集成运放的使用注意事项
运算放大器电路的基本注意事项
运算放大器电路的基本注意事项
1.在所有运算放大器电路中，只有当运算放大器处于有效区，即输人和输出没有在其中一个电源下饱和，才服从黄金规则I和Ⅱ(见4.1.3节)。
例如，过度驱动其中一个放大器将使输出箝位在Vo或V附近。
箝位期间，输入不再保持为相同的电压。
运算放大器输出不能在大于电源电压处波动(尽管某些运算放大器设计成可以在一个或另一个电源周围波动，但一般只能在2V以内波动)。
同样，运算放大器电流源的输出跟随有同样的限制。
例如，带未接地负载的电流源能在“正常”方向(电流与电源电压的方向一致)提供最大的Vcc-V通过负载，在反方向为V-VFF(负载可能很奇怪，比如包含电池，需要反向电压来提供前向电流;当感性负载被改变的电流驱动时，也会发生同样的事情)。
2.必须设计成负反馈。
这意味着(包括在其他情况下)一定不能将反相、同相输人端混淆。
3.在运算放大器电路中必须一直有直流反馈，否则运算放大器必定进入饱和状态。
例如，我们可以在同相放大器中从反馈网络到地之间接一个电容(降低直流增益)，但不能类似地在输出和反相输入端之间串联一个电容。
4.许多运算放大器的最大差分输入电压受到比较小的限制。
同相输入端和反相输人端之间的最大电压差限制到+5V这么小。
破坏这个规则将导致较大的输入电流溢出，降低或损害运算放大器的性能。
集成运放使用时需要注意的几个具体问题
集成运放使用时需要注意的几个具体问题在使用集成运放构成各种应用电路时，通常通过查手册得到各项参数。
对于使用中消失的特别现象，要能够分析和排解；集成运放是多级放大器，具有极高的电压放大倍数，因而极易产生自激振荡，需外接补偿电路以消退振荡；此外，还需外接调零电路，以便在输入信号为零时将输出电压调整为零。
常用的几种型号的运放采纳内补偿，不需外接补偿电路，如F007、LM358等。
1.输入信号：选用交、直流量均可，但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响特性和输出幅度的限制。
2.调零：为提高运算精度，在运算前，应首先对输出直流电位进行调零，即保证输入为零时，输出也为零。
当运放有外接调零端子时，可按组件要求接入调零电位器R W ，调零时，将输入端接地，细心调整R W ，用直流电压表测量输出电压U o ，使U o 为零。
如运放没有调零端子，若要调零，可按图5.12所示电路进行调零。
一个运放如不能调零，大致有如下缘由：① 组件正常，接线有错误。
② 组件正常，但负反馈不够强。
③ 组件正常，但由于它所允许的共模输入电压太低，可能消失自锁现象，因而不能调零。
为此可将电源断开后，再重新接通，如能恢复正常，则属于这种状况。
④ 组件正常，调零电位器有问题。
⑤组件内部损坏，应更换好的集成块。
3.自激及消振：一个集成运放自激时，表现为即使输入信号为零，亦会有输出，使各种运算功能无法实现，严峻时还会损坏器件。
在试验中，可用示波器监视输出波形。
为消退运放的自激，常采纳如下措施进行消振：①若运放有相位补偿端子，可利用外接RC补偿电路，产品手册中有补偿电路及元件参数供应。
②电路布线、元、器件布局应尽量削减分布电容。
③在正、负电源进线与地之间接上几十μF 的电解电容和0.01～0.1 μF 的陶瓷电容相并联，以减小电源引线的影响。
4.集成运放的爱护①输入爱护。
为防止共模信号或差模信号过高影响集成运放正常工作或造成损坏，可在两个输入端加爱护二极管，如图5.13所示。
集成运放的选用
集成运放的选用问题集成运放组成放大电路根据输入组态的不同，分为反相输入放大器、同相输入放大器和差动输入放大器。
由于运放组成放大电路应用在不同的场合，对运放的各个参数的选择有很大的区别。
除通用运放外，有多种特殊运放可供选择。
在设计时应根据设计任务的不同，合理选用芯片，然后设计外接元器件，使之达到设计要求。
我们在分析运放电路，研究输出输入关系时将运放视为理想运放，使运放的选用和外接元器件设计计算变得简单。
但在设计和应用时应注意以下五个问题。
1．集成运放外接电阻选取(1)平衡电阻的选取平衡电阻的选取是为了保证运放“零输入—零输出”，使之两输入端对地等效电阻相等。
具体选择方法在设计中加以说明。
