運算放大器（OPA） 概 論
目 錄 1.差動放大的基本概念 2.差動放大器的放大模式 3.理想的差動放大器 4.OPA的基本概念 5.理想的運算放大器 6.虛接地觀念 目 錄 1.差動放大的基本概念 2.差動放大器的放大模式 3.理想的差動放大器 4.OPA的基本概念 5.理想的運算放大器 6.虛接地觀念 7.運算放大器基本電路
差動放大器的基本概念 差動放大器(簡稱DA),為運算放大器的第一級,特別設計成兩個輸入端,加以共用射極交連特殊安排,只放大差模信號,而電路本身可自動消除共模信號 1.相位相反的兩個輸入信號指真正信號，稱差模信號Vd .(要全力放大) 2.相位相同的兩個輸入信號，指雜訊，稱共模信號Vc(要全力拒斥)
共模信號及差模信號 Vi1＝Vc +1/2Vd--（1）Vi2＝Vc -1/2Vd--（2） 由(1)－(2)得 Vd＝Vi1－Vi2 (1)＋(2) /2得 Vc＝(Vi1+Vi2）╱2
Vc Vd Ac Ad 共模信號Vc :即雜訊,相位相同之部份。 差模信號Vd:欲放大之信號,相位相反之部份。 共模增益Ac:理想差動放大是不放大Vc,理想值Ac=0 差模增益Ad:理想差動放大只放大Vd,所以Ad越大越好。 差動放大器總輸出電壓Vo=Ad×Vd+Ac×Vc
CMRR的定義 Ac＝0，CMRR=∞，Vo＝Ad×Vd CMRR＝▕ Ad/Ac▕ 理想的CMRR值是無限大∞。 CMRR的值若以dB計算,則dB＝20LogCMRR 理想的差動放大器 是： Ac＝0，CMRR=∞，Vo＝Ad×Vd
差動放大器的放大方式 1.同邊：倒相放大 2.對邊：同相放大
差動放大器會放大反相位的差模訊號 差動放大器會排斥同相位的共模訊號
差動放大器會排斥同相位的共模訊號
差動放大器會放大反相位的差模訊號
運算放大器（OP AMP）是什麼 運算放大器,簡稱OPA,為一種具有高增益的差動放大器,利用電壓回授來穩定電壓增益。 所謂“運算”,意謂放大器可應用來操作許多數學運算,如加、滅、乘、除、反相、微積分等。 它具有兩個電源端(＋Vcc及－VCC) 兩個輸入端,+為非反相輸入端,-為反相輸入端、一個輸出端Vo。
運算放大器的符號 信號由反相輸入端輸入時,輸出信號與輸入訊號相位相反。 信號由非反相輸入端輸入時,輸出信號與輸入訊號相位相同。
理想運算放大器的特性 輸入阻抗無限大, 即輸入電流Ii＝0。 輸出阻抗為零。 頻帶寬度無限大。 差動輸入時,共模拒斥比(CMRR)無限大。 電壓增益Av無限大。 輸入抵補電壓為0。 特性不受溫度影響。
運算放大器之外觀 (a)金屬殼包裝(T0-5型)。 (b)平行雙排八腳包裝(DIP型)。
虛接地觀念 用電壓思考,沒有電位差。兩腳同電位。 用電流思考,流不進來也流不出去。 虛接地的觀念就是等電位的觀念,因為理想運算放大器的輸入阻抗是∞,所以沒有電流流入,亦即兩輸入端之間沒有電位差, 因此我們認為這兩端間的電位是相同的。所以稱為“虛接地”好像接地一樣。 用電壓思考,沒有電位差。兩腳同電位。 用電流思考,流不進來也流不出去。
運算放大器的基本電路 要牢記
反向放大器 若輸入電阻為R1，回授電阻為Rf，則 Av= －(Rf /R1) 輸出電壓Vo=Av×V1
非反相放大器 若輸入電阻為R1,回授電阻為Rf，則其電壓增益為 Av=1＋(Rf/R1) 輸出電壓VO＝Av×V1
加法器 如其輸入電阻等於回授電阻,即Rl = R2 =...= Rf 輸出電壓為Vo=－(V1＋V2＋V3＋...＋Vn)。 輸出電壓為個別反相放大再相加。
減法器 如R1=R2,Rf=R3 輸出電壓VO為其輸入電壓之差 Vo=V2-V1 如R1≠R2,Rf≠R3 按三步驟進行
比較器依參考電壓之不同可分為:
窗形比較器 使用兩個比較器連接兩個參考電壓Vu,VL而成 主要用來檢視輸入電壓Vi是否介於兩參考電壓之間Vu＜Vi＜VL
電壓隨耦器 電壓增益為1,具有隔離及緩衝作用，Av＝1 輸出電壓VO＝V1 是同相放大器的延伸應用
運算放大器其他應用電路 積分器 微分器 樞密特觸發電路 穩壓電路 定電流電路 主動濾波器 D/A轉換電路 精密整流電路 儀表電路 對數放大器 指數放大器 其他
The end 請準備考試