运放的特性及各种连接

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1、2008.9.18电子仪器设计主讲教师：郝晓剑3942611信息与通信工程学院电子工程系第3章运放的特性及各种连接3.1运算放大器的性能指标3.2用集成运放设计放大器的方法3.3信号运算电路3.4测量放大电路3.1运算放大器的性能指标3.1.1集成运算放大器基础3.1.2集成运算放大器的电压传输特性及主要参数3.1.3集成运算放大器的分析重点3.1.1集成运算放大器基础1.运算放大器的结构金属圆壳式封装双列直插式封装运算放大器是在一块硅片上，经过光刻、扩散等一系列复杂工艺过程制成后，要引出多个引脚，加上外壳封装，构成

2、完整的产品。2．电压控制运算放大器的内部电路所示电路为简化了的运算放大器，是由两级直流放大器组成的。第一级是一个差分输入单端输出的射极耦合放大器。利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其它方面的性能。输入级的好坏影响着运放的大多数参数，它具有高输入阻抗、低漂移、低功耗、输入电压范围大、静态电流小等特点。晶体管Q3是一个恒流源。如果两个输入（Q1和Q2的基极电压）相等，由恒流源提供的电流Io在Q1和Q2中将平分，第一级（Q2的集电极）的输出电压为+VS－R2Io/2。若没有恒流源Q3，流过Q1和Q2的电流将随V

3、和V_的电平高低变化（不仅与其差值有关）。第二级的Q4起电平转换器和放大器的作用，其输出电压可以通过调节R4来调零。射极跟随器Q5提供了低输出阻抗，提高输出效率。3.集成运算放大器的分类通用双极型单、双、四运放单电源运放低噪声双极型运放结型场效应管输入级(JFET)运放MOS场效应管输入级(MOSFET)型运放高精度运放高输出运放微电流输入(高阻)型运放高速、宽带型运放低功耗型运放3.1.2集成运算放大器的电压传输特性及主要参数集成运放的电压传输特性如图所示，它表征了在低频条件下，输入电压和输出电压之间的关系。1.

4、非理想运算放大器的主要参数(1)差模电压放大倍数Aod（亦称之为开环差模放大倍数）一般情况下，Aod＝104～106(即80～120dβ),性能较好的运放可达到140dβ以上。(2)差模输入电阻rid差模输入电阻rid是指输入差模信号时运放的输入电阻。在实际运放中，rid也是较高的，如：CF741的rid＝1MΩ，高阻型运放5G28的rid＝104MΩ。(3)输出电阻ro集成运放的输出级一般采用互补对称式共集电路，因而有较小的输出阻抗，通常ro＝100Ω～lkΩ，如CF741，ro≈200Ω。(1)，(2)，(3)为

5、集成运算放大器工作在线性区的三项基本参数。(4)输入失调电压UIOUIO的含义是，在UI＝0时，欲使输出电压Uo＝0，所需外加的补偿电压。造成失调电压的原因是运放输入级差分对管的特性不会完全一致。(5)输入失调电压温漂dUIO／dT由于运放电路输入级差分对管的温度特性不—致，当温度变化时，输入失调电压亦随之变化。可以用外接调零电路抵消UIO的影响，但不能消除dUIO／dT的影响。因此，对于用户来说，dUIO／dT是一个更为重要的参数。(6)输入失调电流IIOIB1和IB2是同相端与反相端的输入电流。这个参数表征了差分

6、对管输入电流不对称的程度。(7)输入失调电流温漂dIIO／dT其意义与dUIO／dT类似，它也是运放一个重要参数。(4)，(5)，(6)，(7)为集成运算放大器的失调参数。在上面四个参数中，dUIO／dT和dIIO／dT愈小，运放的温漂亦愈小，这对于设计低漂移的放大器来说是至关重要的参数。(8)共模抑制比KCMR常用分贝表示，即为20lgKCMR。通常运放的20lgKCMR＝60～100dβ。高共模抑制比组件的20lgKCMR可达120～140dβ，例如AD521，AD522。(9)最大共模输入电压UICMAX如果共

7、模信号的幅值超过一定限度，运放就不能正常工作。称这个极限值为UICMAX。(8)，(9)为集成运算放大器的共模参数。在工业现场使用的放大器，因由传感器经传输线传来的信号含有很强的共模信号，要特别注意共模参数。在强干扰的工业现场使用的放大器，第一级最好采用UICMAX、KCMR都高的仪用放大器。(10)-3dβ带宽fH它是集成运放的上限截止频率。例如F007(CF741)的fH＝l00Hz(11)单位增益带宽fC它是Aod＝1时所对应的频率，也就是运放的增益带宽积。(12)转换速率SR它被定义为单位时间内最大输出电压的

8、变化。如果在输入端加一个方波，尽管根据频率响应（小信号参数），应该有更快（指数）的上升时间，但开始阶段的输出却是以其转换速率线性上升的斜坡型电压，如图所示。SR反映了运放对高速变化的输入信号的响应情况，只有当输入信号变化斜率的绝对值小于SR时，输出才能按线性规律变化，否则输出信号将产生频率失真。(10)，(11)，(12)为集成运放的时域和频域