集成运算放大器及其应用

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1、本章目录9.1集成运算放大器简介9.2模拟信号的运算电路9.3信号处理电路返回总目录29.1集成运算放大器简介集成电路是相对于分立元件而指的一类半导体器件，它将元件和电路“集成”在一个半导体芯片内，完成一定的功能，由于电路和元件是同时制作完成的，所以，具有很好的元件一致性；另一方面，组成电路的各元件之间空间距离非常小，因此，构成电路有一套特殊的理论、方法和工艺。不能用分立元件电路的理论来解释集成电路的内部工作情况。在电子电路中，集成电路已经作为一种功能模块器件得到广泛应用，使用集成电路需要了解它的外部特性，但对内部结构一般没有必要也不可能仔

2、细分析。本章主要介绍最常用的集成运算放大器在电子电路中的应用及分析方法。39.1集成运算放大器简介（续1）集成电路的分类按功能分数字集成电路：门电路；触发器；存储器；微处理器；…模拟集成电路线性电路非线性电路按导电类型分双极型单极型（MOS）混合型按集成度分小规模(10~100元件/片)SSI中规模(100~1000元件/片)MSI大规模(1000~10万元件/片)LSI超大规模(>10万元件/片)VLSI49.1集成运算放大器简介（续2）国产集成电路的命名器件的封装允许工作温度器件系列和品种代号器件的类型CF007CS是否符合国家标准(C

3、-符合，无-非标准)集成电路的特点体积小、重量轻、功耗低、高可靠、低成本。59.1集成运算放大器简介（续3）集成运算放大器的组成集成运算放大器属线性模拟集成电路，它是多级直接耦合放大电路组成的、带有深度负反馈的、具有极高放大倍数的一种放大器件。根据功能，集成运算放大器内部由五个部分组成:输入级中间级输出级偏置电路保护电路同相输入端反相输入端输出端-+直流电源+VSVS69.1集成运算放大器简介（续4）输入级：尽量减小零点漂移,尽量提高KCMRR,输入阻抗尽可能大。一般采用双端输入差动放大电路结构。中间级：提供足够大的电压放大倍数；同时把双

4、端输入变换为单端输出。采用共射（源）或共基极电压放大电路。输出级：主要提高带负载能力，给出足够的输出电流，输出阻抗小。采用直接耦合推挽功率放大电路。偏置电路：提供直流低电阻、交流高阻抗，给放大电路作为偏置电路，提高放大电路的放大能力和共模抑制能力，采用镜像恒流源电路。保护电路：提供过流、过压保护，避免电路受到损坏。79.1集成运算放大器简介（续5）集成运算放大器内部组成特点：无电感、无大容量电容、无大阻值电阻、由三极管代替二极管。集成运算放大器的电路符号及器件外形AuoAuou-u+u-u+uououo=Auo(u+-u-)uo=Auo(u

5、+-u-)Auo——开环电压放大倍数反相输入端同相输入端输出端89.1集成运算放大器简介（续6）87654321-VCC+VCCuou+u-调零调零空双列直插式单运放外部引脚（A741）标志99.1集成运算放大器简介（续7）集成运算放大器的主要技术指标差模特性开环电压增益Auo：80~140dB（104~107）差模输入电阻Rid：BJT——>100kW,FET——>109W差模输入电阻Rid：BJT——>100kW,FET——>109W开环带宽BW：0~10kHz（通用型）单位增益带宽BWG：0~1MHz（通用型）共模特性共模抑制比KC

6、MR：80~120dB共模输入电阻Ric：>100MW最大共模输入电压或共模电压输入范围109.1集成运算放大器简介（续8）集成运算放大器的主要技术指标(2)输入误差特性输入偏置电流IiBBJT：10~100nA；FET：1~10pA输入失调电压Uio±(1~10)mV输入失调电流Iio0.05~0.1IiB大信号特性最大输出电压UOM一般比电源电压低2~4V左右（输出管饱和电压）。最大输出电流IOM受保护电路和器件允许功耗限制，通用器件约数十mA最大差模输入电压UidM最大允许输入差模电压，受电路结构限制119.1集成运算放大器简介（续9

7、）集成运算放大器的主要技术指标(3)大信号特性（续）转换速率（压摆率）SR0.5V/s~10kV/s满功率带宽BWPSR/2Uom电源特性静态功耗PD电源电压允许变化范围电源电压抑制比KSVR129.1集成运算放大器简介（续10）集成运算放大器的电压转移特性uou--u+0线性工作范围正饱和负饱和Auou-u+uo输入差模电压的线性工作范围很小（小于1mV），电压转移特性要分成三段讨论。我们来观看实验测试情况139.1集成运算放大器简介（续11）运算放大器特性仿真测试149.1集成运算放大器简介（续12）集成运算放大器的等效电路模型线

8、性工作区Auou-u+uou-u+uoAuo(u+-u-)159.1集成运算放大器简介（续13）集成运算放大器的等效电路模型(2)饱和工作区（非线性）u-u+uoUOMu-u+u