集成运算放大器(高职院)武汉吴淑霞编

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1、模拟集成电路的工艺特点：（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，电路具有对称性。（2）芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。（3）不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载。（4）只能制作几十pF以下的小电容。因此，采用直接耦合方式，并用差动放大电路克服直接耦合的零点漂移。（5）不能制造电感，电感只能外接。集成电路集成电路：将整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路。一.集成运放的特性1、基本结构与符号任务4-3集成运算放大器集成运算放大器——高增益的直接耦合的集成的多级放大器。图4-20集成

2、运放内部组成原理框图简单集成运放原理电路图：AB（1）输入级：输入级也称为差动输入级，是提高运放质量的关键部分，要求输入电阻高。采用具有恒流源的差动放大电路，为了减小零点漂移和拟制共模干扰信号。（2）中间级中间级也称为电压放大级，主要作用是提供足够大的电压放大倍数。（3）输出级：主要作用是输出足够的电流。低输出电阻和高输入电阻，使放大级与负载隔离。（4）偏置电路：作用：为各级提供合适的工作电流。集成运算放大器的电路符号常用符号：国际标准符号：集成运放的特点：电压增益高输入电阻大输出电阻小2、理想集成运放的性能指标及传输特性理

3、想集成运放：具有理想参数的集成运算放大器。主要性能指标：1）开环差模电压放大倍数Au0→∞2）输入电阻Rid→∞3）输出电阻Ro→04）共模拟制比KCMRR→∞集成运算放大器的传输特性o+Uom-Uomu+-u-线性区饱和区饱和区uoui线性区：输入信号的绝对值较小。集成运放线性应用。饱和区：输入信号的绝对值大于某一数值，集成运放非线性应用。在线性应用中，集成运放工作在深度负反馈状态，它的输出量与输入量呈线性关系（比例关系）。有信号运算、信号变换和正弦波发生器等多种电路。在非线性应用中，集成运放工作在开环（无反馈）状态，它的输

4、出量与输入量呈非线性关系。有电压比较器和非正弦波发生器等电路。理想运放工作在线性区的重要特点：虚短：两输入端的电位相同（两输入端之间电压为零），认为“虚假短路”，简称“虚短”。虚断：集成运放两输入端的电流几乎为零，认为“虚假断路”，简称“虚断”。虚地：若反相端有输入，同相端接“地”，则反相输入端的电位接近“地”电位。称为“虚假接地”，简称“虚地”。1、开环差模电压放大倍数Auo：集成运放在开环（无反馈）、线性区工作时的差模电压增益。一般在100～120dB左右，高增益运放可达140dB以上。2、输入失调电UIO为使输出电压为零

5、，在输入端加的补偿电压，即输出端折算到输入端的失调电压。表征运放内部电路对称性的指标。二、集成运算放大器的主要性能指标3、输入失调电流Iio：在零输入、零输出时，流入运放两输入端的静态基极电流之差，用于表征差动级输入电流不对称的程度。4、最大差模输入电压UidmaxUidmax是指运放两输入端能承受的最大差模输入电压。若超过此电压时,差动管将出现反向击穿现象。5、最大共模输入电压VicmaxVicmax是指运放在线性工作范围内，所能承受的最大共模输入电压。若共模电压超过此值时，放大器失去共模抑制能力，运放不能正常工作。6、差模

6、输入电阻Rid：Rid是指运放两输入端之间的交流输入电阻。一般比较大。双极型管输入级约为105～106欧姆，场效应管输入级可达109欧姆以上。8、共模抑制比KCMR：KCMR=20lg(Avd/Avc)(dB)越大越好。一般在80dB以上，性能好的高达180dB。7、输出电阻Ro：Ro是指运放开环工作时，从输出端对地之间看进去的等效电阻。一般比较小。三、集成运算放大器应用电路1、比例运算电路(1)反相比例运算电路根据“虚短”和“虚断”的特点，可得又有：If=Ii=Ui/R1只要输入电压Ui恒定，则输出电流If将恒定不变。（即反

7、相输入电压-电流变换器）电压放大倍数平衡电阻R2，R2=R1//Rf(2)同相比例运算电路又有：UN=UP=Ui则If=Ii=Ui/R1（即同相输入电压-电流变换器，与反相时相同。）因为有负反馈，利用虚短和虚断.u-=u+=uii1=if（虚断）此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。ui=u+=u-=uo因为有负反馈，利用虚短和虚断：若Auf=1,则具有电压跟随作用：2、加减运算电路（1）加法运算电路有同相加法电路和反相加法电路。这里分析反相加法电路

8、。反相加法运算电路I3Ui3uo∞++-IfR3R’RfI2R2I1R1Ui2Ui1I’iNP反馈信号通过反馈电阻Rf加到反相输入端，同相输入端通过平衡电阻R’接地。虚地如果取Rf=R则：UO=-(Ui1+Ui2+Ui3)输出电压正比于各输入电压之和，且相位相反，所以，该电路