1、第2章 運算放大器基本電路的測試1目標1引言12.1 運算放大器芯片22.2 同相放大器電路42.3 電壓跟隨器電路82.4 反相放大器電路102.5 放大器電路的輸入/輸出電阻匹配122.6 小結1311第2章 運算放大器基本電路的測試目標通過本章的學習，應掌握以下知識 運算放大器芯片的分類 運算放大器電路的雙電源供電方式或者單電源供電方式 反饋電阻RF和增益電阻RG的取值對電路工作的影響 運算放大器電路的電壓增益對電路工作的影響 運算放大器芯片的輸入失調電壓和偏置電流 運算放大器芯片的最大輸出信號的擺動范圍 運算放大器芯片的增益帶寬積和單位增益帶寬 運算放大器芯片的壓擺率 輸入和輸出電阻的

2、匹配引言運算放大器相關知識的學習應該由相應的電路實驗來證實，因為實際工作過程中不可避免地會出現一些問題，分析出現這些問題的原因、找出解決的辦法將迫使我們全面、深入地思考，這樣就能夠更加深入地理解工作原理。將理論和實踐相結合是一種非常好的學習方法，這種方法需要在具體的過程中，通過體驗、探索才能逐漸掌握。推薦準備一塊面包板，利用它來組裝將要研究的電路，并完成電路的調試。詳細地記錄調試過程中的測量條件、測量數據以及出現的各種問題，嘗試利用電路理論來解釋這些數據，并探討改善電路技術指標的各種措施。測試數據的分析是很重要的，電路的一些技術指標之間經常會存在沖突，如何平衡這些沖突，調試電路達到一個什么樣的

3、技術指標就可以收手，這些就是工作經驗。如果能夠在工作中掌握一種學習的方法，這樣將能使我們更加適應將來要面臨的各種工作。實際使用的運算放大器芯片與理想的運算放大器之間肯定存在一些差異，但是使用理想運算放大器的等效電路能夠簡化電路的分析過程。盡管理想模型是一種概念化，但決不是脫離實際工作的。當電路的測量數據與理論計算數值存在差異的時候，運算放大器芯片的數據手冊能夠幫助我們解釋出現這些差異的原因。仔細閱讀運算放大器芯片的數據手冊是很重要的，通過芯片技術參數能夠預估電路的性能指標，這將為選擇合適的芯片提供依據。本章設想讀者接觸過運算放大器芯片，并組裝過實驗電路，因此給出了稍深入一點的要求。每個電路完成

4、一個方面的探討，不過所獲得的結論也適應其它的電路。2.1 運算放大器芯片2.1.1 運算放大器芯片的包裝采用集成電路技術制造的運算放大器模塊能夠被做在只有針尖那么大小的半導體材料上，這樣就能夠在一塊芯片中包裝多個運算放大器模塊。當前常見的包裝類型為1個芯片中包含1個、2個或者4個運算放大器模塊。對于大多數型號的器件，這3種運算放大器包裝類型中的運算放大器模塊與芯片管腳的連接圖如圖2.1所示。圖2.1 運算放大器芯片的管腳圖應用電路中經常需要采用多個運算放大器模塊聯合起來實現要求的功能，例如使用多級放大器實現較大的放大倍數，這時采用內部包含多個運算放大器模塊的芯片能夠有效地降低電路板的面積。另外

5、包含多個運算放大器模塊的芯片還具有一個特點，這就是這些模塊的特性非常接近。只包含1個運算放大器模塊的芯片也具有自己的優點。例如一些芯片具有輸入失調電壓調整管腳，如圖中的管腳1和8（Offset Trim）。理想的運算放大器芯片在輸入為0的時候，輸出應該為0，但是理想的芯片是不存在的。芯片制造過程中的任何不理想都會導致電路誤差，這些誤差的一種表現就是當電路的輸入電壓為0，但是電路的輸出電壓并不為0。調整輸入失調電壓調整管腳的電位能夠使得當運算放大器模塊輸入電壓為0時，它的輸出電壓也為0。包含多個運算放大器模塊的芯片沒有輸入失調電壓調整管腳，為獲得同樣的功能，這時需要添加額外的電路。芯片中包含多個

