前面讲了集成运算放大器和深度负反馈引入的优缺点。似乎集成运算放大器并没有什么优势,深度负反馈后也不是那么的理想。然而,在实际应用中,根据实际应用,恰当选择集成运算放大器和负反馈,集成运算放大器还是极具优势的,这是不容置疑的,除非集成运算放大器和负反馈选择不恰当。那么集成运算放大器都具有哪些优势呢?
集成运算放大器构成的电路具有几乎完美的功能
集成运算放大器是在分立元件放大器基础上将各个晶体管制作在同一芯片内,同时根据集成电路制造工艺的特点将分立元件的电路单元性能优化。
集成运算放大器的性能非常接近于理想运算放大器的特性,这使得在设计由集成运算放大器构成的运算电路时,可以用理想运算放大器的计算方法所得到的实际的用集成运算放大器构成的运算电路与设计值在工程上很完美的“一致”。
很容易实现极高的开环电压增益
由于集成运算放大器采用有源负载,使得中间级一级的增益很容易超过1 000倍甚至10 000倍!为集成运算放大器的极高增益打下坚实的基础。集成运算放大器的极高开环增益使得集成运算放大器更接近于无穷大增益的理想运算放大器,也抵消了因负反馈所造成的增益损失,放大器的增益仅取决于反馈系数。使电子电路可以完成运算功能。
在带有反馈回路的工作状态下,极高的开环电压增益可以使得集成运算放大器的同相输入端与反相输入端的电压差极其微小,甚至可以忽略,于是在运算放大器电路的分析中就有了“虚短”和“虚断”的概念,并极大的简化了集成运算放大器的设计与计算。
试想,一个开环电压增益为一百万倍的集成运算放大器(属中低档的集成运算放大器性能)输出电压10V时对应的同相输入端和反相输入端的电压差仅为10μV!如此小的电压差相对于伏特级电压绝对可以忽略!
很容易获得极高的共模抑制比
集成运算放大器具有极高的共模抑制比,即使是通用型集成运算放大器也会有近80dB的共模抑制比,这就会使输入的共模噪声即使通过集成运算放大器的输入到输出,其转化为差模噪声的幅度被衰减10 000倍!作为高精度运算放大器(如OP177),其共模抑制比甚至会达到140dB,也就是衰减一千万倍!
具有极强的电源电压适应能力
通用集成运算放大器可以工作在±3V~±18V的很宽的工作电压范围,也可以工作在单电源电压条件下。不仅如此,由于集成运算放大器的极高开环增益,也使得集成运算放大器具有极高电源抑制比,即使是通用型集成运算放大器也具有70dB以上的电源抑制比。适用于低压、微功耗应用场合的微功耗集成运算放大器甚至可以工作在0.9V,即使干电池、镍氢电池电压极端低的状态下也能工作。
具有极低的输入偏置电流和输入失调电压、电流
极低的输入偏置电压、电流可以使得集成运算放大器对输入信号的分流与衰减,以精确的运算或放大输入信号,确保运算精度。极低的输入失调电压可以保证集成运算放大器的运算精度。
很容易得到高输入阻抗甚至极高的输入阻抗
对于放大器性能而言,总是希望输入阻抗越高越好,这样可以尽可能的减小因放大器的输入阻抗对输入信号的衰减和相移。
很容易实现真正的直流放大
集成运算放大器内部各环节是直接耦合的,因此输入的直流信号可以被有效的放大。由于引入深度负反馈,集成运算放大器的负反馈可以有效地将输出端的静态工作电锁定在“零电位”。这样从输入端到输出端,直流信号不被任何其它信号干扰,真正的做到了直流放大。为了防止直流漂移,还可以采用斩波稳零的输出零漂抑制的方法。
很容易得到比较高的输出能力
一般的放大电路的带负载能力很差,如果要驱动10mA以上的负载需要附加电路。集成运算放大器本身带有输出级,具有一定的输出驱动能力,最大输出电流至少可以达到20mA以上,现在的低电压集成运算放大器甚至可以达到50mA。专用的集成运算放大器如集成功率放大器的驱动电流可以达到数安培!功率集成运算放大器甚至可以驱动近10A的电流!
在相同的电源电压条件下,集成运算放大器的输出电压幅度高于一般的分立元件的放大电路。在±15V电源电压条件下,输出电压幅度可以达到电源电压的80%以上。满幅度输出的集成运算放大器,输出电压幅度几乎与电源电压幅度相等,这是分立元件绝对不可及的。
单片功率集成运算放大器或单片集成功率放大器的输出功率可以超过100W!
如果需要高电压输出可以选用高压集成运算放大器,最高的工作电压可以达到1200V!输出电压幅度可以超过1100V。
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