ua741運算放大器

1、I E I浮PTILM741/UA741運算放大器使用說明及應用物理量的感測在一般應用中，經(jīng)常使用各類傳感器將位移、角度、壓力、與流量等物理量轉換為電流或電壓信號，之后再由量測此電壓電流信號間接推算出物理量變化，以達成感測、控制的目的。但有時傳感器所輸出的電壓電流信號可能非常微小，以致信號處 理時難以察覺其間的變化，故需要以放大器進行信號放大以順利測得電流電壓信號，而放大器所能達成的工作不僅是放大信號而已，尚能應用于緩沖隔離、準位轉換、阻抗匹 配、以及將電壓轉換為電流或電流轉換為電壓等用途?，F(xiàn)今放大器種類繁多，一般仍以運算放大器(Operational Amplifier, Op Amp) 應

2、用較為廣泛，本文即針對741運算放大器的使用加以說明。1. 運算放大器簡介ab126計算公式大全放大器最初被開發(fā)的目的是運用于類比計算器之運算電路，其內部為復雜的集成電路(IntegratedCircuit, IC)，亦即在單一電子組件中整合了許多晶體管與二極管，圖1為一般放大器之內部等值電路。OFFSET NULLGfFSET NULL71.運算放大器內部等值電路圖運算放大器屬于使用反饋電路進行運算的高放大倍率型放大器，其放大倍率完全由外界組件所控制，透過外接電路或電阻的搭配，即可決定增益(即放大倍率)大小。圖2為運算放大器于電路中的表示符號，可看出其包含兩個輸入端，其中(+ )端為非反相(

3、No n-ln verti ng)端，而()端稱為反相(In verti ng) 端，運算放大器的作動與此二輸入端差值有關，此差值稱為差動輸入 。通常放大器的理想增益為無窮大，實際使 用時亦往往相當高(可放大至 105或106倍),故差動輸入跟增益后輸出比較起來幾乎等于零。838電子V坨十/力圖2.差動運算放大器表示符號2. 741運算放大器使用說明2.1作動方式與原理新藝圖庫由輸入741放大器為運算放大器中最常被使用的一種，擁有反相向與非反相兩輸入端，端輸入欲被放大的電流或電壓信號，經(jīng)放大后由輸出端輸出。放大器作動時的最大特點 為需要一對同樣大小的正負電源，其值由±12Vdc至&#

4、177;18Vdc不等，而一般使用±15Vdc的電壓。741運算放大器的外型與接腳配置分別如圖 3、4所示。圖3. 741運算放大器外型圖BalanceInput Input NC de OllTpUlBalance圖4. 741放大器輸出入腳位圖741運算放大器使用時需于 7、4腳位供應一對同等大小的正負電源電壓+Vdc與一Vdc , 一旦于2、3腳位即兩輸入端間有電壓差存在，壓差即會被放大于輸出端，唯Op放大器具有一特色，其輸出電壓值決不會大于正電源電壓+Vdc或小于負電源電壓一Vdc ,輸入電壓差經(jīng)放大后若大于外接電源電壓+Vdc至Vdc之范圍，其值會等于+Vdc或一Vdc ,

5、故一般運算放大器輸出電壓均具有如圖5之特性曲線，輸出電壓于到達+ Vdc和Vdc后會呈現(xiàn)飽和現(xiàn)象。圖5.放大器輸出入電壓關系圖741運算放大器之基本動作如圖6所示，若在非反相輸入端輸入電壓，會于輸出端得到被放大的同極性輸出； 若以相同電壓信號在反相輸入端輸入，則會在輸出端獲得放大相同倍率后但呈逆極性之信號輸出。而當對放大器兩輸入端同時輸入電壓時，則是以非 反相輸入端電壓值(V1)減去反相輸入端電壓值(V2),可于輸出端得到(V1 V2)經(jīng)過倍率放大后之輸出ZZ77電源供應電源供應器本身具備兩組外接插孔以提供兩組電源輸出，如圖7所示，當需要以一正一負方式輸出電壓時，可利用電源供應器上Tracki