6、運算放大器模塊的各個模塊共用同樣的電源，這有時會引起它們之間的相互干擾。對于包含多個運算放大器模塊的芯片中沒有使用的模塊，推薦將這些沒有使用模塊的輸入管腳接地，這樣可以減少外部干擾的進入。像其它集成電路芯片一樣，運算放大器芯片的包裝形式也具有多種，常見的包裝形式為雙列直插封裝（Dual In-line Package，DIP）類型和小外形集成電路（Small outline integrated circuit，SOIC）封裝類型。雙列直插封裝（DIP）類型已經使用了很長時間，雖然它的體積大，但是芯片引腳能夠直接插入面包板中，對樣機開發和實驗教學非常方便。雙列直插封裝類型存在的缺點之一是引腳產

7、生的雜散干擾大，當前一些高性能芯片只有小外形集成電路（SOIC）封裝類型，不過使用這些芯片需要專門制作電路板。2.1.2 工作電壓的選擇按照運算放大器工作所使用的電源，芯片可以分為雙電源類型和單電源類型。雙電源類型運算放大器芯片使用方便，推薦盡量使用這種類型的器件。對于一些只有單一供電電源的場合，例如一些便攜式設備，這時就需要使用單電源類型的運算放大器芯片。本章涉及的所有電路都使用雙電源類型的運算放大器芯片。后面專門用一章來介紹單電源類型運算放大器芯片的使用。為了降低系統的成本和體積，應用系統通常只提供很少幾種輸出電壓數值的電源，例如±12V，或者±5V。運算放大器芯片供電

8、電壓的范圍也是有限制的，因此使用的器件需要根據所處理信號的電壓幅度和電源電壓來選擇。數據手冊通常會給出的運算放大器芯片工作電壓的選擇范圍，例如±5V±15V。這里的工作電壓上限，±15V，為芯片工作電壓的最大額定值。在實際工作中，為保證電路工作的可靠性一般都采用低于這個額定值的電源電壓，例如這時可以采用輸出電壓為±12V的電源。如果采用輸出電壓為±12V的電源，運算放大器的動態范圍不能滿足所處理信號的幅度要求，這時就需要選擇具有更大額定值的運算放大器芯片來適應更高的電源電壓。在運算放大器與微控制器共同組成的一個模擬數字混合系統的情況下，如果微控

9、制器芯片的供電電源電壓為5V，這時推薦運算放大器芯片采用輸出電壓為±5V的電源。這樣做的好處是既減少了電源輸出電壓的種類，又避免了運算放大器可能輸出的高電壓對后級電路所造成的危害。即使沒有上面所述的情況，在滿足所處理信號幅度要求的前提下，也應該盡量降低電源電壓，這點尤其對于高頻電路中使用的運算放大器芯片更為重要。由于在高頻電路中使用運算放大器芯片的工作電流較大，采用大的電源電壓將導致芯片功耗加大，使得芯片溫度上升。2.1.3 運算放大器芯片的其它分類方法按照運算放大器芯片的用途，芯片可以被劃分為通用型、高精度型、低噪聲型、高速型、低電壓型以及高輸出功率型等類型。通用型運算放大器芯片的

10、最大特點是價格不貴，它的各項技術指標都不特別突出。雖然通用型運算放大器芯片的性能不優，但也不太差。基于上述特點，尤其是價格優勢，通用型運算放大器芯片獲得最為廣泛的使用。同一型號、同樣封裝類型運算放大器芯片還可以由它的使用溫度來劃分，通常分為3類，商業級、工業級和軍用級。商業級芯片，即一般用途，的溫度范圍：070ºC；工業級芯片的溫度范圍：-2585ºC；軍用級芯片的溫度范圍：-55125ºC。運算放大器芯片上標注的型號中包含了芯片的使用溫度范圍，通常在芯片型號數字后面以后綴的形式跟著。注意不同公司的產品型號中標注意義存在差異。 通常在電子市場上購買到的芯片大多數為

