何谓运算放大器?

介绍ABLIC运算放大器

1. 何谓运算放大器

2. 利用运算放大器能够实现的功能

运算放大器并非单独地发挥作用，而是通过设计连接电路完成各种动作。那么，使用了运算放大器的电路能够实现什么功能呢？接下来，将介绍几个具有代表性的例子。

●能够大幅放大输入的信号

连接上放大电路后，可以将输入的小信号放大为大信号。 如果将其比作扩音器，则输入信号相当于原声，扩音器相当于运算放大器电路。 例如，将此电路用于放大传感器的信号时，则能够将微弱的传感器信号放大。
而且，将上述放大信号输入微型计算机*(MCU)后，MCU就能够更为准确地对传感器信号实施处理。
*微型计算机･･･控制电子仪器用小型计算机。其是电子仪器的大脑，根据所输入的信号运行。

●能够消除输入信号中的噪音

相对于输入信号来说，运算放大器电路发挥滤波器的作用，因此能够只调取并输出任意频率的信号。 例如，将该电路用于声音识别装置或录音机时，则能够提取接近欲识别声音频率的声音，并将其他频率的声音作为噪音消除。 另外，通过电路设计，运算放大器还能够实现运算与信号合成等各种功能。

3. 运算放大器的使用方法

再次重复前面的内容，运算放大器几乎不会单独使用，而是通过连接电阻或电容形成电路的方式，完成“2.利用运算放大器能够实现的功能”一项中所述的放大信号、滤波器、运算电路等各种动作。

(1)运算放大器本身的动作

在此，我们考虑一下运算放大器本身在电路内是如何动作的。“非倒相放大电路”是放大电路之一，我们先来看一下运算放大器在其内部是如何动作的。 实际上，除上述单纯的计算外，还需要考虑到运算放大器本身的性能等，连接成电路。对此，将在后项的“4.运算放大器的选择方法与用语说明”中进行详细介绍。

(2)电路示例

以下将介绍运算放大器的几个具有代表性的使用方法。

【非倒相放大电路】

如(1)所述，此为放大与输出输入信号的电路。

• V_OUT=(1+R2/R1)×V_IN

【倒相放大电路】

倒相放大电路中带有负号(-)。V_IN电压上升时，V_OUT电压下降。

• V_OUT=-R2/R1×V_IN

【电压跟随电路】

使非倒相放大电路的R2短路 (R2=0Ω)、R1开放(R1=无限大)的电路。 由于V_OUT=(1+R2/R1)×V_IN= (1+0Ω/∞)×V_IN=V_IN，因此输入电压与输入信号相同。电压跟随电路用作转换电阻或分离电路的缓冲电路。

• V_OUT=V_IN

【差分放大电路】

放大与输出2个输入信号之差的电路。

• V_OUT=R2/R1×(V_IN2-V_IN1)

4. 运算放大器的选择方法与用语说明

现以艾普凌科(ABLIC)的运算放大器S-89630A为例，介绍选择运算放大器时的注意事项以及运算放大器的特性。

①确认工作电压

【工作电源电压范围】
指VDD端子上的能够工作的电源电压的范围。应确认所使用的电源电压是否在运算放大器的工作电压范围内。 【输入共模电压范围】
指输入端子上的能够输入信号的电压的范围。输入信号在此范围内时，则运算放大器能够工作。 我们将输入共模电压范围能够涵盖V_SS～V_DD的运算放大器称为“Rail-to-Rail输入运算放大器”，其可谓是能够大范围涵盖输入信号电压且性能优异的运算放大器。

②确认输入信号的频率

【增益带宽乘积】
指运算放大器放大信号时能够达到的最大频率。信号的放大倍率(增益)不同，最大频率亦有所不同。增益为1倍(=0dB)时，能够放大至最大频率，该频率即为增益带宽乘积。

③确认消耗电流

【消耗电流】
指通过V_DD端子消耗的电流值。该电流值越小，系统的用电量越小。 一般来说，运算放大器的消耗电流较小时，其增益带宽乘积的频率也较低。

④确认信号放大精度

【输入失调电压】
输入失调电压指输入电压为0V时，将输出产生的误差电压换算为输入电压后得出的电压值，是决定运算放大器放大精度的极为重要的特性。 一般来说，输入信号的电压振幅为mV指令时，要求有μV指令的输入失调电压，因此需要选择输入失调电压非常小的运算放大器，即名为“零点漂移放大器”的放大器。

5. 所谓零点漂移放大器

我们希望运算放大器的输入失调电压为0V，但实际上，由于构成运算放大器的晶体管具有不同的特性，导致产生输入失调电压。而且，输入失调电压随周围温度与时间的变化而变化，我们称其为输入失调电压的漂移。
所谓零点漂移放大器，指将输入失调电压以及输入失调电压的漂移降至无限小(=0)的运算放大器。在对信号放大精度要求较高的应用中，选择使用零点漂移放大器是非常有效的方式。

零点漂移放大器的放大器中内置有自动补正失调电压的电路，其实现方式可分为3大类。

• 自动归零方式
• 斩波方式
• 自动归零与斩波组合方式

【自动归零方式】
除内置有通常的运算放大器(Main放大器)外，还内置有补正放大器、电容器、信号通道切换开关。 补正放大器用于测定Main放大器的输入失调电压，测定的信号存储于电容器中，并根据该信息对Main放大器实施补正，以抵消输入失调电压。 通过该方式，使输入失调电压无限接近零。

【斩波方式】
斩波方式的工作原理较为难懂。输入信号通过由开关构成的输入调制电路转换为AC信号，经放大器放大后， 再通过输出解调电路转换回DC信号。 一方面，由于输入失调电压不经过输入调制电路，因此其变成由输出解调电路转换为AC信号后的状态。为此，就可以利用输出部分的LPF(低通滤波器)，仅消除转换为AC信号的输入失调电压的信息。 通过该方式，使输入失调电压无限接近零。

艾普凌科(ABLIC)的零点漂移放大器

艾普凌科(ABLIC)生产的零点漂移放大器为S-89630A与 S-89713系列。
S-89630A为通过自动归零方式与斩波方式相组合的方式实现零点漂移动作的运算放大器，兼具工作电压范围广(4.0~36V)、失调电压低的特性。

S-89713系列为通过自动归零方式实现零点漂移动作的运算放大器，兼具工作电压低(2.65V~)、失调电压低的特性。同时，有些产品还实现了超小型封装(SNT-8A、尺寸1.97×2.46mm)。

如果您在寻找零点漂移放大器，请一定考虑一下艾普凌科(ABLIC)的运算放大器。

运算放大器选择表

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