對這種運算放大器進行高頻補償。通常情況下，這類運算放大器的輸入級別會使用MOS管。

5.一款低功耗的集成式放大器

在工作日內(nèi)，低功耗的集成運算放大器所產(chǎn)生的電流微不足道，電源電壓也極其微小，整個放大器的功耗僅為數(shù)十微瓦。隨著便攜式儀器應(yīng)用范圍的擴大，電子電路集成化的最大優(yōu)勢在于其能夠?qū)碗s電路轉(zhuǎn)化為小型輕便的形式，因此需要使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。

6個寬頻范圍內(nèi)的集成運算放大器

寬頻帶集成運算放大器具有廣泛的頻帶，其單位增益帶寬可高達千兆赫以上，因此在寬頻帶放大電路中得到了廣泛應(yīng)用。

7.這款放大器采用了高壓型集成技術(shù)，以提高運算效率

運算放大器的輸出電壓受制于電源供應(yīng)的限制，這一限制在很大程度上影響了其性能表現(xiàn)。為了使運算放大器工作可靠，應(yīng)盡量減小輸入信號與放大后的輸出之間的耦合作用。在一般的運算放大器中，輸出電壓的最大值通常不超過數(shù)十伏，而輸出電流則僅有數(shù)十毫安之微小。在高壓大電流集成運算放大器的外部，無需添加任何電路，即可實現(xiàn)高電壓和大電流的輸出，這是一種非常便捷的方式。這類器件有低壓集成式、中壓集成式等多種形式。8.一款集成了功率和運算功能的放大器

9.一款可在低溫環(huán)境下進行漂移的運算放大器

在自動控制儀表中，常常期望運算放大器的失調(diào)電壓能夠保持穩(wěn)定，且不受溫度變化的影響。為了解決這個問題，通常采用低溫漂類型的運算放大器來實現(xiàn)。為了實現(xiàn)這一目標，我們設(shè)計了一款低溫漂型的運算放大器。

10.實現(xiàn)可編程控制的運算放大器

在使用儀器儀表時，必須考慮到其量程的限制，這是不可避免的。一般情況下是用一個比較大的電壓表來測量被測信號，然后把這個被測信號傳送給運算放大器。為了實現(xiàn)恒定的電壓輸出，必須對運算放大器的放大倍數(shù)進行調(diào)整。

通用集成運算放大器是一種高電壓增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗的多級直接耦合放大器，雖然種類及電路多種多樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處，差分輸入級：由差分放大器組成，獲得低零點漂移及高共模抑制比、高輸入阻抗，并可實現(xiàn)差動輸入信號的放大。電壓放大級：通常起雙端變單端(將差動放大器的雙端輸入變換成單端輸出)和電平移動的作用。這一級是通用型運算放大器的主要電壓增益級。偏置電路：為各級放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(主要包括電壓偏置電路、恒流源和有源負載等)。輸出級：輸出以零電平為中心有一定電流大小的正負電壓，一般由電壓跟隨器或互補電壓跟隨器組成，以降低輸出電阻，提高帶負載能力。