如在图1电路中RRP=Rf//R1。
(2)外接电阻选取一般集成运放最大输出电流Iom为3～10mA，在组成放大电路时，应使运放处于负反馈组态。
反馈电阻跨接在输出端和输入端之间。
输出电压一般为伏级，在空载的情况下，应使运放输出电流不超过Iom。
以图3．1．1所示反相输入组态的反相比例放大器为例，if 应满足下式图1所以RF至少要取千欧数量级，若置Rf和R1取值太小，会增加信号源负载。
外接电阻亦不能取得过大，如选用MΩ级亦不合适。
其原因有二：①电阻值是有误差的，阻值越大，绝对误差值越大。
如2MΩ的电阻E1：系列电阻误差值为：10％，其阻值(2．2～1．8)MΩ范围均是允许的，即使选E4s系列的电阻(误差为：2％)阻值范围在(2．04～1．96)MΩ之内；且电阻值会随温度和时间的变化而产生时效误差，使阻值不稳定，影响运算精度；②运放的微小失调电流会在外接高阻值电阻上引起较大的误差信号。
所以运放外接电阻值尽可能选用几千欧至几百千欧之间。
2．正确选用集成运放的型号集成运放种类和型号繁多，依据其性能参数的不同分为通用型和专用型两大类。
专用型运放有：①高输入阻抗型；②低漂移型；③高速型；④低功耗型；⑤高压型；⑥大功率型；⑦电压比较器等。
集成运放的特点和保护
集成运放的特点和保护
集成运放的特点有以下几点：
1. 小巧轻便：由于其集成了多种电路，功率较小，因此整体尺寸相对较小，适合在小型电路板中使用。
2. 低功耗：集成运放的功耗较低，可以降低整个电路的能耗，有助于延长电池寿命和降低成本。
3. 精度高：集成电路工艺的进步使得现代的集成运放的精度相当高，达到了微伏级别的偏移电压、互补偏置电流等要求。
4. 灵活性强：由于集成运放可以根据需要连接到各种电路中，在设计电路时非常灵活，可根据需要选择合适的反馈电路、外部补偿等。
5. 应用广泛：集成运放可以应用于各种电路中，如放大电路、滤波电路、振荡电路、比较电路等。
集成运放的保护措施主要包括以下几点：
1. 过流保护：集成运放使用过流保护电路来防止电流超过其额定值，这可以防止电路因过载而过热、烧毁。
2. 过压保护：过压保护电路可以防止电路因为输入电压过高而损坏，可以将输入电压限制到一个安全范围内。
3. 温度保护：集成运放会通过温度传感器来检测温度是否过高，如果超过了一定值，会采取相应的措施降温或关闭电源。
4. 短路保护：在电路出现短路时，集成运放会通过短路保护电路来断开电路，防止过流烧毁电路。
5. 静电保护：集成运放在设计时会采取静电保护措施，在使用时应注意防止静电干扰，以免影响电路性能和寿命。
使用运算放大器需要注意这6个事项!
使用运算放大器需要注意这6个事项！
运算放大器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，广泛用于信号变换调理、ADC采样前端、电源电路等场合中。
那么使用运算放大器需要注意哪些事项呢？
1、注意输入电压是否超限
图1是ADI的OP07数据表中的输入电气特性的一部分，可以看到在电源电压15V的条件下，输入电压的范围是13.5V，如果输入电压超出范围，那么运放就会工作不正常，出现一些意料不到的情况。
而有一些运放标注的不是输入电压范围，而是共模输入电压范围，如图1-2是TI的TLC2272数据表的一部分，在单电源+5V的条件下，共模输入范围是0-3.5V.其实由于运放正常工作时，同相端和反相端输入电压基本是一致的（虚短虚断），所以输入电压范围与共模输入电压范围都是一样的意思。
图1-1
图1-2
2、不要在运放输出直接并接电容
在直流信号放大电路中，有时候为了降低噪声，直接在运放输出并接去耦电容（如图2-1）。
虽然放大的是直流信号，但是这样做是很不安全的。
当有一个阶跃信号输入或者上电瞬间，运放输出电流会比较大，而且电容会改变环路的相位特性，导致电路自激振荡，这是我们不愿意看到的。
正确的去耦电容应该要组成RC电路，就是在运放的输出端先串入一个电阻，然后再并接去耦电容（如图2-2）。
这样做可以大大削减运放输出瞬间电流，也不会影响环路的相位特性，可以避免振荡。
集成运放使用时必做的工作及保护措施
二、保护措施
集成运放使用中损坏的三种原因：
l 输入信号过大，使PN结击穿；
l 电源电压极性接反或过高；