11、商業級芯片，這對于初學者已經足夠了。商業級以上等級芯片的價格要貴很多，經常還需要一個較長時間的交貨期。2.2 同相放大器電路本節用來進行分析和測試的同相放大器電路如圖2.2所示，運算放大器芯片采用NE5532。這是一種通用型運算放大器芯片，它的內部包含2個獨立的運算放大器模塊。運算放大器模塊與芯片管腳的連接關系如圖2.1所示。這里只需要使用其中的一個。圖2.2 同相放大器電路圖圖2.2所示的同相放大器電路采用正、負兩個電源供電。供電電路添加了電源濾波電容，每個電源采用一組，VCC的C1和C2；-VCC的C3和C4。添加濾波電容可以降低信號失真，也可以使得放大器的幅度頻率特性更加平坦，還能夠抑制

12、電路的自激。濾波電容應該盡量靠近運算放大器芯片的電源輸入管腳處安裝。2.2.1 電路電阻阻值的選擇同相放大器電路的閉環電壓增益為（2.1）式（2.1）顯示，運算放大器電路的閉環電壓增益僅由反饋回路電阻的比值RF / RG決定。例如希望設計一個電壓增益為11的放大器，這時反饋電阻RF和增益電阻RG的比值滿足RF / RG = AV 1 = 11 1 = 10即可。不過式（2.1）只能給出所需要確定的反饋電阻RF與增益電阻RG的比值，由此還不能確定出每個電阻的具體數值。反饋電阻RF和增益電阻RG的取值會對電路性能產生多方面的影響，例如反饋電阻RF太大將可能影響放大器的頻帶寬度，反饋電阻RF和增益電

13、阻RG的取值越大，放大器的噪聲性能指標越差，但是它們的阻值太小也會導致電路中電流數值過大，使得運算放大器芯片難于驅動。從運算放大器芯片的輸出管腳看出去的電路等效負載電阻為（2.2）如果不希望反饋電路電流對輸出電壓的影響太大，反饋電阻RF和增益電阻RG的取值就不能太小。當然負載電阻RL的取值也是受到芯片輸出電流的限制。反饋電阻RF和增益電阻RG取值過小將會引起運算放大器電路的輸出電壓波形產生失真。產生波形失真的原因是在電流太大的時候，芯片內部晶體管的工作點將會位于非線性特性很嚴重的地方，甚至進入輸出特性的飽和區域。滿足反饋電阻RF和增益電阻RG的比值為10，即電路電壓增益的計算值為11，選擇不同

14、電阻數值組合情況下的實驗測量數據如表2.1表2.3所示。這里電路的電源電壓選擇為±5V，滿足NE5532運算放大器芯片工作電壓選擇范圍為±5V±15V的要求；測試信號源輸出正弦信號的頻率選擇為10kHz，輸出正弦信號的峰-峰值選擇為100mV。表2.1 同相放大器的增益特性（RF=100；RG=10）負載電阻RL（）輸出電壓峰-峰值（mV）測量電壓增益增益絕對誤差增益相對誤差（%）開路8818.81-2.19-19.910輸出電壓波形的頂部產生嚴重的失真表2.2 同相放大器的增益特性（RF=1k；RG=100）負載電阻RL（）輸出電壓峰-峰值（mV）測量電壓增益增

15、益絕對誤差增益相對誤差（%）開路103010.3-0.70-6.41009919.91-1.09-9.90107637.63-3.37-30.6表2.3 同相放大器的增益特性（RF=10k；RG=1k）負載電阻RL（）輸出電壓峰-峰值（mV）測量電壓增益增益絕對誤差增益相對誤差（%）開路106010.6-0.40-3.61000106010.6-0.40-3.6100106010.6-0.40-3.6109109.10-1.90-17.2從上面的測量數據可以看出，反饋電阻RF和增益電阻RG的取值大一些，即可以避免輸出信號波形的失真，同時電路實際的電壓增益與計算的電壓增益之間的誤差也小一些。例如

16、負載電阻RL為無窮大時，當RF=100和RG=10，電壓增益的相對誤差為-19.9%；當RF=10k和RG=1k，電壓增益的相對誤差僅為-3.6%。反饋電阻RF和增益電阻RG的取值大一些，負載電阻RL上獲得的信號幅度也將大一些。例如負載電阻RL=100時，當RF=10k和RG=100，電壓增益為9.91；當RF=10k和RG=1k，電壓增益為10.6。對于不同型號的運算放大器芯片，合適的反饋電阻RF和增益電阻RG取值是不相同的。具體的取值可以參考芯片的數據手冊給出的參考電路，也可以通過實驗進行選擇。2.2.2 電路增益的選擇放大器電路增益的取值也會影響到電路工作的多個方面，這里只討論電路增益的

