集成运放大信号电压增益怎么定义的?
总的开环增益就像你说的那样的,接上负载的话输出电压肯定会下降的了,任何电路接,在没有反馈的情况下,接上负载,电压都会下降的呀.比如,你接个100M的负载,开环增益可能是100dB,但你接上一个10欧的电阻,那你测得的增益可能就是0dB
开环增益一般是会有一个理论最大值, 一个实际最大值,那么,它就是一多少到多少的范围值.
只说“不接负反馈”是有瑕疵,作为判断题回答应该填“错误”。虽然怎么说大家都理解,但是,反馈网络还有正反馈,如运放作为比较器使用,有时就用正反馈加速。
正确说法应该是:“运放不带反馈网络时的放大倍数称为开环增益”。
使用分贝来表示放大器的放大能力有以下好处:
1.采用分贝表示法,使大数字计算变为小数字计算,如某放大器的放大倍数Au=10000倍,分贝表示为Gu=80dB。
2.采用分贝表示法,可以利用对数特性将乘法变为加法,将除法变为减法,大大简化了多级放大器的计算。
3.采用分贝表示法,可以直观地表示增益的变化情况。比如,放大器的电压放大倍数=1时,其增益用分贝表示为0;当放大器的电压放大倍数>1时,其增益用分贝表示为一个正数;当放大器的电压放大倍数<1时,其增益用分贝表示为一个负数。
分贝表示法还广泛应用于电子电器的各种性能指标,如收音机、电视机、手机、无线数传系统等的灵敏度和选择性等。各种测量仪器的信噪比、环境噪声等也都用分贝表示,是一个在实际工程中被广泛应用的单位。
差模增益=20log(Vo/Vid) dB
共模增益=20log(Vo/Vicm) dB
20log(输出/输入),,单位是dB
输出电压比上输入电压。
运算放大器(常简称为“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。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”,此名称一直延续至今。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,如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。现今运放的种类繁多,广泛应用于几乎所有的行业当中。
编辑本段历史
运算放大器最早被发明作为模拟信号的运算单元,是模拟电子计算机的基本组成部件,由真空电子管组成。
第一块集成运放电路是美国仙童(fairchild)公司发明的μA741,在60年代后期广泛流行。直到今天μA741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。
编辑本段原理
运放如上图有两个输入端a,b和一个输出端o.也称为倒向输入端(反相输入端),非倒向输入端(同相输入端)和输出端.当电压加U-加在a端和公共端(公共端是电压的零位,它相当于电路中的参考结点.)之间,且其实际方向从a 端指向公共端时,输出电压U实际方向则自公共端指向o端,即两者的方向正好相反.当输入电压U+加在b端和公共端之间,U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同.为了区别起见,a端和b 端分别用"-"和"+"号标出,但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性.电压的正负极性应另外标出或用箭头表示.反转放大器和非反转放大器如下图:
一般可将运放简单地视为:具有一个信号输出端口(Out)和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元,因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。
运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放,其输出可在零电压两侧变化,在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放,输出在电源与地之间的某一范围变化。
运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值,而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化,甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨(rail-to-rail)输入运算放大器。
运放的输出电位通常只能在高于负电源某一数值,而低于正电源某一数值之间变化。经过特殊设计的运放可以允许输出电位在从负电源到正电源的整个区间变化。这种运放成为轨到轨(rail-to-rail)输出运算放大器。
运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比,在音频段有:输出电压=A0(E1-E2),其中,A0 是运放的低频开环增益(如 100dB,即 100000 倍),E1 是同相端的输入信号电压,E2 是反相端的输入信号电压。
编辑本段类型
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/ms,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。
编辑本段主要参数
1.共模输入电阻(RINCM)
该参数表示运算放大器工作在线性区时,输入共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比。
2.直流共模抑制(CMRDC)
该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同直流信号的抑制能力。
3.交流共模抑制(CMRAC)
CMRAC用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力,是差模开环增益除以共模开环增益的函数。
4.增益带宽积(GBW)
增益带宽积AOL * ƒ是一个常量,定义在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。
5.输入偏置电流(IB)
该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。
6.输入偏置电流温漂(TCIB)
该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。TCIB通常以pA/°C为单位表示。
7.输入失调电流(IOS)
该参数是指流入两个输入端的电流之差。
8.输入失调电流温漂(TCIOS)
该参数代表输入失调电流在温度变化时产生的变化量。TCIOS通常以pA/°C为单位表示。
9.差模输入电阻(RIN)
该参数表示输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比,电压的变化导致电流的变化。在一个输入端测量时,另一输入端接固定的共模电压。
10.输出阻抗(ZO)
该参数是指运算放大器工作在线性区时,输出端的内部等效小信号阻抗。
11.输出电压摆幅(VO)
该参数是指输出信号不发生箝位的条件下能够达到的最大电压摆幅的峰峰值,VO一般定义在特定的负载电阻和电源电压下。
12.功耗(Pd)
表示器件在给定电源电压下所消耗的静态功率,Pd通常定义在空载情况下。
13.电源抑制比(PSRR)
该参数用来衡量在电源电压变化时运算放大器保持其输出不变的能力,PSRR通常用电源电压变化时所导致的输入失调电压的变化量表示。
14.转换速率/压摆率(SR)
该参数是指输出电压的变化量与发生这个变化所需时间之比的最大值。SR通常以V/µs为单位表示,有时也分别表示成正向变化和负向变化。
15.电源电流(ICC、IDD)
该参数是在指定电源电压下器件消耗的静态电流,这些参数通常定义在空载情况下。
16.单位增益带宽(BW)
该参数指开环增益大于1时运算放大器的最大工作频率。
17.输入失调电压(VOS)
该参数表示使输出电压为零时需要在输入端作用的电压差。
18.输入失调电压温漂(TCVOS)
该参数指温度变化引起的输入失调电压的变化,通常以µV/°C为单位表示。
19.输入电容(CIN)
CIN表示运算放大器工作在线性区时任何一个输入端的等效电容(另一输入端接地)。
20.输入电压范围(VIN)
该参数指运算放大器正常工作(可获得预期结果)时,所允许的输入电压的范围,VIN通常定义在指定的电源电压下。
21.输入电压噪声密度(eN)
对于运算放大器,输入电压噪声可以看作是连接到任意一个输入端的串联噪声电压源,eN通常以 nV / 根号Hz 为单位表示,定义在指定频率。
22.输入电流噪声密度(iN)
对于运算放大器,输入电流噪声可以看作是两个噪声电流源,连接到每个输入端和公共端,通常以 pA / 根号Hz 为单位表示,定义在指定频率。
编辑本段应用
运算放大器是用途广泛的器件,接入适当的反馈网络,可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。
集成运放大信号电压增益怎么定义的?
