一、集成运放的发展概述
集成运放自 20 世纪 60 年代问世以来，飞速发展，目前已经历了四代产品。
第一代产品基本沿用了分立元件放大电路的设计思想，采用了集成数字电路的制造工艺，利用了少量横向 PNP 管，构成以电流源作偏置电路的三级直接耦合放大电路。但是，它各方面性能都远远优于分立元件电路，满足了一般应用的要求。典型产品有 μA709，国产的 F003、5G23 等。
第二代产品普遍采用了有源负载，简化了电路的设计，并使开环增益有了明显的提高，各方面性能指标比较均衡，因此属于通用型运放，应用非常广泛。典型产品有 μA741、LM324，国产的 F007、F324、5G24 等。
第三代产品的输入级采用了超
β
\beta
β 管，
β
\beta
β 值高达 1000 ~ 5000 倍，而且版图设计上考虑了热效应的影响，从而减小了失调电压、失调电流及它们的温漂，增大了共模抑制比和输入电阻。典型产品有 AD508、MC1556、国产的 F1556、F030 等。
第四代产品采用了斩波稳零和动态稳零技术，使各性能指标参数更加理想化，一般情况下不需调零就能正常工作，大大提高了精度。典型产品有 HA2900、SN62088，国产的 5G7650 等。
目前，除有不同增益的各种通用型运放外，还有品种繁多的特殊性运放，以满足各种特殊要求。
二、集成运放的种类
集成运放按供电方式可分为双电源供电和单电源供电，在双电源供电中又分正、负电源对称型和不对称型供电。按集成度（即一个芯片上运放个数）可分为单运放、双运放和四运放，目前四运放日益增多。按制造工艺可将运放分为双极型、COMS 型和 BiMOS 型，双极型运放一般输入偏置电流及器件功耗较大，但由于采用多种改进技术，所以种类多、功能强；CMOS 型运放输入阻抗高、功耗小，可在低电源电压下工作，初期产品精度低、增益小、速度慢，但目前已有低失调电压、低噪声、高速度、强驱动能力的产品；BiMOS 型运放采用双极型管与单极型管混合搭配的生产工艺，以 MOS 管作输入级，使输入电阻高达
1
0
12
Ω
10^{12}\,Ω
1012Ω 以上，目前有电参数各不相同的多种产品。
除以上三种分类方法外，还可从内部电路的工作原理、电路的可控性和电参数的特点等三个方面分类。
1、按工作原理分类
（1）电压放大型
实现电压放大，输出回路等效成由电压
u
I
u_I
uI 控制的电压源
u
O
=
A
o
d
u
I
u_O=A_{od}u_I
uO=AoduI。F007、F324、C14573 均属这类产品。
（2）电流放大型
实现电流放大，输出回路等效成由电流
i
I
i_I
iI 控制的电流源
i
O
=
A
i
i
I
i_O=A_ii_I
iO=AiiI。LM3900、F1900 属于这类产品。
（3）跨导型
将输入电压转换成输出电流，输出回路等效成由电压
u
I
u_I
uI 控制的电流源
i
O
i_O
iO，即
i
O
=
A
i
u
u
I
i_O=A_{iu}u_I
iO=AiuuI，
A
i
u
A_{iu}
Aiu 的量纲为电导，它是输出电流与输入电压之比，故称跨导，常记作
g
m
g_m
gm。LM3080、F3080 属于这类产品。
（4）互阻型
将输入电流转换成输出电压，输出回路等效成由电流
i
I
i_I
iI 控制的电压源
u
O
u_O
uO，即
u
O
=
A
u
i
i
I
u_O=A_{ui}i_I
uO=AuiiI，
A
u
i
A_{ui}
Aui 的量纲为电阻，故称这种电路为互阻放大电路。AD8009、AD8011 属于这类产品。
输出等效为电压源的运放，输出电阻很小，通常为几十欧；而输出等效为电流源的运放，输出电阻较大，通常为几千欧以上。
2、按可控性分类
（1）可变增益型运放
可变增益型运放有两类电路，一类由外接的控制电压
u
C
u_C
uC 来调整开环差模增益
A
o
d
A_{od}
Aod，称为电压控制增益的放大电路，如 VCA610，当
u
C
u_{C}