17、取值對電壓增益精度的影響，同時也考慮決定電壓增益的增益電阻RG和反饋電阻RF的實際阻值所產生的影響。重寫式（1.56）給出的運算放大器電路實際增益與理想增益之間的關系式（2.3）這里（2.4）在準備好運算放大器芯片以后，并選定好信號源輸出信號的頻率，這時可以認為芯片開環增益a的數值為一個常量。式（2.4）顯示，反饋系數越大，增益誤差越小，運算放大器電路的實際電壓增益與理想電壓增益之間的偏差越小。重寫式（1.51）（2.5）式（2.5）顯示，反饋系數越大，電路的閉環增益A越小，因此可以得出以下結論：運算放大器電路的閉環增益越小，它偏離理想值就越小。繼續使用圖2.2所示的同相放大器電路，測試信號源

18、輸出正弦信號的頻率選擇為10kHz，輸出正弦信號的峰-峰值選擇為100mV。這里需要考慮電路不同電壓增益時的工作情況。當電路的電壓增益較大時，輸出信號的幅度也大，為保證電路能夠提供足夠的信號擺動范圍，電源電壓選擇為±12V。這個選擇也滿足NE5532運算放大器芯片工作電壓選擇范圍為±5V±15V的要求。降低信號源輸出信號的幅度可以降低電路輸出信號的幅度，減小對電源輸出電壓的要求，但是小幅度信號測量受到噪聲的影響很大，這會嚴重地影響到測量數據的精度，進而對電路工作情況的分析產生影響。負載電阻選擇開路，固定增益電阻RG為1k，通過改變反饋電阻RF的阻值來獲得不同的電壓

19、增益。表2.4給出不同情況下，同相放大器電路的電壓增益理論計算數值、實際測量數值以及誤差數值。表2.4 同相放大器的增益特性（RG=1k）反饋電阻RF（）計算電壓增益輸出電壓（mV）測量電壓增益增益絕對誤差增益相對誤差（%）1k21991.99-0.01-0.503.3k4.34184.18-0.12-2.7910k11107010.7-0.30-2.7233k34335033.5-0.50-1.47100k101984098.4-2.6-2.63表2.4顯示同相放大器電路電壓增益的相對誤差隨著電壓增益數值變化的情況與理論分析的結論并不相符，而且變化沒有規律。導致這種情況的原因是增益電阻RG和

20、反饋電阻RF的阻值是從電阻上的色環標注直接讀取的。電阻的實際阻值與標稱阻值之間存在誤差，即實際的電阻根據不同的類型，具有不同的精度。使用三用表逐個測量增益電阻RG，測量為獲得不同電壓增益所使用的各種反饋電阻RF，測量結果如表2.5所示。以電阻測量值為基礎，再次計算電壓增益，并再次計算不同電壓增益時的增益誤差。表2.5 同相放大器的增益特性（RG=982）反饋電阻RF（）計算電壓增益輸出電壓（mV）測量電壓增益增益絕對誤差增益相對誤差（%）9862.001991.99-0.01-0.503.30k4.304184.18-0.12-2.799.89k11.1107010.7-0.40-3.6033

21、.5k35.1335033.5-1.60-4.5699.2k102984098.4-3.60-3.53使用測量電阻獲得的數據完成電路電壓增益的計算，以此為基準完成各種情況下測量電壓增益誤差計算。現在電路電壓增益的相對誤差基本隨著增益的增加而加大。當然仍然存在一個例外，即最后一行，在電壓增益為102時的相對誤差又出現了減小的趨勢。表2.5顯示，電阻的實際阻值與它的標稱阻值之間確實存在誤差，其中最大的誤差為增益電阻RG所采用的標稱為1k電阻，相對誤差達到1.8%。常用的電阻器有碳膜電阻和金屬膜電阻。碳膜電阻價格低，允許誤差在±5%之內，溫度系數范圍為-500-1000ppm/º

