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运算放大器的线性运用

news 2026/4/24 6:02:02

一、元件介绍

TL084是一款采用JFET（结型场效应管）输入的四路运算放大器，单片集成四个独立运放。其突出特性包括极高的输入阻抗（约10^12Ω）、极低的输入偏置电流（50pA）以及高达13V/µs的压摆率。它支持±3.6V至±18V的宽电源电压范围。凭借低噪声、低成本优势，广泛应用于音频前置放大、有源滤波器、模拟比较器及信号调理电路。

https://www.ti.com.cn/product/cn/TL084?keyMatch=TL084&tisearch=universal_search

二、电路分析

1.反相比例运算电路

反向比例运算放大电路如图所示，这是一个典型的电压并联负反馈电路。输入电压通过电阻R作用于集成运放的反向输入端，故输出电压与反相。同向输入端通过补偿电阻接地，以保证集成运放输入级差分放大电路外接电阻的对称性,从而减小输入偏置电流带来的输出误差。

为什么需要?
运放的两个输入端存在微小的输入偏置电流（反相端）和同相端），即使输入电压为0，这两个电流也会在外部电阻上产生压降，导致输出出现失调电压。当时可得反相端的等效电阻为,这就得到了的值。这样在上的压降，与在上的压降基本抵消，从而最小化输入偏置电流引起的输出误差。

又由于“虚短，虚短，虚地”不难推出，所以增益既可大于1、等于1，又可小于1。

计算公式：
输入电阻：由反相端虚地，;
输出电阻：由于电路引入深度负反馈，且,;

在实际应用中，如TL084电路中，一般取R和在之间
若R阻值过小（如）：运放输出电流大，可能超过驱动能力，也会导致输入的信号被衰减。
若R阻值过小（如）：易受漏电流（运放输入偏置电流）和热噪声影响。
另外，在高频下，R一般取;由于R与运放输入电容、布线电容形成低通滤波器，而TL084本身只有 3MHz 带宽，需要考虑在内；同时会跟着变大，环路增益下降，造成反馈变弱等情况
1）低频 / 直流 / 传感器放大
兼顾高输入阻抗 + 失调不大
2）低噪声放大（音频、小信号）
左右最佳
减小 RC 时间常数，拓展带宽
4）极高输入阻抗（微弱信号）
可用 R=220kΩ∼1MΩ
在多级电路中更重要的是要考虑前后级阻抗匹配！
5）参考文献:
1.
https://blog.csdn.net/luolt42/article/details/128801222
2. https://blog.csdn.net/2401_85638163/article/details/148463182?ops_request_misc=&request_id=&biz_id=102&utm_term=%E8%BF%90%E6%94%BE%E7%94%B5%E8%B7%AF%E7%9A%84%E7%94%B5%E9%98%BB%E5%8F%96%E5%80%BC&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~sobaiduweb~default-0-148463182.142^v102^pc_search_result_base9&spm=1018.2226.3001.4187
3.
http://.https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhca754b/zhca754b.pdf?ts=1774761623157&ref_url=https%253A%252F%252Fm.baidu.com%252F4.https://www.ti.com/seclit/eb/zhct321/zhct321.pdf?ts=1774790390415&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com.cn%252Fproduct%252Fcn%252FOPA549

2.反相求和运算电路

根据“虚短、虚短”不难得出

同样的存在也是为了补偿，减小失调电流的影响。

3.同相比例运算电路

计算公式：
输入电阻：由于引入电压串联负反馈，
输出电阻：
有关增益:该电路虽然只有放大能力，但可以通过在同向端接一个下拉电阻进行对输入信号的分压，既可达到既可放大又可衰减的运算效果。
*当然，这个电路还有许多有意思的应用，详见：
https://www.ti.com/cn/lit/an/zhca763a/zhca763a.pdf?ts=1774709287458&ref_url=https%253A%252F%252Fcn.bing.com%252F
参考文献:
https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhca755a/zhca755a.pdf?ts=1750754488780