集成運(yùn)算放大器

1、集成運(yùn)算放大器第1頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四 運(yùn)算放大器是由直接耦合多級(jí)放大電路集成制造的高增益放大器，它是模擬集成電路最重要的品種，廣泛應(yīng)用于各種電子電路之中。4.1 集成運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)4.2 集成運(yùn)放中的電流源電路4.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介4.4 集成運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)4.5 集成運(yùn)算放大器的種類(lèi)返回第2頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四1、工藝特點(diǎn)2、集成運(yùn)放的組成3、運(yùn)算放大器的符號(hào)4.1 集成運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)返回第3頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四采用直接耦合方式。為抑制零漂，第一級(jí)采用差動(dòng)放大電路。工藝

2、相同，對(duì)稱(chēng)性好。小于200PF的電容用PN結(jié)結(jié)電容來(lái)做，而大于200PF的電容只能外接。小于30K的交流電阻用三極管恒流源來(lái)代替，大于30K的交流電阻和直流電阻只能外接。集成電路中的二極管用三極管來(lái)代。1 工藝特點(diǎn)返回第4頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)直流偏置uiuo差動(dòng)放大電路（單端輸出），有兩個(gè)輸入端共發(fā)射極放大電路，放大電壓OCL功率放大電路，輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)2、集成運(yùn)放的組成返回第5頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四 運(yùn)算放大器的符號(hào)中有三個(gè)引線(xiàn)端，兩個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端。一個(gè)稱(chēng)為同相輸入端，即該端輸入信號(hào)變化的

3、極性與輸出端相同，用符號(hào)+表示；另一個(gè)稱(chēng)為反相輸入端，即該端輸入信號(hào)變化的極性與輸出端相異，用符號(hào)“-”表示。輸出端一般畫(huà)在輸入端的另一側(cè)，在符號(hào)邊框內(nèi)標(biāo)有+號(hào)。實(shí)際的運(yùn)算放大器通常必須有正、負(fù)電源端，有的品種還有補(bǔ)償端和調(diào)零端。 (a) (b)模擬集成放大器的符號(hào) (a) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)符號(hào) (b)原符號(hào) 3 集成運(yùn)算放大器的符號(hào)第6頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四 集成運(yùn)算放大器的型號(hào)命名 數(shù)字序號(hào) (與世界上其它廠家同類(lèi)型產(chǎn)品的序號(hào)相同。) 其它例如:集成功率放大器的型號(hào)命名CD 集成穩(wěn)壓器的型號(hào)命名CW返回第7頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四4

4、.2 集成運(yùn)放中的電流源電路4.2.1 基本電流源4.2.2 改進(jìn)型電流源4.2.3 多路電流源4.2.4 以電流源為有源 負(fù)載的放大電路下面介紹基本電流源第8頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四4.2.1 基本電流源1 鏡像電流源2 比例電流源3 微電流源下面介紹鏡像電流源和比例電流源第9頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四1 鏡像電流源三極管T1、T2特性完全相同 UBE0= UBE1 IB0= IB1IC0= IC1當(dāng)2時(shí)，第10頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四2 比例電流源 比例電流源指IC1和IR呈比例關(guān)系由三極管的特性

5、有當(dāng)2時(shí)第11頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四適當(dāng)選取參數(shù)，使則其中改變Re0、Re1的比值，就可改變IC1和IR的比例關(guān)系第12頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四 改進(jìn)型電流源和多路電流源見(jiàn)教材177-180頁(yè)第13頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四4.2.4 以電流源為有源 負(fù)載的放大電路 當(dāng)需要在負(fù)載RL獲得電流時(shí)，提高共射極放大電路的集電極電阻RC可有效提高電壓放大倍數(shù)，電流源的交流電阻很大，可代替RC提高其交流電阻。第14頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四1 電流源為有源負(fù)載的共射放大電路如圖（

6、a）所示三極管T3、T2特性完全相同，組成鏡像恒流源靜態(tài)時(shí)第15頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四動(dòng)態(tài)分析第16頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四2 有源負(fù)載差放電路靜態(tài)時(shí)，IC1=IC2=I/2動(dòng)態(tài)時(shí)第17頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四4.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介F007電路中的放大電路部分第18頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四F324的簡(jiǎn)化電路原理圖第19頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四 運(yùn)算放大器的技術(shù)指標(biāo)很多，其中一部分與差分放大器和功率放大器相同，另一部分則是根據(jù)運(yùn)算放