22、C。金屬膜電阻的價格高，允許誤差在±2%之內，溫度系數范圍為±50±200ppm/ºC，另外還具有低噪聲的特點。上面實驗電路中的電阻就是采用金屬膜電阻。電阻器，也包括電容器，的標稱數值采用優選值系列。在同一數量級中有幾個標稱值就稱為E×系列，例如E3、E6、E12、E24、E48、E96等。學校實驗室通常按E6系列準備電阻器。E6系列包括1.0、1.5、2.2、3.3、4.7和6.8這6個數值，例如在1k到10k之間，只能提供1.0 k、1.5 k、2.2 k、3.3 k、4.7 k和6.8 k這6種標稱值的電阻器。電阻器的使用量很大，如果準備

23、更多種類標稱值的電阻器，這對經費的占用和庫房的管理工作將帶來很大的壓力。存在高精度的電阻器，最高精度可以達到±0.1%，不過這需要定制。工廠生產的產品由于已經完成設計，可能采用這種高精度的電阻器，因此能夠達到很好的技術指標的精度。另外不推薦使用可調電阻和電位器來獲得需要的電阻值，因為這樣可能導致電路的可靠性和穩定性等指標的下降。2.3 電壓跟隨器電路運算放大器芯片內部各級電路之間采用直接耦合的連接方式，因此它可以處理頻率非常低的信號，甚至直流信號。這樣的信號可以是一些傳感器的輸出信號，需要使用放大器將這樣的近似直流、幅度非常小的信號進行放大，便于后級電路繼續處理。圖2.3所示的電壓跟

24、隨器電路現在用來處理直流信號，當然前面涉及的同相放大器電路也能處理直流信號。這里的運算放大器芯片仍然采用NE5532芯片。圖2.3 電壓跟隨器電路圖電壓跟隨器電路所需要的直流信號由電位器W1與電源VCC和VCC組成的分壓電路產生。分壓電路產生的直流信號幅度調整范圍為VCCVCC。分壓電路輸出端的電容C5用來濾除直流信號中的噪聲干擾。電壓跟隨器電路的電壓增益AV = 1，即輸出電壓理論上應與輸入電壓相等。表2.6給出電路輸入/輸出特性的測量數據，這里電源輸出電壓選擇為±5V；負載電阻RL選擇1k。表2.6 電壓跟隨器的輸入/輸出信號特性輸入Vi (V)-4.00-3.00-2.02-1

25、.020.001.022.003.004.00輸出Vo (V)-3.62*-3.05-2.08-1.06-0.091.042.073.033.68*注：出現輸出電壓限幅表2.6的測試數據中，由于電位器調整的原因，部分輸入電壓數值沒能調整到一個整數。再有，當電壓跟隨器的輸入直流電壓為0，電路的輸出電壓并不為0。導致這種現象的原因有很多，可以分為運算放大器芯片的原因和電路的原因。運算放大器芯片的原因可以通過以下芯片的技術指標說明，這些技術指標包括輸入失調電壓VIO和輸入偏置電流IIB。理想的運算放大器芯片在輸入為0的時候，輸出也為0，但是理想的芯片是不存在的。芯片制造過程中的任何不理想都會導致電路

26、誤差，這些誤差的一種表現就是在芯片的輸入電壓為0，但是它的輸出電壓并不為0。輸入失調電壓VIO的定義是為使得輸出電壓為0而需要在芯片的輸入端施加的一個直流補償電壓。芯片的輸入失調電壓VIO的數值越大，當輸入電壓為0時，它的輸出電壓越大。NE5532運算放大器芯片的輸入失調電壓VIO的典型值為0.5mV，最大值為4mV。為了保證晶體管正常工作，電路必須提供一個合適的直流工作點。同樣，為了正確工作，所有運算放大器芯片也需要一定量的偏置電流。輸入偏置電流IIB定義為流入運算放大器芯片兩個輸入端電流的平均值。由于運算放大器芯片的兩個輸入端都存在電流，當分別從這兩個輸入端向芯片外面看的電阻數值不相同，則

