《你好，放大器》之九：為什么還是要集成運(yùn)放—性能，性能

前面講了集成運(yùn)算放大器和深度負(fù)反饋引入的優(yōu)缺點(diǎn)。似乎集成運(yùn)算放大器并沒有什么優(yōu)勢，深度負(fù)反饋后也不是那么的理想。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，恰當(dāng)選擇集成運(yùn)算放大器和負(fù)反饋，集成運(yùn)算放大器還是極具優(yōu)勢的，這是不容置疑的，除非集成運(yùn)算放大器和負(fù)反饋選擇不恰當(dāng)。那么集成運(yùn)算放大器都具有哪些優(yōu)勢呢？

集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的電路具有幾乎完美的功能
集成運(yùn)算放大器是在分立元件放大器基礎(chǔ)上將各個(gè)晶體管制作在同一芯片內(nèi)，同時(shí)根據(jù)集成電路制造工藝的特點(diǎn)將分立元件的電路單元性能優(yōu)化。

集成運(yùn)算放大器的性能非常接近于理想運(yùn)算放大器的特性，這使得在設(shè)計(jì)由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的運(yùn)算電路時(shí)，可以用理想運(yùn)算放大器的計(jì)算方法所得到的實(shí)際的用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的運(yùn)算電路與設(shè)計(jì)值在工程上很完美的“一致”。

很容易實(shí)現(xiàn)極高的開環(huán)電壓增益
由于集成運(yùn)算放大器采用有源負(fù)載，使得中間級(jí)一級(jí)的增益很容易超過1 000倍甚至10 000倍！為集成運(yùn)算放大器的極高增益打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。集成運(yùn)算放大器的極高開環(huán)增益使得集成運(yùn)算放大器更接近于無窮大增益的理想運(yùn)算放大器，也抵消了因負(fù)反饋所造成的增益損失，放大器的增益僅取決于反饋系數(shù)。使電子電路可以完成運(yùn)算功能。

在帶有反饋回路的工作狀態(tài)下，極高的開環(huán)電壓增益可以使得集成運(yùn)算放大器的同相輸入端與反相輸入端的電壓差極其微小，甚至可以忽略，于是在運(yùn)算放大器電路的分析中就有了“虛短”和“虛斷”的概念，并極大的簡化了集成運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

試想，一個(gè)開環(huán)電壓增益為一百萬倍的集成運(yùn)算放大器（屬中低檔的集成運(yùn)算放大器性能）輸出電壓10V時(shí)對(duì)應(yīng)的同相輸入端和反相輸入端的電壓差僅為10μV！如此小的電壓差相對(duì)于伏特級(jí)電壓絕對(duì)可以忽略！

很容易獲得極高的共模抑制比
集成運(yùn)算放大器具有極高的共模抑制比，即使是通用型集成運(yùn)算放大器也會(huì)有近80dB的共模抑制比，這就會(huì)使輸入的共模噪聲即使通過集成運(yùn)算放大器的輸入到輸出，其轉(zhuǎn)化為差模噪聲的幅度被衰減10 000倍！作為高精度運(yùn)算放大器（如OP177），其共模抑制比甚至?xí)_(dá)到140dB，也就是衰減一千萬倍！

具有極強(qiáng)的電源電壓適應(yīng)能力
通用集成運(yùn)算放大器可以工作在±3V~±18V的很寬的工作電壓范圍，也可以工作在單電源電壓條件下。不僅如此，由于集成運(yùn)算放大器的極高開環(huán)增益，也使得集成運(yùn)算放大器具有極高電源抑制比，即使是通用型集成運(yùn)算放大器也具有70dB以上的電源抑制比。適用于低壓、微功耗應(yīng)用場合的微功耗集成運(yùn)算放大器甚至可以工作在0.9V，即使干電池、鎳氫電池電壓極端低的狀態(tài)下也能工作。

具有極低的輸入偏置電流和輸入失調(diào)電壓、電流
極低的輸入偏置電壓、電流可以使得集成運(yùn)算放大器對(duì)輸入信號(hào)的分流與衰減，以精確的運(yùn)算或放大輸入信號(hào)，確保運(yùn)算精度。極低的輸入失調(diào)電壓可以保證集成運(yùn)算放大器的運(yùn)算精度。

