对比集成运放的两种应用

摘 要：集成运放在现实生活中具有广泛的应用，我们按照特点将其分为线性应用和非线性应用。本文概括、对比了两种应用电路的特点、判定标准、分析方法及典型电路。

关键词：线性应用；非线性应用；“虚短”；“虚断”

集成运放是由具有高放大倍数的直接耦合放大电路所组成的集成电路。内部元器件都集成在同一小硅片上，元器件之问的距离近，对称性好，采用差分输入级有效地克服了零点漂移的突出问题。在实际应用电路中，由运算放大器构成了种类繁多、功能各异的电路，总体分为集成运放的线性应用和非线性应用。

1 在特点及判断标准上的对比

运放工作在线性区和非线性区的特点和判断标准都是不相同的：（1）当集成运放工作在线性区时，集成运放的输入输出成一定的比例关系，其电压放大倍数不再是开环变压放大倍数Auo，而是闭环电压放大倍数Auf，即图1中斜线的斜率；（2）当集成运放工作在非线性区，其内部的输出级三极管进入饱和区工作，输出电压与集成运放的输入信号不再呈线型关系，其值近似等于电源电压Uom。

2 在基本分析方法上的对比

由于实际的集成运放的指标接近理想化条件，引入理想集成运放的模式后，把实际的集成运放当作理想集成运放来分析电路所引起的误差不大，这是允许的。所以我们利用“虚短”“虚断”的概念来分析电路，可以大大简化集成运放应用电路的分析过程。

（1）虚短：是指集成运放的同相输入端和反相输入端即好像是短路，又不是真正短路。即u+-u-≈0（实际不足1 mV）。

如果集成运放其中一输入端接地（或通过电阻接地），即u+（或u-）=0，根据“虚短”，则u-（或u+）≈0，但这个输入端又不是直接接地，这种情况下称之为“虚地”。

（2）虚断：是指集成运放的两输入端与内部电路即像是断路，又不是真正断路。即i+=i-≈0（往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流）。

集成运放工作在不同区域时，分析方法不尽相同，线性应用电路可使用“虚短”、“虚断”，而非线性应用电路仅能使用“虚断”。

3 在分析过程中的对比

在分析集成运放应用电路时，如电路中存在负反馈，则根据电路的不同利用“虚短”、“虚断”来进行分析；如电路在非线性区工作，应先找到专责点再进行分析。这样对不同电路采用不同的分析方法，能迅速找到其输入输出的关系，如图2所示。

4 应用上的对比

集成运放的线性应用多用作数学模拟运算、波形变换、滤波等场合。非线性应用多用于数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合。在实际中运放线性应用的场合远高于非线性应用的场合，由运放组成的各种信号运算电路及其信号变换电路均属于线性应用。

4.1线性应用电路

4.1.1完成信号运算功能

集成运放线性应用可以完成信号的比例运算、加法以及减法运算。以反相比例运算电路为例进行仿真，电路中参数设置如图3（a）所示，得到仿真结果如图3（b）所示，观察输入输出的关系（其中红色正弦曲线表示输入信号，蓝色正弦曲线表示输出信号），可以得到输出信号是输入信号反相、并按比例放大后的结果。

4.1.2 完成信号变换功能

积分电路可将方波变换为三角波，微分电路可将方波变换为正负尖脉冲，如积分运算电路、微分运算电路。此外，集成运放线性应用还可以完成滤波功能。

4.2 非线性应用电路

集成运放非线性应用主要指比较器和信号发生器。比较器可以完成信号的比较、变换作用；信号发生器有矩形波和正弦波发生器两种。

参考文献

[1]赵建中，寅英.集成运放及其应用.内蒙古科技与经济，2002， （7）：105-106

[2]王岳昭.集成运放电路分析方法探析.宁夏大学学报，2001，22（4）：399-402

作者简介

相方园（1982-），女，山东临沂人，硕士，讲师。