集成運放的發(fā)展十分迅速。通用型產(chǎn)品經(jīng)歷了四代更替,,各項技術(shù)指標(biāo)不斷改進(jìn),。同時,發(fā)展了適應(yīng)特殊需要的各種專用型集成運放,。為了在工作中能夠根據(jù)要求正確地選用,,首先必須了解各類集成運放的特點和它們的主要技術(shù)指標(biāo)。
第一代集成運放以μA709(我國的FC3)為代表,,基本上沿襲了數(shù)字集成電路的制造工藝,,但也開始少量采用例如橫向PNP管的特殊元件,采用了微電流的恒流源,、共模負(fù)反饋等電路,,它們大致能夠達(dá)到中等精度的要求。
第二代以μA741(我國的F007或5G24)為代表,,它的特點是普遍采用了有源負(fù)載,,因而在不增加放大級的情況下可獲得很高的開環(huán)增益。由于放大級由三級減為兩級,使防止自激的校正措施比較簡單,。電路中還有短路保護(hù)措施,,防止過流造成損壞。
第三代以AD508(我國的4E325)為代表,,其特點使輸入級采用了超β管,,使IIB、IIO和αIIO等項參數(shù)值大大下降,。在版圖設(shè)計方面,,輸入級采用熱對稱設(shè)計,使超β管產(chǎn)生的溫漂得以抵消,,因此在失調(diào)電壓,、失調(diào)電流、開環(huán)增益,、共模抑制比和溫漂等方面的指標(biāo)都得到改善,。
第四代以HA2900為代表,它的特點是制造工藝達(dá)到大規(guī)模集成電路的水平,。輸入級采用MOS場效應(yīng)管,,輸入電阻達(dá)100MΩ以上,而且采取調(diào)制和解調(diào)措施,,成為自穩(wěn)零運算放大器,,使失調(diào)電壓和溫漂進(jìn)一步降低,一般無須調(diào)零即可使用,。
除了通用型集成運放以外,,還有專門為適應(yīng)某些特殊需要而設(shè)計的專用型運放,它們往往在某些單項指標(biāo)達(dá)到比較高的要求,。下面扼要介紹幾種有代表性的專用型運放的性能特點和應(yīng)用場合,。
一.高精度型
高精度集成運放的主要特點使漂移和噪聲很低,而開環(huán)增益和共模抑制比很高,,從而大大減小集成運放的誤差,,達(dá)到很高的精度。
二.低功耗型
在生物科學(xué)和空間技術(shù)的研究中,,經(jīng)常需要運放工作在很低的電源電壓并只取微弱的電流。低功耗型集成運放的靜態(tài)功耗一般比通用型低1~2個數(shù)量級(不超過毫瓦級),,要求的電源電壓很低,,可用電池供電,也可在標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍內(nèi)工作,。當(dāng)在低電源電壓下工作時,,不僅靜態(tài)功耗低,而且仍能保持良好的技術(shù)性能,,例如仍能獲得較高的開環(huán)差模增益和共模抑制比等,。
三.高阻型
在測量放大器,、采樣-保持電路、帶通濾波器,、模擬調(diào)節(jié)器以及某些信號源內(nèi)阻很高的電路中,,需要使用高輸入電阻或低輸入電流的運算放大器,以便減小對被測電路的影響,。
高阻型集成運放通常利用場效應(yīng)管組成差分輸入級,,有的集成運放則全部用MOS工藝制成。高阻型集成運放的輸入電阻高達(dá)1012Ω,。
四.高速型
在A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,、有源濾波器、高速采樣-保持電路,、模擬乘法器和精密比較器等電路中,,要求集成運放具有較快的轉(zhuǎn)換速率以獲得較短的過渡時間來保證電路的精度。
高速型集成運放的主要特點是在大信號工作狀態(tài)下具有優(yōu)良的頻率特性,。它們的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)每微秒幾十至幾百伏,,甚至高達(dá)1000V/μs。單位增益帶寬可達(dá)10MHz,,甚至幾百兆赫,。
五.高壓型
某些應(yīng)用場合需要集成運放能輸出更高的電壓,此時應(yīng)選用高壓型集成運放,。這種集成運放的特點是輸出電壓動態(tài)范圍大,,電源電壓高,因而集成運放的功耗也高,。
六.大功率型
大功率型集成運放在提供較高的輸出電壓的同時,,還能給出較大的輸出電流,最后在負(fù)載上可以得到較大的輸出功率,。例如有些單片音頻放大器可以輸出十幾瓦的功率,。