很容易得到高輸入阻抗甚至極高的輸入阻抗
對(duì)于放大器性能而言，總是希望輸入阻抗越高越好，這樣可以盡可能的減小因放大器的輸入阻抗對(duì)輸入信號(hào)的衰減和相移。

很容易實(shí)現(xiàn)真正的直流放大
集成運(yùn)算放大器內(nèi)部各環(huán)節(jié)是直接耦合的，因此輸入的直流信號(hào)可以被有效的放大。由于引入深度負(fù)反饋，集成運(yùn)算放大器的負(fù)反饋可以有效地將輸出端的靜態(tài)工作電鎖定在“零電位”。這樣從輸入端到輸出端，直流信號(hào)不被任何其它信號(hào)干擾，真正的做到了直流放大。為了防止直流漂移，還可以采用斬波穩(wěn)零的輸出零漂抑制的方法。

很容易得到比較高的輸出能力
一般的放大電路的帶負(fù)載能力很差，如果要驅(qū)動(dòng)10mA以上的負(fù)載需要附加電路。集成運(yùn)算放大器本身帶有輸出級(jí)，具有一定的輸出驅(qū)動(dòng)能力，最大輸出電流至少可以達(dá)到20mA以上，現(xiàn)在的低電壓集成運(yùn)算放大器甚至可以達(dá)到50mA。專用的集成運(yùn)算放大器如集成功率放大器的驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到數(shù)安培！功率集成運(yùn)算放大器甚至可以驅(qū)動(dòng)近10A的電流！

在相同的電源電壓條件下，集成運(yùn)算放大器的輸出電壓幅度高于一般的分立元件的放大電路。在±15V電源電壓條件下，輸出電壓幅度可以達(dá)到電源電壓的80%以上。滿幅度輸出的集成運(yùn)算放大器，輸出電壓幅度幾乎與電源電壓幅度相等，這是分立元件絕對(duì)不可及的。

單片功率集成運(yùn)算放大器或單片集成功率放大器的輸出功率可以超過100W！

如果需要高電壓輸出可以選用高壓集成運(yùn)算放大器，最高的工作電壓可以達(dá)到1200V！輸出電壓幅度可以超過1100V。

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系列之一：放大器簡史

摘要：運(yùn)算放大器來源于電子線路，與電子技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。1904年，J.A.Fleming發(fā)明了真正的真空二極管，1906年，Lee De Forest發(fā)明了真空三極管，自此開創(chuàng)了電子技術(shù)時(shí)代。K2-W型運(yùn)放是第一批商品化的運(yùn)放……

系列之二： 真空管運(yùn)算放大器的年代

摘要：1930年及后來的30年間，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室利用負(fù)反饋技術(shù)來改善放大器的性能。這導(dǎo)致了真空管運(yùn)算放大器的問世，即應(yīng)用真空管負(fù)反饋放大器構(gòu)成通用的“運(yùn)算放大器”……

系列之三：真空管運(yùn)放的終結(jié)者—晶體管運(yùn)算放大器

摘要：真空管運(yùn)算放大器不僅體積大，而且功耗也很大，如M9型真空管運(yùn)算放大器的最后一級(jí)的6L6陽極耗散功率約19W，加上燈絲耗電約6W，6L6上面的損耗可以達(dá)到20W以上，正因?yàn)槿绱?，一旦有了體積小、耗電低的可替代產(chǎn)品，真空管運(yùn)算放大器必將壽終正寢。導(dǎo)致真空管運(yùn)算放大器壽終正寢的的是晶體管和晶體管運(yùn)算放大器……

系列之四：IC時(shí)代來了，1.0版的集成運(yùn)算放大器

摘要：真正讓運(yùn)算放大器從陽春白雪，變?yōu)榇蟊娋梢詰?yīng)用的基本電子器件得益于通用型集成運(yùn)算放大器的大量生產(chǎn)……

系列之十一：集成運(yùn)放還有哪些好處？

摘要：在三類城市，集成運(yùn)算放大器可以以0.8元的零售價(jià)買到四運(yùn)算放大器（LM324），而小信號(hào)雙極型晶體管的零售價(jià)至少要0.2元，電阻的單價(jià)也要0.02~0.03元，電容器的單價(jià)也要0.1元或更高。這樣就可以看到前文曾提到的分立元件構(gòu)成的電路沒有競爭力……