7、大器本身的特點(diǎn)而設(shè)立的。各種主要參數(shù)均比較適中的是通用型運(yùn)算放大器，對(duì)某些項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)有特殊要求的是各種特種運(yùn)算放大器。 運(yùn)算放大器的靜態(tài)技術(shù)指標(biāo) 4.4.2 運(yùn)算放大器的動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)4.4 集成運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)返回第20頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四 1.輸入失調(diào)電壓UIO ：(input offset voltage)輸入電壓為零時(shí)，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調(diào)電壓。是表征運(yùn)放內(nèi)部電路對(duì)稱(chēng)性的指標(biāo)。 2.輸入失調(diào)電流 IIO ：(input offset current)在零輸入時(shí)，差分輸入級(jí)的差分對(duì)管基極電流之差，用于表征差分級(jí)輸入電流不對(duì)稱(chēng)

8、的程度。 3.輸入偏置電流IIB ：(input bias current)運(yùn)放兩個(gè)輸入端偏置電流的平均值，用于衡量差分放大對(duì)管輸入電流的大小。 4.4.1 集成運(yùn)算放大器的靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)第21頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四4.輸入失調(diào)電壓溫漂 dUIO /dT5.輸入失調(diào)電流溫漂dIIO /dT 在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。第22頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四 6.最大差模輸入電壓UIdmax 7.最大共模輸入電壓UICmax (max

9、imum differential mode input voltage)運(yùn)放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過(guò)此電壓時(shí),差分管將出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。(maximum common mode input voltage)在保證運(yùn)放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共模電壓超過(guò)此值時(shí)，輸入差分對(duì)管出現(xiàn)飽和，放大器失去共模抑制能力。返回第23頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四 1.開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Aod ：(open loop voltage gain)運(yùn)放在無(wú)外加反饋條件下，輸出電壓的變化量與輸入電壓的變化量之比。 2.差模輸入電阻rid ：(input re

10、sistance)輸入差模信號(hào)時(shí)，運(yùn)放的輸入電阻。 3.共模抑制比 KCMR ：(common mode rejection ratio)與差分放大電路中的定義相同，是差模電壓增益 Avd 與共模電壓增益 Avc 之比，常用分貝數(shù)來(lái)表示。 KCMR=20lg(Aod / Aoc ) (dB)4.4.2 集成運(yùn)算放大器的動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)第24頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四集成運(yùn)算放大器外形圖第25頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四集成運(yùn)算放大器外形圖返回第26頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四4.5 集成運(yùn)算放大器的種類(lèi)4.5.1

11、 通 用 型4.5.2 高速型和寬帶型4.5.3 高精度(低漂移型）4.5.4 高輸入阻抗型4.5.5 低功耗型4.5.6 功 率 型第27頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四 4.5.1 通 用 型 通用型運(yùn)算放大器的技術(shù)指標(biāo)比較適中，價(jià)格低廉。通用型運(yùn)放也經(jīng)過(guò)了幾代的演變，早期的通用型運(yùn)放已很少使用了。以典型的通用型運(yùn)放CF741 (A741)為例，輸入失調(diào)電壓12 mV、輸入失調(diào)電流20 nA、差模輸入電阻2 M，開(kāi)環(huán)增益100 dB、共模抑制比90 dB、輸出電阻75 、共模輸入電壓范圍13 V、轉(zhuǎn)換速率0.5 V/s。返回第28頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日

12、，1點(diǎn)41分，星期四 高速型和寬帶型 用于寬頻帶放大器，高速A/D、D/A，高速數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)。這種運(yùn)放的單位增益帶寬和壓擺率的指標(biāo)均較高，用于小信號(hào)放大時(shí)，可注重fH或fc，用于高速大信號(hào)放大時(shí)，同時(shí)還應(yīng)注重SR。例如： CF2520/2525 AD9620 AD9618 OP37 CF357 返回第29頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四4.5.3高精度(低漂移型） 用于精密儀表放大器，精密測(cè)試系統(tǒng)，精密傳感器信號(hào)變送器等。 例如： OP177 CF714 返回第30頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四 高輸入阻抗型 用于測(cè)量設(shè)備及采樣保持電路中。 例如： AD549 CF155/255/355 返回第31頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)41分，星期四4.5.5 低功耗型 用于空間技術(shù)和生物科學(xué)研究中，工作于較低電壓下，工作電流微弱。 例如： OP22 正