第4章集成运算放大电路

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1、第四章集成运算放大电路第4章一、概述集成运算放大电路（简称集成运放）是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器，最初多用于各种模拟信号的运算。现广泛用于模拟信号的产生及处理电路中。性能价格比优越，在绝大多数情况下已取代了分立元件放大电路。从内部结构看:因大电容不便集成，均采用直接耦合方式，因大电阻不便集成，常用有源器件(BJT、FET)取代电阻。集成电路组件第4章二、集成运放的组成输入级—差分放大器（双入单出，Ri高，KCMR大）。输出级—射极输出器或互补对称功率放大器（Ro高）。中间级—共射/共源放大电路（主放大器，Au达千倍以上）。偏置电路—用于设置各级放大电路的静态工作点（恒

2、流源）。输入级偏置电路输出级中间级uPuNuO差动输入级有两个输入UP、UN，当信号从UN输入，输出Uo与UN极性相反，称UN反相输入端；当信号从UP输入，输出Uo与UP极性相同，称UP同相输入端。第4章图4.3.1F007电路原理图三、集成运放（通用型集成运放F007）Au：几十万倍；Ri：2M以上。四、集成运放的电压传输特性线性区非线性区（饱和区）非线性区特点：1.是双端输入、单端输出的差分放大电路。2.差模放大倍数高。3.输入阻抗高，输出阻抗低。4.共模抑制比高，能较好的抑制温漂。符号电压传输特性UOMUom＝14VAod＝5×105

3、uP－uN

4、<28µV五、集成运放的

5、主要性能指标第4章开环差模增益Aod。Aod=uo/（uP-uN），常用分贝（db）表示，即20lgAod。通用型在105左右（100db）。（p174、p189）2.共模抑制比KCMR。20lgKCMR常用分贝（db）表示。3.差模输入电阻rid。M级4.输入失调电压UIO。为使输出电压为零，在输入端所加的补偿电压。6.输入失调电流IIO。反映差分管输入电流的不对称程度。IIO=│IB1－IB2│8.输入偏置电流IIB。输入差放管基极偏置电流的平均值，IIB=（IB1+IB2）/25.输入失调电压温漂dUIO/dt。是UIO的温度系数。7.输入失调电流温漂dIIO/d

6、t。是IIO的温度系数。9.最大共模输入电压UIcmax。UIC高于此值时，运放就不能放大差模输入信号了。10.最大差模输入电压UIdmax。不使PN结反向击穿所允许的最大UId11.–3dB带宽fH(BW)。使Aod下降3dB（即下降到约0.707Aod）时的信号频率宽度。13.转换速率SR。表明集成运放对信号变化速度的适应能力。SR=│duo/dt│max。常用单位：（输出电压变化）V/S。第4章12.单位增益带宽fC(BWG)。使Aod下降到0dB（即Aod=1）时的信号频率。与晶体管的特征频率fT类似。理想运放参数：（、0）Aod、KCMR、rid、fH均为无穷大；UIO

7、、dUIO/dT、IIO、dIIO/dT、IIB均为零。第4章六、集成运放的种类（按性能指标分类）高阻型具有高输入电阻rid的运放。用于测量放大电路、信号发生电路、取保电路。2.高速型具有转换速率高的运放。用于A/D、D/A、锁相环、视频放大电路中。3.高精度型具有低失调、低温漂、低噪声、高增益的运放。用于高精度的仪器设备中。4.低功耗型具有静态功耗低、工作电源电压低的运放。用于空间技术、军事科学、遥感遥测等领域。通用型高速型和宽带型高精度(低漂移型）高输入阻抗型低功耗型功率型为满足实际使用中对集成运放性能的特殊要求，除性能指标比较适中的通用型运放外，发展了适应不同需要的

8、专用型集成运放。它们在某些技术指标上比较突出。根据运算放大器的技术指标可以对其进行分类，主要有通用、高速、宽带、高精度、高输入电阻和低功耗等几种。运放的分类通用型通用型运算放大器的技术指标比较适中，价格低廉。通用型运放也经过了几代的演变，早期的通用Ⅰ型运放已很少使用了。以典型的通用型运放CF741(A741)为例，输入失调电压1～2mV、输入失调电流20nA、差模输入电阻2M，开环增益100dB、共模抑制比90dB、输出电阻75、共模输入电压范围13V、转换速率0.5V/s。高速型和宽带型用于宽频带放大器，高速A/D、D/A，高速数据采集测试系统。这种运放的单位增益带宽和压

9、摆率的指标均较高，用于小信号放大时，可注重fH或fc，用于高速大信号放大时，同时还应注重SR。例如：CF2520/2525AD9620AD9618OP37CF357高精度(低漂移型）用于精密仪表放大器，精密测试系统，精密传感器信号变送器等。例如：OP177CF714高输入阻抗型用于测量设备及采样保持电路中。例如：AD549CF155/255/355低功耗型用于空间技术和生物科学研究中，工作于较低电压下，工作电流微弱。例如：OP22正常工作静态功耗可低至36