uC 从0 V 变为 -2 V 时，
A
o
d
A_{od}
Aod 从 -40 dB 变为 +40 dB，中间连续可调；另一类是利用数字编码信号控制开环差模增益
A
o
d
A_{od}
Aod 的，这类运放是模拟电路与数字电路的混合集成电路，具有较强的编码功能，例如 AD526，其控制变量为
A
2
A_2
A2、
A
1
A_1
A1、
A
0
A_0
A0，当给定不同的二进制编码时，
A
o
d
A_{od}
Aod 将不同。
（2）选通控制运放
此类运放的输入为多通道，输出为一个通道，即对“地”输出电压信号。利用输入逻辑信号的选通作用来确定电路对哪个通道的输入信号进行放大。图4.5.1 所示为两通道选通控制运放 OPA676 的原理示意图。当
C
H
A
‾
\overline{CHA}
CHA 为 0 V 时，开关 S 倒向电路
A
1
A_1
A1 的输出端，电路对
u
1
A
u_{1A}
u1A 放大，输出电压
u
O
=
A
o
d
u
1
A
u_O=A_{od}u_{1A}
uO=Aodu1A；当
C
H
A
‾
\overline {CHA}
CHA 为 2.7 V 时，开关 S 倒向电路
A
2
A_2
A2 的输出端，电路对
u
1
B
u_{1B}
u1B 放大，输出电压
u
O
=
A
o
d
u
1
B
u_O=A_{od}u_{1B}
uO=Aodu1B；
A
o
d
A_{od}
Aod 为开环差模增益。由于开关起切换输入通道的作用，故也称这类电路为输入切换运放。
3、按性能指标分类
安性能指标可分为通用型和特殊型两类。通用型运放用于无特殊要求的电路之中，其性能指标的数值范围如下表1所示，少数运放可能超出表中数值范围；特殊型运放为了适应各种特殊要求，某一方面性能特别突出，下面是简单介绍。 表 1 通用型运放的性能指标 表1\,通用型运放的性能指标 表1通用型运放的性能指标
| 参数 | 单位 | 数值范围 | 参数 | 单位 | 数值范围 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A o d A_{od} Aod | dB | 65 ~ 100 | K C M R K_{CMR} KCMR | dB | 70 ~ 90 | |
| r i d r_{id} rid | MΩ | 0.5 ~ 2 | 单位增益带宽 | MHz | 0.5 ~ 2 | |
| U I O U_{IO} UIO | mV | 2 ~ 5 | SR | V/μs | 0.5 ~ 0.7 | |
| I I O I_{IO} IIO | μA | 0.3 ~ 7 | 功耗 | mW | 80 ~ 120 |
（1）高阻型
具有高输入电阻（
r
i
d
r_{id}
rid ）的运放称为高阻型运放。它们的输入级多采用超
β
\beta
β 管或场效应管，
r
i
d
r_{id}
rid 大于
1
0
9
Ω
10^9\,Ω
109Ω，适用于测量放大电路、信号发生器或采样 - 保持电路。
国产的 F3010，输入级采用 MOS 管。输入电阻大于
1
0
12
Ω
10^{12}\,Ω
1012Ω、
I
I
B
I_{IB}
IIB 仅为
5
pA
5 \,\textrm{pA}
5pA。
（2）高速型
单位增益带宽和转换速率高的运放为高速型运放。它的种类很多，增益带宽多在 10 MHz 左右，有的高达千兆赫；转换速率大多在几十伏/微秒至几百伏/微秒，有的高达几千伏/微秒。适用于模 - 数转换器、数 - 模转换器、锁相环电路和视频放大电路。
国产的超高速运放 3554 的 SR 为
1000
V/μs
1000 \,\textrm{V/μs}
1000V/μs，单位增益带宽为 1.7 GHz。
（3）高精度型
高精度型运放具有低失调、低温漂、低噪声、高增益等特点，它的失调电压和失调电流比通用型运放小两个数量级，而开环差模增益和共模抑制比均大于 100 dB。适用于对微弱信号的精密测量和运算，常用于高精度的仪器设备中。
