集成运算放大器LM324-NE5532的识别与检测方法图解

[1]集成运算放大器简称集成运放，是一种集成化的高增益的多级直接耦合放大器。集成运算放大器作为一种通用电子器件，在放大、振荡、电压比较、模拟运算、有源滤波等各种电子电路中得到了广泛的应用。图1为常见集成运算放大器的外形，其中双列直插应用较多。集成运放品种繁多，可分为：通用型、低功耗型、高阻型、高精度型、高速型、宽带型、低噪声型、高压型、程控型、电流型、跨导型等等。 [2]集成运算放大器的文字符号为“IC”，图形符号如图2所示。集成运放具有两个输入端（同相输入端U+、反相输入端U-）和一个输出端UO。 [3]集成运放的主要参数有电源电压范围、最大允许功耗、单位增益带宽、转换速率、输入阻抗等。单位增益带宽fC是指集成运放开环电压放大倍数A=1（0dB）时所对应的频率，如图3所示。一般通用型运放fC约1MHz，宽带和高速运放fC可达10MHz以上，应根据需要选用。 [4]转换速率SR是指在额定负载条件下，当输入边沿陡峭的大阶跃信号时，集成运放输出电压的单位时间最大变化率（单位为V/μs），即输出电压边沿的斜率，如图4所示。在高保真音响设备中，选用单位增益带宽fC和转换速率SR指标高的集成运放效果较好。 [5]集成运算放大器内部电路结构如图5所示，由高阻抗输入级、中间放大级、低阻抗输出级和偏置电路等组成。输入信号由同相输入端U+或反相输入端U-输入，经中间放大级放大后，通过低阻输出级输出。中间放大级由若干级直接耦合放大器组成，提供极大的开环电压增益（100dB以上）。偏置电路为各级提供合适的工作点。 [6]集成运放的各种运用均基于三种基本放大电路：反相放大器、同相放大器和差动放大器。反相放大器电路如图6所示。Rf为反馈电阻，R1为输入电阻。由于集成运放开环电压放大倍数极大，因此其闭环放大倍数A=Rf/R1。输入电压Ui由反相输入端输入，其输出电压UO与输入电压Ui相位相反。 [7]图7所示为加法器电路，集成运放构成反相放大器，U1、U2为相加电压，UO为和电压。当取R1=R2=Rf时，A=1，输出电压UO=-（U1+U2），实现了加法运算。RP为平衡电阻，用于平衡输入偏置电流造成的失调。 [8]同相放大器电路如图8所示，Rf为反馈电阻，R1为输入电阻，其闭环放大倍数A=1+Rf/R1。输入电压Ui由同相输入端输入，其输出电压UO与输入电压Ui相位相同。 [9]当Rf=0，R1=∞时，便构成了电压跟随器，如图9所示。这是同相放大器的一个特例，其电压放大倍数A=1，输出电压UO与输入电压Ui大小相等、相位相同。集成运放电压跟随器具有极高的输入阻抗和很小的输出阻抗，常用作阻抗变换器。 [10]差动放大器电路如图10所示，用来放大两个输入电压U1与U2的差值，其闭环放大倍数A=Rf/R1。这实际上是一个减法器电路，U1为减数电压，U2为被减数电压，UO为差电压。当取R1=R2=Rf时，A=1，输出电压UO=U2-U1，实现了减法运算。RP为平衡电阻。 [11]集成运算放大器的引脚有8脚、14脚等多种。图11所示为使用最普遍的双列直插式集成电路引脚排列示意图，将集成电路商标文字面朝上，缺口或圆点等定位标记在其左侧，则左下角为①脚。从①脚向右沿逆时针方向依次为②、③、④……脚。扁平封装的集成电路引脚识别方法与此相同。 [12]集成运放一般使用正、负对称双电源，如图12（a）所示。有些集成运放如LM158、LM324等，也可使用单电源，如图12（b）所示。 [13]根据一个集成电路封装内包含运放单元的数量，可分为单运放、双运放和四运放。单运放集成电路引脚排列如图13所示，③脚为同相输入端，②脚为反相输入端，⑥脚为输出端，①和⑤脚为外接调零端，⑦、④脚分别为正、负电源端。较常用的单运放有：TL081、LF351、LM318、NE5539等。 [14]双运放集成电路引脚排列如图14所示，内含两个参数一致、互相独立的运放单元。较常用的双运放有：LM158、TL082、LF353、NE5532、END-1等。 [15]四运放集成电路引脚排列如图15所示，内含四个参数一致、互相独立的运放单元。较常用的四运放有：LM324、TL084、LF347、OPA4131等。 [16]集成运放电压放大器实例如图16所示，这是一个话筒放大器，驻极体话筒BM输出的微弱电压信号经耦合电容C1输入集成运放IC，放大后的电压信号经C3耦合输出。电压放大倍数由集成运放外接电阻R4、R3决定，该电路放大倍数A=100倍（40dB）。 [17]图17所示为集成运放应用于磁头放大器。由于磁头输出电压随信号频率升高而增大，因此磁头放大器必须具有频率补偿功能。R2、R3、R4、C4组成频率补偿网络，作为集成运放IC的负反馈回路，使其放大倍数在中频段（f1与f2之间）具有6dB/倍频程的衰减。该电路输出频率特性曲线见图17右图，低频转折频率44Hz，高频转折频率1.3kHz。 [18]集成运放可以应用于振荡电路。图18所示为采用集成运放的800Hz文氏桥式正弦波振荡器，R1、C1和R2、C2构成正反馈回路，并具有选频作用，使电路产生单一频率的振荡。R3、R4、R5等构成负反馈回路，以控制集成运放IC的闭环增益，并利用并联在R5上的二极管VD1、VD2的箝位作用进一步稳定振幅。 [19]用集成运放可以方便地构成有源滤波器，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。图19所示为前级二分频电路，分频点为800Hz。集成运放IC1等构成二阶高通滤波器，IC2等构成二阶低通滤波器，将前置放大器来的全音频信号分频后分别送入两个功率放大器，然后分别推动高音扬声器和低音扬声器。 [20]集成运放还可以用于精密整流电路。图20所示为10mV有源交流电压表电路，这是一个精密全波整流电路，微安表头PA接在整流桥的对角线上。由于集成运放IC的高增益和高输入阻抗，消除了整流二极管的非线性影响，提高了测量精度。