27、輸入偏置電流IIB產生的電壓數值將不相同，從而在電路輸出端產生一個不為0的電壓。圖2.4所示的電壓跟隨器電路從兩個輸入端向芯片外面看的電阻數值就是不相同的。為降低輸入偏置電流IIB對輸出產生的影響，可以在反饋回路中串接一個電阻，該電阻的阻值等于從芯片同相輸入端看出去的等效電阻的阻值。NE5532運算放大器芯片偏置電流IIB的典型值為200nA，最大值為800nA。表2.6的測試數據還顯示出電壓跟隨器電路的輸入/輸出特性具有非線性特點。這個輸入/輸出特性的非線性在控制系統中將產生控制誤差，在處理正弦信號時將導致輸出的正弦信號產生非線性失真。當輸入電壓Vi的幅度為4V時，輸出電壓產生非常大的誤差，

28、這是因為輸出電壓幅度達不到電源電壓的幅度。這種現象稱作為輸出飽和，圖2.5顯示了運算放大器芯片輸入差分電壓vD和輸出電壓vo的關系。圖2.4 運算放大器芯片的輸入/輸出特性圖2.4所示的輸入/輸出特性可以被劃分為3種不同的工作區域。過原點的斜線為運算放大器芯片的線性工作區，它的斜率為芯片的開環電壓增益a。當芯片工作在這個區域，它可以等效為一個電壓控制電壓源avD。隨著輸入電壓vD的增加，芯片內部的晶體管將進入飽和狀態，這時將進入“上飽和區”，輸出電壓達到VOH以后就保持不變。“下飽和區”的情況也是類似的。輸出飽和電壓VOH一般低于電源電壓VCC幾個PN結的電壓降；而輸出飽和電壓VOL高于電源電

29、壓-VCC幾個PN結的電壓降。表2.5的測試數據顯示NE5532運算放大器芯片在電源電壓選擇±5V時，飽和電壓VOH和VOL的幅度約為3.6V，即輸出信號的最大幅度與電源電壓之間存在約1.4V的電壓差。這個電壓差基本不隨電源電壓的改變而變化，因此為了獲得更大的輸出電壓幅度，增加電源電壓是一種方法。如果增加電源電壓受到限制，那么可以采用一種稱作為“軌到軌”（rail-to-rail）類型的運算放大器芯片。這里的“軌”指的是電源電壓，“軌到軌”表示輸出電壓的擺動幅度能夠分別接近正和負的電源電壓。2.4 反相放大器電路本節用來進行分析和測試的反相放大器電路如圖2.6所示，這里的運算放大器芯

30、片仍然采用NE5532芯片。電源繼續采用正、負兩個電源供電，工作電壓同樣選擇為±5V。圖2.5 反相放大器電路圖圖2.5所示的反相放大器電路反相放大器電路的閉環電壓增益為（2.6）式（2.6）顯示，運算放大器電路閉環電壓增益的大小仍然由反饋回路電阻的比值RF / RG決定。例如希望設計一個電壓增益數值為10的放大器，這時反饋電阻RF和增益電阻RG的比值滿足RF / RG = | AV | = 10即可。使用NE5532芯片，按照前面同相放大器選擇反饋電路電阻的經驗，選擇反相放大器反饋電阻RF和增益電阻RG的阻值分別為10k和1k，負載電阻RL選擇1k。選擇信號產生器輸出信號的電壓峰峰

31、值為100mV，改變信號產生器輸出信號的頻率，測量放大器的輸出電壓，獲得放大器的頻率特性如表2.7所示。表2.7 反相放大器的頻率特性（AV = 10）工作頻率（Hz）101001k10k100k500k1M5M輸入vip-p(mV)108108108107106106105111輸出vop-p(mV)102010201030102010301130722109| AV |9.449.449.549.539.7210.76.880.982這里每改變一次信號源的輸出信號頻率，都使用示波器測量一次信號源輸出信號的電壓峰峰值。測量信號源輸出電壓峰峰值的時候，斷開它與運算放大電路的連接以避免電路輸入阻

32、抗隨頻率改變的影響。表2.7的數據顯示信號源的頻率特性并不理想，也就是雖然將信號產生器的輸出峰峰值調整好，測量過程中不再動它，但是隨著信號頻率的改變，輸出信號的峰峰值仍將出現小幅度的波動。使用實測的輸出信號峰峰值和輸入信號峰峰值進行電壓增益的計算，這樣將獲得一個正確的電壓增益數值。注意表中在工作頻率為500kHz時的測量數據，這時放大器的增益明顯地高于理論計算值。頻率特性中出現的這種現象被形象地稱為“峰值”，它的出現是由于放大器工作不穩定所致。在一定條件下，反饋信號可能導致電路工作不穩定，這里的反饋信號包括反饋網絡產生的反饋，以及芯片內部存在的反饋。關于運算放大器工作穩定性問題將會在后面詳細地

