电子技术专科教材004

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1、第3章集成运算放大器及其应用集成电路是20世纪60年代初发展起来的一种新型器件，它采用半导体集成工艺，把众多晶体管、电阻、电容及导线集中在一块半导体基片上，做成具有特定功能的独立电子线路。与分立元件电路相比，集成电路具有性能好、可靠性高、体积小、耗电少、成本低等优点。集成电路分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。集成运算放大器是一种模拟集成电路，由于早期主要用于数学运算，故称运算放大器，又称“集成运放”，或简称“运放”。随着电子技术的不断发展，集成运放的应用已不限于数学运算,而是作为一种高放大倍数的直接耦合放大器件，广泛用于自动控制、通信、信号处理以及电源等电子技

2、术应用的各个领域。3.1集成运放的主要参数和工作特点3.1.1集成运算放大器1.集成运放的组成集成运放内部电路一般由以下四部分组成，如图3-1a所示。a)组成框图b)简单集成运放原理图图3-1集成运放的组成(1)输入级通常是由三极管或场效应管构成的具有有源负载的差分放大器，利用它可以使集成运放获得尽可能高的共模抑制比，以及良好的输入特性。(2)中间级中间级的主要作用是使集成运放具有较强的放大能力，通常由多级共射(或共源)放大器构成，并经常采用复合管做放大器。(3)输出级输出级应具有输出电阻小，非线性失真小等特点。故此级大多采用射极输出器或复合射极输出器。此外，输出

3、级还应有过载保护。(4)偏置电路偏置电路用于为集成运放各级放大器提供稳定的偏置电流，从而确定合适而稳定的静态工作点。图3-1b所示为简单集成运放的原理图。三极管V1和V2组成带恒流负载的差分放大器作为输入级。V3和V4组成复合管，主要起电压放大作用，作为中间级。V5和V6构成复合射极输出器，是输出级。2.集成运放的符号与外形集成运放的符号如图3-2所示。图中“”表示放大器，三角形所指方向为信号传输方向，“∞”表示开环增益极高。它有两个输人端和一个输出端。同相输入端标“+”(或P)，输出端信号与该端输入信号同相。反相输入端标“-”(或N)，输出端信号与该端输入信号反

4、相。16图3-2集成运放的图形符号实际集成运放有圆壳式封装、扁平式封装和双列直插式封装等，如图3-3所示。集成运放的引脚除输入、输出三个端外，还有电源端，公共端(地端)、调零端、相位补偿端、外接偏置电阻端等。这些引脚虽未在电路符号上标出，但在实际使用时必须了解各引脚的功能及外接线的方式。图3-3集成运放外形3.集成运放的电压传输特性集成运放的输出电压与输入电压(即同相输入端与反相输入端之间的差值电压)之间的关系曲线称为电压传输特性。对于正、负两路电源供电的集成运放，其电压传输特性如图3-4所示。曲线分线性区(图中斜线部分)和非线性区(图中斜线以外的部分)。在线性区

5、，输出电压uO随输入电压(uP-uN)的变化而变化；但在非线性区，uO只有两种可能：或是+uom，或是-uom。图3-4集成运放的电压传输特性由于外电路没有引入负反馈，集成运放的开环增益非常高，只要加很微小的输入电压，输出电压就会达到最大值±uom，所以集成运放电压传输特性中的线性区非常窄。3.1.2集成运放的主要参数161.分类集成运放按电路特性分类可分为通用型和专用型等。所谓通用型，是指这种运放的性能指标基本上兼顾了各方面的使用要求，没有特别的参数要求，可满足一般应用的需要。专用型又称为高性能型，它有一项或几项特殊要求，可在特定场合或特定要求下使用。专用型运放

6、按某项特性参数进行分类，有低功耗型、高精度型、高速型、宽带型、高阻型、高压型、低漂移型、低噪声型、大功率型等。2.封装集成运放封装有塑料双列直插式、陶瓷扁平、金属圆壳封装等多种，有的还带有散热器。部分集成运放电路的外形如图3-5所示。金属圆壳封装的外引脚数有8、10、12三种；双列直插式封装的外引脚数有8、14、16三种。集成运放的常用引脚符号及功能如表3-1所示，供参考。(a)(b)(c)图3-5部分集成运放的外形a)圆壳式　　b)扁平式　c)双列直插式表3-1集成运放的引脚及其功能引脚符号功能引脚符号功能V+（或VCC）正电源输入端CX外接电容端V-（或VEE

7、）负电源输入端DR比例分频端VS表示供电电源GND接地端IN-反相输入端GNDS信号接地端IN+同相输入端GNGD功率接地端AZ自动调零端NC空脚BI偏置电流输入端OA调零端BOOSTER负载能力扩展端OSC振荡信号输出端COMP相位补偿端S选编端CR外接电阻及电容公共端OuT输出端3.主要参数为了表征集成运放的性能，生产厂家制定了很多参数，作为合理选择和正确使用集成运放的依据。下面介绍几项主要的参数，如表3-2所示。表3-2集成运算放大器的主要参数参数符号说明开环差模电压放大倍数Auo它是运放在开环状态下输出电压uo与输入的差模电压（ui1-ui2）之比。Auo

8、越大，其运