电压增益表示的是放大电路对输入信号的放大能力,使用的表示方法是分贝表示法,其定义为:Gu=20lg(Uo\/Ui)=20lgAu,单位是分贝,用符号dB表示。使用分贝来表示放大器的放大能力有以下好处:1.采用分贝表示法,使大数字计算变为小数字计算,如某放大器的放大倍数Au=10000倍,分贝表示为Gu=80dB。2.采...
什么是电压增益,请详细解释,谢谢
电压增益表示的是放大电路对输入信号的放大能力,使用的表示方法是分贝表示法,其定义为:Gu=20lg(Uo\/Ui)=20lgAu,单位是分贝,用符号dB表示。在不具负反馈情况下(开环路状况下),运算放大器的放大倍数称为开环增益,简称AVOL。AVOL的理想值为无限大,一般约为数千倍至数万倍之间,其表示法有...
关于运放电路里的增益?
VO\/VI表示输出电压比输入电压,就是电路的电压增益,也叫电压放大倍数,结果是一个没单位的数字,当然后面跟着“倍”字。如上则IO\/Ii,Po\/Pi则分别为电路的电流放大倍数与功率放大倍数,也就是电流增益及功率增益。A(V)、A(I)、A(P),就是指电压电流功率的放大倍数值,也是一个数值,但这里是...
运算放大器基本参数释义
10 大信号电压增益:输出电压变化与输入电压变化的比例 11 输出阻抗:输出电压为零时,从输出端看进去的小信号电阻 12 输出电阻:影响输出稳定性的电阻值 13 输出电压摆幅:正常输出电压的峰值 14 失调电压温漂:温度变化导致的输入失调电压变化 15 供电电源抑制比:电源电压变化对输出的影响比值 16 建立...
运放中开环增益和闭环增益是什么意思?增益是什么意思
增益是指放大器对输入信号的放大能力,表现为输出电压与输入电压的比值。简单来说,增益是描述放大器放大信号能力的一个参数。在运算放大器中,增益是非常重要的性能指标。开环增益指的是运放处于开环状态下的增益,即运放的输入端和输出端之间没有接入反馈网络时的增益。开环增益通常非常高,可以达到数万...
运算放大器计算方法有哪些 运算放大器基本公式是什么
首先,运算放大器的计算方法可以归纳为以下几种:1. 计算增益。增益是输出信号与输入信号的比例,代表放大器的放大倍数。其计算公式为:增益=输出信号/输入信号。2. 计算输出\/输入比率。比率定义为输出信号与输入信号的比例,通常以电压表示。计算公式为:输出\/输入比率=输出电压/输入电压。3. 计算输出...
运算放大器的开环增益和闭环增益都是什么意思啊?
输出级无电压放大功能(Av3=1),但它能利用电压Vo2的控制作用,从而能对外接低阻值的负载供给一定的功率。运放的输出电压Vo=Avo*(Vp-Vn),其中Avo=Av1*Av2是运放的开环电压增益,即运放由输出端到输入端无外接反馈元件时的电压增益。如图2.3.1所示,根据虚短和虚断的概念有:Vp=Vn,ip=in=...
为什么要对运放的增益进行限制?
运算放大器通常有两个工作区域,分别是线性区和饱和区。线性区:在这个区域内,运算放大器的输出与输入信号之间存在线性关系,即输出电压与输入电压成比例。在线性区域内,运算放大器的增益是恒定的,通常是一个非常大的值。在这个区域内,运算放大器的负反馈可以正常工作,输出电压可以精确地跟随输入信号...
什么是理想集成运算放大器,其有哪些主要的技术指标?
1、开环差模电压增益Aud.当集成运放的输出端与输入端之间无任何外接原件连接时,输出电压与输入电压之比,定义为开环差模电压增益,即Aud=U0\/ui。集成运放的开环差模电压增益Aud越大越好,理想运放的开环电压增益Aud→∞。2、最大输出电压Uopp。在指定的电源电压下,集成运放的最大不失真...
理想集成运算放大器的参数
1. 无限增益(Aol):理想情况下,集成运算放大器具有无限增益,即输出信号与输入信号之间的比例关系为无限大。2. 无限输入阻抗(Zin):理想情况下,集成运算放大器的输入阻抗无限大,即输入信号源的电阻对其输入电路没有影响。3. 零输出阻抗(Zout):理想情况下,集成运算放大器的输出阻抗为零,即...