741運算放大器使用說明作者：黃宗正(2001-04-03)；推薦：徐業良(2001-04-04)。741運算放大器使用說明物理量的感測在一般應用中，經常使用各類感測器將位移、角度、壓力、與流量等物理量轉換為電流或電壓訊號，之後再藉由量測此電壓電流訊號間接推算出物理量變化，藉以達成感測、控制的目的。但有時感測器所輸出的電壓電流訊號可能非常微小，以致訊號處理時難以察覺其間的變化，故需要以放大器進行訊號放大以順利測得電流電壓訊號，而放大器所能達成的工作不僅是放大訊號而已，尚能應用於緩衝隔離、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。現今放大器種類繁多，一般仍以運算放大器(OperationalAmplifier,OpAmp)應用較為廣泛，本文即針對741運算放大器的使用加以說明。1.運算放大器簡介放大器最初被開發的目的是運用於類比計算機之運算電路，其內部為複雜的積體電路(IntegratedCircuit,IC)，亦即在單一電子元件中整合了許多電晶體與二極體，圖1為一般放大器之內部等值電路。1http://designer.mech.yzu.edu.tw/741運算放大器使用說明圖1.運算放大器內部等值電路運算放大器屬於使用回授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元件所控制，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為運算放大器於電路中的表示符號，可看出其包含兩個輸入端，其中（＋）端為非反相(Non-Inverting)端，而（－）端稱為反相(Inverting)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），故差動輸入跟增益後輸出比較起來幾乎等於零。Inverting－VoutNon-InvertingVin－＋Vin＋圖2.差動運算放大器表示符差動運算放大器表示符號號2http://designer.mech.yzu.edu.tw/741運算放大器使用說明2.741運算放大器使用說明2.1作動方式與原理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，由輸入端輸入欲被放大的電流或電壓訊號，經放大後由輸出端輸出。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±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Balance18NCInput－27Vdc＋Input＋36OutputVdc－45Balance圖4.741放大器輸出入腳位圖741運算放大器使用時需於7、4腳位供應一對同等大小的正負電源電壓＋Vdc與－Vdc，一旦於2、3腳位即兩輸入端間有電壓差存在，壓差即會被放大於輸出端，唯Op放大器具有一特色，其輸出電壓值決不會大於正電源電壓＋Vdc或小於負電源電壓－Vdc，輸入電壓差經放大後若大於外接電源電壓＋Vdc至－Vdc之範圍，其值會等於3http://designer.mech.yzu.edu.tw/741運算放大器使用說明＋Vdc或－Vdc，故一般運算放大器輸出電壓均具有如圖5之特性曲線，輸出電壓於到達＋Vdc和－Vdc後會呈現飽和現象。VoutVdc＋＝15VdcV2－V1Vdc－＝－15Vdc圖5.放大器輸出入電壓關係圖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，會於輸出端得到被放大的同極性輸出；若以相同電壓訊號在反相輸入端輸入，則會在輸出端獲得放大相同倍率後但呈逆極性之訊號輸出。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)，可於輸出端得到(V1－V2)經過倍率放大後之輸出。4http://designer.mech.yzu.edu.tw/741運算放大器使用說明－V1＋Vout1.Vo＝－A×V1－＋Vout2.Vo＝A×V1V1－V2＋Vout3.Vo＝A×（V1－V2）V1圖6.放大器基本輸出入關係圖2.2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Tracking鍵之功能。例如欲產生±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