33、討論。隨著工作頻率上升，放大器增益的大趨勢是下降的。當工作頻率達到1MHz時，放大器的增益接近到低頻時的0.707倍。近似認為放大器的帶寬為1MHz，該放大器增益和帶寬的乘積為10MHz。反映運算放大器芯片頻率特性的技術指標具有2個：增益帶寬積（Gain-Bandwidth Product，GBW）和單位增益帶寬（Unity-Gain Bandwidth）。這2個技術指標是有區別的。增益帶寬積體現運算放大器電路的增益和帶寬的乘積為常量這樣一個概念，大的增益對應小的帶寬，大的帶寬對應小的增益。單位增益帶寬表示運算放大器芯片的開環增益為1時對應的工作頻率。NE5532運算放大器芯片的單位增益帶寬典

34、型值為10MHz。運算放大器的增益帶寬積（GBW）并不是一個固定不變的數值，實際數值的離散性很大。這是一個用戶不能控制的參數，它經常為實現需要的頻率特性來確認運算放大器芯片是否滿足工作帶寬的要求。限制大信號條件下工作頻率范圍的另一個技術指標為運算放大器芯片的壓擺率（Slew Rate，SR）。壓擺率定義為由輸入階躍信號所引起的輸出電壓的變化速率，單位為V/s。NE5532運算放大器芯片壓擺率的典型值為9V/us。當運算放大器電路處理高頻率、大幅度的正弦信號時，由于信號的瞬時電壓數值變化得很快，這時運算放大器芯片的輸出也將跟不上信號的變化，造成輸出的信號波形失真。對圖2.5所示的反相放大器電路，

35、選擇信號源的工作頻率為500kHz，逐漸加大信號源輸出信號的幅度。隨著放大器輸入信號幅度的增加，它的輸出信號幅度也逐漸增加。當放大器輸出信號的峰峰值達到3.15V時，這時信號波形出現明顯的失真，正弦波信號變得就像鋸齒樣的形狀。運算放大器芯片處理信號時，如果不希望由于芯片壓擺率太小而使信號失真，那么芯片的壓擺率需要至少要滿足所處理信號的變化速度。一個正弦信號的最大變化速度出現在信號過0點的時刻。由下面等式可以判斷所選擇的芯片是否滿足要求SR2fVP-P（2.7）這里f為所處理信號的頻率；VP-P為所處理信號的峰峰值。在式（2.4）中代入頻率為500kHz時的信號峰峰值3.15V，計算結果要求SR

36、9.89。NE5532運算放大器芯片的壓擺率為9V/us，已經小于要求的數值，因此輸出信號產生失真也是事出有因。對于運算放大器芯片在大信號條件下的應用，最大輸出幅度帶寬更有參考價值。這里的最大輸出幅度為圖2.4所示的飽和電壓VOH，或者VOL。NE5532運算放大器芯片最大輸出幅度帶寬的典型值為140kHz。2.5 放大器電路的輸入/輸出電阻匹配在實際應用中，經常要求運算放大器電路能夠分別與信號源和負載之間實現電阻匹配。圖2.6給出一種實現上述兩個要求的同相放大器電路。 圖2.6 考慮電阻匹配的同相放大器電路圖電路中信號源的內阻和負載電阻都為50。在實際應用中經常需要實現運算放大器電路與這樣的信號源和負載進行電阻匹配，尤其在高頻應用場合。NE5532運算放大器芯片的輸入電阻最小值為30k，典型值為300k；輸出電阻的典型值為0.3。理想同相放大器電路的輸入電阻和輸出電阻分別如下式所示（2.8）（2.9）對于50的信號源的內阻和負載電阻，NE5532運算放大器芯片可以認為是理想的。如果從運算放大器芯片同相輸入端，向芯片看進去的等效電阻呈現無窮大，那么在運算放大器電路的輸入端，簡單地