6、ng 鍵之功能。例如欲產(chǎn)生±15Vdc電壓，需先行將兩組電源輸出中其中一組之正端接上另一組之負端，剩下未接的兩個輸出 端便為電源輸出端，之后將電源供應器電源打開并將儀表板上Tracki ng鍵按下，再由板面上調整旋鈕以調整出所需之±15Vdc電壓。于調整時已可發(fā)現(xiàn)，盡管只旋轉其中一組電源輸出調整旋鈕，但兩組電壓輸出值會同時改變且顯示數(shù)字相同，只是一端為正， 一端為負，此時即可得到一端正值、一端負值，且同為15Vdc之輸出，其原理類似拿兩個電池頭尾相接串聯(lián)的情況。Tracking第1組能源接座；第2組理源接座/Vdc 4-Vdc圖7.電源供應器產(chǎn)生土Vdc電壓輸出接線圖然而若

7、是欲將放大電路與感測組件整合于測試機臺中時，便無法使用電源供應器提供運算放大器電源，此時需要自制±15Vdc電源電路。制作方法是利用橋式整流器與穩(wěn)壓IC搭配適當規(guī)格之電容構成整流電路， 將一般常用之110伏特電源轉為±15Vdc之電 源，其電路圖如圖8所示，110伏特電源經(jīng)橋式整流器后，利用三端穩(wěn)壓 IC7815與 7915將電壓值調整至 ±15Vdc，其中7815為正電壓調整器用以穩(wěn)定電壓至+ 15Vdc , 7915則進行負電壓調整。圖8.利用穩(wěn)壓IC自制土Vdc電源電路圖3. 運算放大器常用電路實際使用運算放大器時，因各類傳感器輸出電壓變化極大，放大后電壓很

8、難正好落在放大器輸出電壓范圍內， 且運算放大器輸入電源電壓有其限制之承受范圍限制，故需在電 路上變化或補正。另外放大器放大倍率亦不一定正好為所需倍率，故需外接不同阻值電 阻來解決。以下是一些簡單的放大器應用電路介紹及其電路圖。3.1緩沖電路將輸出電壓的一部份引回輸入端之動作稱為反饋，而其中將輸出電壓引回反相輸入端者稱為負反饋，負反饋會使得整個電路的放大倍數(shù)下降，但卻能因此得到正確的電路放大 倍數(shù)，且可在輸入電阻很大時，使輸出電阻變小，并且使放大頻率頻寬增大。圖9為放大倍數(shù)為1倍的緩沖電路，當a點電壓為V1時，Vo=V1 。圖9.緩沖電路3.2非反相放大電路使用反饋方式將輸出電壓引回反相輸出端形

9、成負反饋電路，其輸出信號與輸入同相，可得到(1 + R1/R2)倍的輸出，其電路如圖10所示。圖中a點電位為V1 ,流過反饋電阻 R1的電流則可得f R、Vo = 1 + xF；< R2 jR圖10.非反相放大電路3.3反相放大電路反相放大電路之接法如圖11 ,同樣是使用負反饋電路方式作動，只是此時信號由反相端輸入，故會得到與輸入端反相之輸出，當輸入電壓V1增大時會使得輸出電壓 Vo下降。此電路可以得到（R1/R2）倍的輸出，當a點電位為0V時，其輸出電流如式（1）為V1/R2 ，貝y圖11.放大器應用電路3 反相放大電路3.4差動放大電路圖12是能夠將兩個輸入電壓 VI、V2之間的電壓差值放大的電路，同樣是利用將輸出 電壓引回反相輸入端的負反饋電路，可以得到R1/R2倍的放大倍率。因為此電路之 b點電位是由V2決定，所以a點與b點會有相同的輸入電壓，貝【JVb =V,通過反饋電阻R1上的電流為故通過電阻R1所產(chǎn)生的壓降為因為輸出電壓 Vo是VR1與Vb之和，故整理得輸出電壓為匕盡 巒一 V.R： V.R. V,RP =Rj) R) R)RiA/