l 输出端直接“地”或接电源，此时，运放将因输出级功耗过大而损坏。
保护措施：
1、输入保护
运放工作在开环状态时，易因差模电压过大而损坏，保护电路如图(a)所示。
运放工作在闭环状态时，易因共模电压超出极限值而损坏，保护电路如图(b)所示。
2、输出保护
如下图所示为输出端保护电路，限流电阻R与稳压管DZ构成限幅电路，它一方面将负载与集成运放输出端隔离开来，限制了运放的输出电流，另一方面也限制了输出电压的幅值。
3、电源端保护
为了防止电源极性接反，可利用二极管单向导电性，在电源端串联二极管来实现保护，如右上图所示。
三、输出电压与输出电流的扩展
1、提高输出电压
如右图所示利用电压分压原理提高电源电压，使得输出电压幅值变大。
2、增大输出电流
可在运放的输出端加一级射极输出器或互补输出级，实现电流放大，如下图所示。
电工实验思考题答案
实验1 常用电子仪器的使用实验报告及思考题1．总结如何正确使用双踪示波器、函数发生器等仪器,用示波器读取被测信号电压值、周期（频率）的方法。
答：要正确使用示波器、函数发生器等仪器，必须要弄清楚这些仪器面板上的每个旋钮及按键的功能，按照正确的操作步骤进行操作．用示波器读取电压时，先要根据示波器的灵敏度，知道屏幕上Y轴方向每一格所代表的电压值，再数出波形在Y轴上所占的总格数h，按公式计算出电压的有效值。
用示波器读取被测信号的周期及频率时，先要根据示波器的扫描速率，知道屏幕上X轴方向每一格所代表的时间，再数出波形在X轴上一个周期所占的格数d，按公式T= d ×ms/cm，，计算相应的周期和频率。
2.欲测量信号波形上任意两点间的电压应如何测量？答：先根据示波器的灵敏度，知道屏幕上Y轴方向每一格所代表的电压值，再数出任意两点间在垂直方向所占的格数，两者相乘即得所测电压。
3.被测信号参数与实验仪器技术指标之间有什么关系，如何根据实验要求选择仪器？答：被测信号参数应在所用仪器规定的指标范围内，应按照所测参量选择相应的仪器。
如示波器、函数发生器、直流或交流稳压电源、万用表、电压表、电流表等。
4.用示波器观察某信号波形时，要达到以下要求，应调节哪些旋纽？①波形清晰；②波形稳定；③改变所显示波形的周期数；④改变所显示波形的幅值。
答：①通过调节聚焦旋钮可使波形更清晰。
②通过配合调节电平、释抑旋钮可使波形稳定。
③调节扫描速度旋钮。
④调节灵敏度旋钮。
实验2 基尔霍夫定律和叠加原理的验证七、实验报告要求及思考题1．说明基尔霍夫定律和叠加原理的正确性。
计算相对误差，并分析误差原因。
答：根据实验数据可得出结论：基尔霍夫定律和叠加原理是完全正确的。
实验中所得的误差的原因可能有以下几点：（1）实验所使用的电压表虽内阻很大，但不可能达到无穷大，电流表虽内阻很小，但不可能为零，所以会产生一定的误差。
（2）读数时的视差。
（3）实验中所使用的元器件的标称值和实际值的误差。
使用运算放大器时需要注意的几个重要问题
使用运算放大器时需要注意的几个重要问题
引言
运算放大器最初诞生时是用来作为各种模拟信号的运算，这个名字后来一直沿用至今，但是现在已经不仅仅是所谓的“运算”了，如今它充当的角色更多的是“信号调理兼放大”。
信号放大可以说是对模拟信号最基本的处理了，放大的本质是能量的控制和转换，它在输入信号的作用下，通过放大电路将直流电源的能量转化成负载所获得的能量，使得负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量，这也就说明，负载上总是获得比输入信号大得多的电压或者电流，有时这两种情况都发生。
以下是我们在使用运算放大器时需要注意的几个重要问题，我争取用最简单的原理图以“看图说话”的方式来说清楚我要表达的意思，以免给工程师朋友带来不必要的视觉疲劳.
1、首先应该好好理解运放的最简模型
从运放的原理来说，我们可以将运放看成是一个压控电压源，其中，运放。
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集成运放的使用注意事项
1.1 集成运放的使用注意事项
集成电路在使用中还有一些具体的问题应该注意.本节准备
作一间单的介绍:如何看产品手册中的接线图;
如何采取措施以防器件损坏;如何进行性能的扩展以及在使用中容易
出现什么样的故障,如何消除等.
