模拟电子技术及应用 教学课件 作者 李继凯第4章 集成运算放大器.ppt

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1、第4章集成运算放大器复合管4.4集成运算放大器概述4.1差分放大电路4.2集成运放中的电流源4.3集成运放的主要技术指标4.5集成运放的电路模型4.6集成运放的种类和注意事项4.54.74.1集成运算放大器概述4.1.1集成运放的电路结构特点（1）集成运放各级之间均采用直接耦合方式。因为在集成电路中，制作大容量的电容不太方便。（2）输入级均采用差分放大电路。主要为抑制直接耦合电路存在的温度漂移。（3）大量采用复合管结构，以提高其性能。（4）大量采用电流源结构。一方面，用电流源进行直流偏置；另一方面，用电

2、流源作有源负载代替无源元件（电阻R），这样既可提高放大倍数，又可减小芯片面积。（5）电路中的二极管，大多采用三极管的结构，把发射极、基极和集电极适当配合使用。主要用作温度补偿或电平偏移。4.1.2集成运放的组成及各部分的作用两个输入端一个输出端若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。集成运放电路四个组成部分的作用输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad大，Ac小，温度漂移小。中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够大的电压放大倍数。输出级：功

3、率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最大不失真输出电压尽可能大。偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。几代产品中输入级的变化最大！4.2第8章4.3.1§4.2差分放大电路4.2.1双端输入、双端输出差分放大电路1．电路组成2．静态分析选合适的VEE和Re就可得合适的Q点3．对差模信号的放大作用4．对共模信号的抑制作用共模抑制比4.2.2双端输入、单端输出差分放大电路1．静态分析由于输入回路没有变化，所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一样。但是VCEQ1≠VCEQ2。2．差

4、模放大倍数在电路输入不变的情况下，输出电压从C2输出，3．共模放大倍数无旁路电容Ce时：4.2.3单端输入差分放大电路共模输入电压差模输入电压4.2.4具有恒流源的差分放大电路等效电阻为无穷大近似为恒流4.3集成运放中的电流源4.3.1电流源1.镜像电流源T0和T1特性完全相同。基准电流2.比例电流源3.微电流源4.3.2有源负载4.4复合管复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。不同类型的管子复合后，其类型决定于T1管。iB方向决定复合管的类型4.

5、5集成运放的主要技术指标1.开环差模电压增益Aod20lg│Aod│通用运放的Aod可达100dB以上。2.差模输入电阻rid性能好的集成运放，输入电阻在1MΩ以上。3.共模抑制比KCMR性能好的运放，KCMR可达120dB以上。4.输入失调电压VIO使VO为0，在输入端所加的补偿电压5.输入失调电压的温漂6.输入失调电流IIO7.输入失调电流的温漂8.输入偏置电流IIB9.最大共模输入电压VIc(max)10.最大差模输入电压VId(max)超过此值不能正常放大差模信号超过此值输入级放大管击穿11.-

6、3dB带宽fH通用型运放只有十几到几百Hz12.转换速率SR这个指标反映了集成运放对于高速变化的输入信号的响应能力。4.6集成运放的电路模型4.6.1集成运放的开环电压传输特性4.6.2集成运放的理想化模型(1)(2)(3)(5)(4)(6)均为0。(7)集成运放的理想化传输特性4.6.3理想运放的分析方法1.线性区的分析方法（1）“虚短”原则（2）“虚断”原则2.非线性区的分析方法（接近+VCC）（接近-VCC）在非线性区，“虚断”原则仍然适用虚短原则不再适用。4.7集成运放的种类和使用注意事项4.7

7、.1集成运放的种类通用型运放的各种参数指标都不算太高，但比较均衡。其价格便宜，应用范围广，通用性强，基本上能兼顾到各方面的要求。适用于量大面广，没有特殊要求的场合。专用型运放在某一项或几项性能上特别优良，而其它参数一般。适用于对某些性能有特殊要求的场合。1．高精度型（仪用型）具有低失调、低温漂、低噪声和高增益等特点。它一般用在毫伏级或更低量级的微弱信号检测、计算及高精度自动控制仪器仪表中。2．高速型具有转换速率高、单位增益带宽宽的特点，具有快速跟踪输入信号电压的能力。主要应用在高速数据采集系统、高速A/

8、D和D/A转换器、高速采样—保持电路等电路中。3．高输入阻抗型输入阻抗高，输入电流小，其输入阻抗一般不低于10MΩ。适用于小电流测量电路、高输入阻抗测量电路、光电探测器等电路。4．高压型具有输出电压高或输出功率大的特点。5．大功率型输出电流大、电源电压高、输出功率大。6．低功耗型具有静态功耗低（一般在5mW以下）、工作电源电压低等特点。适用于便携式仪器或产品、航空航天仪器中使用。7．多元型在一个芯片上同时集成2个或2个以上独立的运放。8．单