第4章集成运算放大器

《第4章集成运算放大器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章集成运算放大器4.1集成电路概述4.2集成运放的基本组成及功能4.3集成运放的主要参数及其选择4.4集成运放的使用4.5理想运算放大器本章小结4.1集成电路概述电子技术发展的一个重要方向和趋势就是实现集成化，因此，集成放大电路的应用是本章的重点内容之一。本章首先介绍集成电路的一些基本知识，然后着重讨论模拟集成电路中发展最早、应用最广泛的集成运算放大器（简称集成运放）。4.1.1集成电路及其发展集成电路简称IC（IntegratedCircuits），是60年代初期发展起来的一种半导体器件。它是在半导体制造工艺的基础上，将电路的有源器件（三极管、场效应管等）、无源

2、器件（电阻、电感、电容）及其布线集中制作在同一块半导体基片上，形成紧密联系的一个整体电路。人们经常以电子器件的每一次重大变革作为衡量电子技术发展的标志。1904年出现的半导体器件（如真空三极管）称为第一代，1948年出现的半导体器件（如半导体三极管）称为第二代，1959年出现的集成电路称为第三代，而1974年出现的大规模集成电路，则称为第四代。可以预料，随着集成工艺的发展，电子技术将日益广泛地应用于人类社会的各个方面。4.1.2集成电路的特点与分立元件电路相比，集成电路具有以下四个突出特点：（1）体积小，重量轻1946年，美国制成了世界上第一台电子管电子计算机，用了1

3、8000多只电子管，约30余吨，需要170多平方米的房屋面积才能放得下，但它的运算速度只有每秒钟五千次左右。目前采用超大规模集成电路工艺制成的PC机的CPU芯片，重量才几十克，体积和一个火柴盒差不多（包括散热电机），但它的运算速度可达每秒百万次以上。（2）可靠性高，寿命长半导体集成电路的可靠性与普通晶体管相比，可以说提高了几十万倍以上。例如，1964年的晶体管电子计算机的故障间隔平均时间为73小时，而1964年的半导体集成电路电子计算机为4650小时；到1970年时，达到了12400小时；1985年Inter公司生产的8398单片机，平均无故障工作时间为3.8×107

4、小时（片内含有12万个晶体管）。显而易见，集成化程度越高，可靠性越高。（3）速度高，功耗低晶体管电子计算机运算速度为每秒几十万次，普通集成电路的运算速度每秒可达几百万次。目前，我国用大规模和超大规模集成电路组装的计算机，其运算速度每秒已达十亿次。在功耗方面，一台晶体管收音机（交流电源供电）所消耗的功率不到一瓦，而集成单元电路的功耗只有几十微瓦，相当于一个晶体管功耗的千分之一。一般的半导体集成电路每次的逻辑运算所需的能量为10nJ（1nJ=10-9J）左右，近年来，由于新技术的采用，已使每次逻辑运算所需的能量降低到1nJ以下。（4）成本低在应用上，如果要达到电子线路的同

5、样功能，采用集成电路和采用分立元件电路相比，前者的成本要低许多。原因有二：第一、集成电路的器件价格比组成电路的分立元件低，一块集成电路中不论含有多少只晶体管，最后只需一只外壳来封装，而对分立元件，有多少只晶体管就要有多少只外壳封装，有时外壳的成本比管芯的成本还高。第二、分立元件电路投入安装调试的劳动力成本又高出了集成电路很多。随着科学技术水平的不断提高，集成电路集成化程度将不断提高，制造成本也会日趋降低。4.1.3集成电路的分类1.集成电路的分类（1）按制造工艺分类按照集成电路的制造工艺不同可分为半导体集成电路（又分双极型集成电路和MOS集成电路），薄膜集成电路和混合

6、集成电路；（2）按功能分类集成电路按其功能的不同，可分为数字集成电路，模拟集成电路和微波集成电路；（3）按集成规模分类集成规模又称集成度，是指集成电路内所含元器件的个数。按集成度的大小，集成电路可分为小规模集成电路（SSI），内含元器件数小于100；中规模集成电路（MSI），内含元器件数为100～1000个；大规模集成电路（LSI），元器件数为1000～10000个；超大规模集成电路（VLSI），元器件数目在10000至100000之间。集成电路的集成化程度仍在不断地提高，目前，已经出现了内含上亿个元器件的集成电路。2.集成运算放大器的分类自1964年FSC公司研制出

7、第一块集成运算放大器μA702以来，经过几十年的发展，集成运放已成为一种类别与品种系列繁多的模拟集成电路了。为了在工作中能够正确地选取使用，必须了解集成运放的分类。集成运放有四种分类方法。（1）按用途分类集成运放按其用途分为通用型和专用型两大类。①通用型集成运放通用型集成运放的参数指标比较均衡全面，适用于一般的工程设计。一般认为，在没有特殊参数要求情况下工作的集成运放可列为通用型。由于通用型应用范围宽、产量大，因而价格便宜。作为一般应用，首先考虑选择通用型。②专用型集成运放这类集成运放是为满足某些特殊要求而设计的，其参数中往往有一项或几项非常突出，因