1.1.1 使用前的准备工作
当我们根据工作的需要选择了合适型号的集成电路后,下一
步就需要知道集成电路各个管脚的作用以便正
确接线.下面我们介绍如何看产品手册中的管脚接线图(或称顶视图).
一.集成电路的封装及外引线图
目前线性集成运放常见的两种封装方式是金属壳封装和双列
直插式塑料封装,外观分别如图所示.
金属壳封装有8,10,12管脚等种类;双列直插式有8,10,12,14,16管
脚等种类.虽然集成电路外引线排列
有标准化的趋势,但各制造厂仍有自己的规范.这里结合具体电路来
介绍.
如图是F007的顶视图.金属壳封装的电路,管脚编号从顶视
图中均是逆时针排列的,标记点左边的第
一个管脚为1,顺序排列.如图是F007的外引线连接示意图.它表明了各管脚的具体连接方法.将这两个图
一对照就能正确地接线了.同理,如图是C14573的外引线排列顶视图.
双列直插式的管脚编号顺序如图所
示,注意标记缺口的方向(有的产品是以商标方向来标记的).每两个运放共用一个偏置电阻(即接图中的
IR端);四个运放共用VDD和VSS端.
除这两种封装方式外,还有扁平陶瓷封装等.接线的表示方法大同小异.
二.参数测量
在使用前可先用集成运放参数测试仪测量一下性能,或者用简易的方法判断它是否已经损坏.例如用
万用表对照电路原理图,测正,负电源端对输出端是否短路,或PN结是否被击穿等.这只能得出很粗略的结
果.注意万用表的档位不要用X1欧姆档(电流比较大)或X10K欧姆档(电压比较高).
对集成电路参数进行简易测试的方法和电路可见参考文献.
1.1.2 保护措施
集成电路在使用中若不注意,可能会使它损坏.比如:电源电压极性接反或电压太高;输出端对地短路
或接到另一电源造成电流过大;输入信号过大,超过额定值等等.针对以上情况,通常可采取下面的保护措
施.
一.输入保护
输入级的损坏是因为输入的差模或共模信号过大而造成的.
可采取如图所示的利用二极管和电阻构成
的限幅电路来进行保护.
二.输出保护
对于输出端对地短路的保护,采取了限制电源电流的方法,如图所示.当电路正常工作在额定的IB和IC
值时,使T1,T3工作在饱和区,UCES很小,则集成电路相当于直接连在电源端.当IB不变而IC增大超过额定值
时,T1,T3将进入放大区,处于恒流状态,则保护了集成电路.
针对输出端可能接到外部电压而过流或击穿的情况,可在输出端接上稳压管,如图所示.这样输出电压
值不会超过稳压值,起到了保护作用.
三.电源端保护
为了防止电源极性接反,可利用二极管单向导电性,在电源连接线中串接二极管来实现保护,如图所示.
有关集成运放的保护措施还可参考其他文献.
1.1.3 输出电流和输出电压的扩展
一般通用型运放输出电流多为十几毫安,输出电压范围在电源范围之内(如电源为+-15v,则输出电压大致
为+-13v).我们可以通过简单的方法扩大输出电流和电压的范围.
一.扩大输出电流
扩大集成运放输出电流,可利用晶体管的电流放大作用来实现.为了使电路的输出电阻小,正负半周信号对
称,可以采用互补式电路.其原理电路如图所示.这个电路的工作原理很清楚,这里不多说了.
由于输出电流范围扩大了,使输出功率范围也扩大了.所以外接电路中,应选用大功率晶体管.若推动电流不
够,可采用复合管.
二.扩大输出电压范围
扩大输出电压的范围必然要提高电源电压,然而运放的电源又不能改变,因此前图的电路不能提高输出电压
的幅值.为此,有的电路采用在运放的输出端再接一级高电压电源供电的放大电路的方法.如图所示为一种扩大了
输出电压范围的电路.若原运放电源为+-15v,现在的电源是+-30v,可选R1=R2=R3=R4.这样在静态时,UB1=15V,UB2
=-15V,若忽略两管的UBE,则运放的电源端仍近似为+-15v.
当有输出信号时,UB1=0.5*(V-uO)+uO=V/2+uO/2
UB2=0.5*(-V-uO)+uO=-V/ 2+uO/2
而运放两个电源端的压差约为UB1-UB2=V=30v与无信号时一样.但输出电压的范围变大了.考虑到T1和T2的饱
和压降等项因素,此电路的输出电压可达+-24v.
要注意的是,当输出电压变化时,运放电源端的电压值也随之变化(由前面的表达式可知).比如,当uO=+24v时,
正电源端约为+27v,负电源端约为-3v.因此利用这种形式来扩大输出
电压范围将受到运放本身性能参数的限制.。