【導(dǎo)讀】運(yùn)算放大器具有高增益能力，其增益取決于頻率（如圖1），并受溫度和其它環(huán)境條件的影響。在實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中，東芝能夠提供品種廣泛的運(yùn)算放大器，包括適用于放大物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中各種傳感器的小信號(hào)的低噪聲運(yùn)算放大器，有助于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備長期運(yùn)行的超低電流消耗運(yùn)算放大器，和I／O全系列（I／O軌對(duì)軌）運(yùn)算放大器等。
上篇我們了解了運(yùn)算放大器的基本定義和內(nèi)部工作原理。在本篇中，為了把運(yùn)算放大器用好，建議我們?cè)谑褂弥?，先弄清一些重要的產(chǎn)品性質(zhì)和注意事項(xiàng)。
運(yùn)算放大器具有高增益能力，其增益取決于頻率（如圖1），并受溫度和其它環(huán)境條件的影響。在實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中，東芝能夠提供品種廣泛的運(yùn)算放大器，包括適用于放大物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中各種傳感器的小信號(hào)的低噪聲運(yùn)算放大器，有助于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備長期運(yùn)行的超低電流消耗運(yùn)算放大器，和I／O全系列（I／O軌對(duì)軌）運(yùn)算放大器等。
圖1：運(yùn)算放大器的頻率特性
運(yùn)算放大器通常與負(fù)反饋聯(lián)用
在運(yùn)算放大器電路中的反饋環(huán)有兩種類型：正反饋和負(fù)反饋。正反饋是進(jìn)一步增加輸出端細(xì)微變化影響的一個(gè)過程；負(fù)反饋是試圖使結(jié)果保持不變的一個(gè)過程，具備更好的增益穩(wěn)定性。
圖2：帶反饋的放大電路
圖2顯示了一個(gè)帶反饋的放大器電路。盡管運(yùn)算放大器的開環(huán)增益非常高，但由于開環(huán)增益仍取決于頻率，故難以使用此開環(huán)增益。負(fù)反饋導(dǎo)致其增益大幅下降，但是另一方面，負(fù)反饋增加了使增益曲線保持平緩的頻帶寬度，并減小了輸出阻抗。此外，負(fù)反饋為創(chuàng)建易于操作的放大器創(chuàng)造了條件，因?yàn)樗梢匝a(bǔ)償增益變化。因此綜合來看，運(yùn)算放大器通常適合與負(fù)反饋一起使用。
運(yùn)算放大器的開環(huán)增益和閉環(huán)增益
運(yùn)算放大器的開環(huán)增益（GV）頻率特性與一階RC低通濾波器的頻率特性相同。在高于轉(zhuǎn)角頻率（即fC；在此頻率下，開環(huán)增益比直流增益低3 dB）的頻率下，開環(huán)增益以每倍頻程6 dB（每十倍為20 dB）的速率下降。在此頻率范圍內(nèi)，當(dāng)頻率加倍時(shí)，運(yùn)算放大器的分貝開環(huán)增益（GV）會(huì)減小6 dB（即線性開環(huán)增益（AV）減半）。
圖3：帶反饋的放大器電路
在圖3中，輸入端（Vin）與輸出端（Vout）所具有的關(guān)系，稱之為閉環(huán)增益（用dB標(biāo)度表示為GCL，用線性標(biāo)度表示為ACL）。20log規(guī)則用于將線性電壓增益轉(zhuǎn)換為分貝電壓增益：G＝20×log A。
Vout／Vin＝ACL＝AV／（1＋AV×B）
＝1／{B（1 + 1／AV×B）}
其中，AV表示放大器的開環(huán)增益，B表示反饋系數(shù)。（AV×B）稱為環(huán)路增益。分母（1＋AV×B）稱為反饋量。在負(fù)反饋情況下，AV×B＜0。運(yùn)算放大器的AV非常高。故|AV×B|>>1。因此，反饋量的計(jì)算公式為（1＋AV×B）≈AV×B（環(huán)路增益）。故可將上述等式簡化為以下等式：Vout／Vin＝ACL＝1／B
圖4顯示了這種關(guān)系。運(yùn)算放大器的帶寬為fC。通過負(fù)反饋，其閉環(huán)帶寬擴(kuò)展至fCL。根據(jù)下列增益帶寬積公式計(jì)算出fCL：fCL＝fT／ACL
圖4：增益與頻率的關(guān)系
值得注意的是，當(dāng)閉環(huán)增益（GCL）或帶寬（fCL）不足時(shí)，要選擇fT較高的運(yùn)算放大器，以滿足設(shè)計(jì)所需。
注意反饋電路的振蕩
當(dāng)運(yùn)算放大器用作放大器時(shí)，其被配置為負(fù)反饋，這里需注意反饋電路的振蕩（圖5）。作為振蕩來源的信號(hào)或噪聲，在某些條件下就有可能發(fā)展為振蕩。
圖5：反饋電路產(chǎn)生的振蕩
當(dāng)我們考慮的是適用于由運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載的應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，如果電容性負(fù)載導(dǎo)致的截止頻率在環(huán)路增益大于1的范圍內(nèi)，則會(huì)發(fā)生振蕩。為防止振蕩，需在電容器上串聯(lián)一個(gè)電阻器。即使運(yùn)算放大器未連接負(fù)載，仍應(yīng)注意導(dǎo)線或其它電容。盡量縮短從運(yùn)算放大器輸出端至后續(xù)器件的導(dǎo)線長度以及反饋回路的導(dǎo)線長度。
本篇全面分享了運(yùn)算放大器的一些需要重點(diǎn)注意的方面，下一篇我們將為大家介紹運(yùn)算放大器的各種具體使用方式。
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