国产的超低噪声高精度运放 F5037 的
U
I
O
U_{IO}
UIO 为 10 μV，其温漂为 0.2 μV/℃；
I
I
O
I_{IO}
IIO 为 7 nA；等效输入噪声电压密度约为
3.5
nV
/
Hz
3.5 \,\textrm{nV}/\sqrt {\textrm{Hz}}
3.5nV/Hz，电流密度约为
1.7
pA
/
Hz
1.7\,\textrm{pA}/\sqrt{\textrm{Hz}}
1.7pA/Hz；
A
o
d
A_{od}
Aod 约为 105 dB。
（4）低功耗型
低功耗型运放具有静态功耗低，工作电源电压低等特点，它们的功耗只有几毫瓦，甚至更小，电源电压为几伏，而其他方面的性能不比通用型运放差。适用于能源有严格限制的情况，例如空间技术、军事科学及工业中的遥感遥测等领域。
微功耗高性能运放 TLC2252 的功耗约为
180
μW
180\,\textrm{μW}
180μW，工作电源为 5 V，开环差模增益为 100 dB，差模输入电阻为
1
0
12
Ω
10^{12}\,Ω
1012Ω。可见，它集高阻与低功耗于一身。
此外，还有能输出高电压（如 100 V）的高压型运放，能够输出大功率（如几十瓦） 的大功率型运放等。
除了通用型和特殊型运放外，还有一类运放是为完成某种特定功能而生产的，例如仪表用放大器、隔离放大器、缓冲放大器、对数/反对数放大器等等。随着 EDA 技术的发展，人们会越来越多地自己设计专用芯片。目前可编程模拟器件也在发展之中，人们可以在一块芯片上通过编程的方法实现对多路信号的各种处理，如放大、有源滤波、电压比较等。
三、集成运放的选择
通常情况下，在设计集成运放应用电路时，没有必要研究运放的内部电路，而是根据设计需求寻找具有相应性能指标的芯片。因此，了解运放的类型，理解运放主要性能指标的物理意义，是正确选择运放的前提。应根据以下几方面的要求选择运放。
1、信号源的性质
根据信号源是电压源还是电流源，内阻大小、输入信号的幅值及频率的变化范围等，选择运放的差模输入电阻 r i d r_{id} rid、-3 dB 带宽（或单位增益带宽）、转换速率 SR 等指标参数。
2、负载的性质
根据负载电阻的大小，确定所需运放的输出电压和输出电流的幅值。对于容性负载或感性负载，还要考虑它们对频率参数的影响。
3、精度要求
对模拟信号的处理，如放大、运算等，往往提出精度要求；如电压比较，往往提出响应时间、灵敏度要求。根据这些要求选择运放的开环差模增益 A o d A_{od} Aod、失调电压 U I O U_{IO} UIO、失调电流 I I O I_{IO} IIO 及转换速率 SR 等指标参数。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-457983.html
4、环境条件
根据环境温度的变化范围，可正确选择运放的失调电压及失调电流的温漂
d
U
I
O
/
d
T
\textrm d\,U_{IO}/\textrm d\,T
dUIO/dT、
d
I
I
O
/
d
T
\textrm d\,I_{IO}/\textrm d\,T
dIIO/dT 等参数；根据所能提供的电源（如有些情况只能用干电池）选择运放的电源电压；根据对能耗有无限制，选择运放的功耗等等。
根据上述分析就可以通过查阅手册等手段选择某一型号的运放了，必要时还可以通过各种 EDA 软件进行仿真，最终确定最满意的芯片。目前，各种专用运放和多方面性能俱佳的运放种类繁多，采用它们会大大提高电路的质量。
不过，从性能价格比方面考虑，应尽量采用通用型运放，只有在通用型运放不满足应用要求时才采用特殊型运放。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-457983.html
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