集成运算放大器及其应用

《集成运算放大器及其应用》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、第四章集成运算放大器及其应用§1集成运算放大器集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数，高输入电阻，低输出电阻的多级直接耦合放大电路。1集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点与其制造工艺有关，主要有以下几点：（1）在集成电路工艺中还难于制造电感线圈；制造容量大于200pF的电容器也比较困难，而且性能很不稳定，所以在集成电路中要尽量避免使用电容器。而运算放大器各级之间都采用直接耦合方式，基本上不采用电容元件，因此适合于集成化的要求。必须使用电容器的场合，也大多采用外接方式。（2）运算放大器的输入级都采用差动放大电路，它要求两管的性能应该相同。而集成电路中的各个晶体管是通过同一工艺制作在同一硅

2、片上的，容易获得特性相近的差动对管。又由于管子在同一硅片上，温度性能基本保持一致，因此，容易制成温度漂移很小的运算放大器。（3）在集成电路中，比较合适的阻值大致为100～30k。制作高阻值的电阻成本高，占用面积大，且阻值偏差大（10%～20%）。因此，在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替电阻。必须用直流高阻值电阻时，也常采用外接方式。（4）在集成电路中，二极管都采用晶体管构成，把发射极、基极、集电极适当组配使用。2集成运算放大器的电路组成输入级偏置电路中间级输出级输入端输出端输入级是提高运算放大器质量的关键部分，要求其输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号。输入级都采用差动放大电

3、路，它有同相和反相两个输入端。中间级主要进行电压放大，要求它的电压放大倍数高，一般由共发射极放大电路构成。输出级与负载相接，要求其输出电阻低，带负载能力强，能够输出足够大的电压和电流，一般由互补对称电路或射级输出器构成。偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定和合适的偏置电流，决定各级的静态工作点，一般由各种恒流源电路构成。23+15V-15V74156F007A1k10kRP反向输入端同向输入端输出端集成运放是通过其各个管脚与外电路相联的，以F007为例：其中RP为外接调零电位器，8为空脚。3主要参数（1）差模开环电压放大倍数Auo：指运放本身（没加反馈回路）的差模电压放大倍数，Ado

4、很高，一般约为104～107，即80～140dB。（3）共模开环电压放大倍数Aco：指运放本身（没加反馈回路）的共模电压放大倍数，它反映运放抗温漂、抗共模干扰能力的大小。理想的运放，Aco应接近于0。（2）差模输入电阻rid：指差模信号作用下，运放的输入电阻。（4）共模抑制比KCMRR：用来综合衡量运放的放大和抗温漂、抗共模干扰的能力。一般应大于80dB。4理想运算放大器在分析运算放大器时，一般可将其看成是一个理想运算放大器。理想化的条件是：差模开环电压放大倍数：Auo→∞差模输入电阻：rid→∞开环输出电阻：ro→0共模抑制比：KCMRR→∞-++∞u-u+uo理想运算放大器的图形符号在

5、线性区：这时运算放大器是一个线性放大元件。由于Auo很高，所以只有在ui很小时，运算放大器才能工作于线性区；另外，由于干扰，这时工作很难稳定。为了使运算放大器工作于线性区，就必须引入深度负反馈。运算放大器可通过其电压传输特性进行分析，传输特性分一个线性区和两个饱和区。uoui=u+-u-+UOM-UOM-++∞u-u+uououi=u+-u-+UOM-UOM（1）由于rid→∞，所以可以认为两个输入端的输入电流为0。这时两个输入端没有断开，但像断开一样，所以称为“虚断”。运算放大器工作于线性区时，分析依据有两条：-++∞u-u+uououi=u+-u-+UOM-UOM（2）由于Auo→∞，

6、而uo是一个有限值，依据如果反向输入端没有接地，但同向输入端接地，即这时反向输入端没有接地，但像接地一样，所以称为“虚短”。-++∞u-u+uo在饱和区：输出电压只有两种可能。uoui=u+-u-+UOM-UOMUOM为运放的最大输出电压，接近但小于电源电压。-++∞u-u+uo例F007运放的正、负电源电压为±15V，差模开环电压放大倍数为Auo=2×105，输出最大电压为±13V。若在其输入端加以下电压，求输出电压及其极性：（1）（4）（3）（2）解-++∞u-u+uo确定线性放大区（4）（3）（1）（2）§2放大电路中的负反馈1什么是放大电路中的负反馈放大电路中反馈即将输出信号（电压

7、或电流）的一部分或全部通过反馈回路引回到输入端。若引回的反馈信号削弱输入信号而使放大电路的放大倍数降低，则称这种反馈为负反馈。若引回的反馈信号增强输入信号而使放大电路的放大倍数升高，则称这种反馈为正反馈。A无负反馈的放大电路，仅包含基本放大电路A，A可以是单级的或多级的。AF×+-带负反馈的放大电路，不仅包含基本放大电路A，还包含反馈电路F，F多数由电阻元件组成。：输入信号：输出信号：反馈信号：差值信号或净输入信号（三者