模電53集成電路運算放大器課件

5.3通用型集成運算放大器

運算放大器是由直接耦合多級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。5.3.1集成運算放大器的基本組成1.方框圖2.運算放大器的引線3.運算放大器的符號和型號1.方框圖

集成運算放大器是一個高增益直接耦合放大電路，它的方框圖如圖5.14所示。圖5.14運算放大器方框圖

2.運算放大器的引線

運算放大器的符號中有三個引線端，兩個輸入端，一個輸出端。一個稱為同相輸入端，即該端輸入信號變化的極性與輸出端相同，用符號‘+’或‘IN+’表示；另一個稱為反相輸入端，即該端輸入信號變化的極性與輸出端相異，用符號“-”或“IN-”表示。輸出端一般畫在輸入端的另一側(cè)，在符號邊框內(nèi)標有‘+’號。實際的運算放大器通常有正、負電源端，有的品種還有補償端和調(diào)零端。

3.運算放大器的符號和型號(1)集成放大器的符號

按照國家標準符號如圖5.15所示。(a)(b)圖5.15模擬集成放大器的符號(a)國家標準符號(b)原符號

(2)集成運算放大器的型號命名

數(shù)字序號

(與世界上其它廠家同類型產(chǎn)品的序號相同。)其它例如:集成功率放大器的型號命名CD－－－－集成穩(wěn)壓器的型號命名CW－－－－

一、運算放大器的靜態(tài)技術(shù)指標1.輸入失調(diào)電壓Vio：(inputoffsetvoltage)輸入電壓為零時，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。是表征運放內(nèi)部電路對稱性的指標。2.輸入失調(diào)電流

Iio：(inputoffsetcurrent)在零輸入時，輸入級的差分對管基極電流之差，用于表征差分級輸入電流不對稱的程度。3.輸入偏置電流IiB：(inputbiascurrent)運放兩個輸入端偏置電流的平均值，用于衡量差分放大對管輸入電流的大小。4.輸入失調(diào)電壓溫漂

dVio/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。

5.最大差模輸入電壓Vidmax

7.最大共模輸入電壓Vicmax

(maximumdifferentialmodeinputvoltage)運放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過此電壓時,差分管將出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。(maximumcommonmodeinputvoltage)在保證運放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共模電壓超過此值時，輸入差分對管出現(xiàn)飽和，放大器失去共模抑制能力。

5.單位增益帶寬

fc(BWG)——(unitgainbandwidth)Avd下降到1時所對應(yīng)的頻率，定義為單位增益帶寬fc。

4.－3dB帶寬

fH：(-3dBbandwidth)運算放大器的差模電壓放大倍數(shù)在高頻段下降3dB所定義的帶寬fH。

5.轉(zhuǎn)換速率SR(壓擺率)—(slewrate)反映運放對于快速變化的輸入信號的響應(yīng)能力。轉(zhuǎn)換速率SR的表達式為

7.等效輸入噪聲電壓Vn——(noisevoltage)輸入端短路時，輸出端的噪聲電壓折算到輸入端的數(shù)值。這一數(shù)值往往與一定的頻帶相對應(yīng)。運算放大器外形圖5.5.1通用型5.5.2高速型和寬帶型5.5.3高精度（低漂移型）5.5.4高輸入阻抗型5.5.5低功耗型5.5.5功率型

為滿足實際使用中對集成運放性能的特殊要求，除性能指標比較適中的通用型運放外，發(fā)展了適應(yīng)不同需要的專用型集成運放。它們在某些技術(shù)指標上比較突出。根據(jù)運算放大器的技術(shù)指標可以對其進行分類，主要有通用、高速、寬帶、高精度、高輸入電阻和低功耗等幾種。5.5運算放大器分類

1.通用型

通用型運算放大器的技術(shù)指標比較適中，價格低廉。通用型運放也經(jīng)過了幾代的演變，早期的通用Ⅰ型運放已很少使用了。以典型的通用型運放CF741(A741)為例，輸入失調(diào)電壓1～2

mV、輸入失調(diào)電流20

nA、差模輸入電阻2

M，開環(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。

2.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)采集測試系統(tǒng)。這種運放的單位增益帶寬和壓擺率的指標均較高，用于小信號放大時，可注重fH或fc，用于高速大信號放大時，同時還應(yīng)注重SR。例如：CF2520/2525AD9520AD9518

OP37

CF357

4.高輸入阻抗型

用于測量設(shè)備及采樣保持電路中。

例如：AD549

CF155/255/355

5.低功耗型

用于空間技術(shù)和生物科學研究中，工作于較低電壓下，工作電流微弱。例如：OP22正常工作靜態(tài)功耗可低至35

W。OP290在0.8

V電壓下工作，功耗為24W。CF7512在5

V電壓下工作，功耗為50W。

5.功率型

這種運放的輸出功率可達1W以上，輸出電流可達幾個安培以上。例如：LM12

TP1455

滿足下列參數(shù)指標的運算放大器可以視為理想運算放大器。

1.差模電壓放大倍數(shù)Avd=，實際上Avd≥80dB即可。

5.5.1理想運算放大器的條件

2.差模輸入電阻Rid=，實際上Rid比輸入端外電路的電阻大2～3個量級即可。

3.輸出電阻Ro=0，實際上Ro比輸入端外電路的電阻小1～2個量級即可。

4.帶寬足夠?qū)挕?/p>

5.共模抑制比足夠大。實際上在做一般原理性分析時，產(chǎn)品運算放大器都可以視為理想的。只要實際的運用條件不使運算放大器的某個技術(shù)指標明顯下降即可。

理想運算放大器具有“虛短”和“虛斷”的特性，這兩個特性對分析線性運用的運放電路十分有用。為了保證線性運用，運放必須在閉環(huán)(負反饋）下工作。5.5.2理想運算放大器的特性(1)虛短由于運放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80