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電壓跟隨器

 

最基本的運算放大器電路是電壓跟隨器（參見圖4）。這種電路通常不需要外部組件，它提供高輸入阻抗和低輸出阻抗，因此是很有用的緩沖器。其輸入和輸出電壓相等，輸入變化會產(chǎn)生等效的輸出電壓變化。

 

圖4: 電壓跟隨器

 

電子設(shè)備中最常用的運算放大器是電壓放大器，它可以增加輸出電壓的幅度。反相配置和同相配置是兩種最常見的放大器配置。這兩種拓?fù)涠紴殚]環(huán)，這意味著輸出端有反饋返回到輸入端子，因此電壓增益由兩個電阻的比率設(shè)定。

 

反相運算放大器

 

在反相運算放大器中，正輸入端通常接地，負(fù)輸入端子被強制等于正輸入端。其輸入電流由_VIN / R1之比決定 （見圖5）。 

 

圖5: 反相運算放大器

 

在這種配置中，相同的電流通過R2流至輸出。理想情況下，由于其高Z_IN，電流不會流入運算放大器的負(fù)端子。通過R2流經(jīng)負(fù)端子的電流產(chǎn)生相對于V_IN的反相電壓極性。 這就是為什么這種運算放大器被稱為反相配置的原因。請注意，運算放大器的輸出只能在其正電源和負(fù)電源之間擺動，因此要產(chǎn)生負(fù)輸出電壓，就需要一個具有負(fù)電源軌的運算放大器。 V_OUT可用 公式（3）來計算：

 

 

同相運算放大器

 

在同相放大器電路中，來自電源的輸入信號連接到同相（+）端子（請參見圖6）。 

 

圖6: 同相運算放大器

 

運算放大器迫使反相（-）端子電壓等于輸入電壓，從而產(chǎn)生流經(jīng)反饋電阻的電流。輸出電壓始終與輸入電壓同相，這就是為什么將此拓?fù)浞Q為同相的原因。請注意，對于同相放大器，電壓增益始終大于1，而對于反相配置，則并非總是如此。 V_OUT可用 公式（4）來計算：:

 

 

電壓比較器

 

運算放大器電壓比較器可以比較電壓輸入，并將輸出驅(qū)動到輸入較高的電源軌上。由于沒有反饋，這種配置被認(rèn)為是開環(huán)操作。電壓比較器的優(yōu)勢是運行速度比上述閉環(huán)拓?fù)淇旌芏啵ㄒ妶D7）。 

 

圖7: 電壓比較器

 

如何選擇適合應(yīng)用的運算放大器

 

以下內(nèi)容介紹如何選擇運算放大器才能適合您的應(yīng)用。

 

首先， 選擇一個可以滿足您需要的工作電壓范圍的運算放大器。通過查看放大器的電源電壓可以獲得此信息。電源電壓可能為VDD（+）和地（單電源），也可能放大器同時支持正電源和負(fù)電源。如果輸出需要支持負(fù)電壓，則需要負(fù)電源。

 

其次，考慮放大器的GBP。如果您的應(yīng)用需要支持較高頻率，或需要較高性能和較低失真，則考慮使用具有較高GBP的運算放大器。

 

功耗是另一個需要考慮的因素，因為某些應(yīng)用可能需要低功耗操作。通常在器件的數(shù)據(jù)手冊中可以找到建議的功率要求，通常列為電源電流和功耗。功耗也可以根據(jù)電源電流和電源電壓的乘積來估算。通常，具有較低電源電流的運算放大器具有較低的GBP，當(dāng)然電路性能也較差。 對于要求較高精度的應(yīng)用，設(shè)計人員應(yīng)特別注意放大器的輸入失調(diào)電壓，因為該電壓會導(dǎo)致放大器的輸出電壓失調(diào)。

 

總結(jié)

 

運算放大器在許多模擬和電源應(yīng)用中都被廣泛使用。其好處在于，它很常見、文檔和技術(shù)支持都很成熟，而且非常容易使用和實現(xiàn)。它可用于多種應(yīng)用，例如電壓緩沖器、創(chuàng)建模擬濾波器和閾值檢測器。深入了解運算放大器相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)和通用拓?fù)?，可以幫助您在電路中成功?yīng)用它。

 

 

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