集成運算放大器

集成運算放大器第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

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。4.1集成運算放大器的結(jié)構(gòu)4.2集成運放中的電流源電路4.3

集成運算放大器簡介4.4集成運算放大器的性能指標(biāo)4.5集成運算放大器的種類返回第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四1、工藝特點2、集成運放的組成3、運算放大器的符號4.1集成運算放大器的結(jié)構(gòu)返回第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四采用直接耦合方式。為抑制零漂，第一級采用差動放大電路。工藝相同，對稱性好。小于200PF的電容用PN結(jié)結(jié)電容來做，而大于200PF的電容只能外接。小于30KΩ的交流電阻用三極管恒流源來代替，大于30KΩ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代。1工藝特點返回第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四輸入級中間級輸出級直流偏置uiuo差動放大電路（單端輸出），有兩個輸入端共發(fā)射極放大電路，放大電壓OCL功率放大電路，輸出電阻小，帶負載能力強2、集成運放的組成返回第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四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‘+’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“-”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(biāo)有‘+’號。實際的運算放大器通常必須有正、負電源端，有的品種還有補償端和調(diào)零端。(a)(b)模擬集成放大器的符號(a)國家標(biāo)準(zhǔn)符號(b)原符號

3集成運算放大器的符號第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

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－－－－返回第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四4.2集成運放中的電流源電路4.2.1基本電流源4.2.2改進型電流源4.2.3多路電流源4.2.4以電流源為有源

負載的放大電路下面介紹基本電流源第8頁，共33頁，2023年，2月20日，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，共33頁，2023年，2月20日，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)β>>2時，第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四2比例電流源比例電流源指IC1和IR呈比例關(guān)系由三極管的特性有當(dāng)β>>2時第11頁，共33頁，2023年，2月20日，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，共33頁，2023年，2月20日，星期四改進型電流源和多路電流源見教材177-180頁第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四4.2.4以電流源為有源

負載的放大電路當(dāng)需要在負載RL獲得電流時，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，共33頁，2023年，2月20日，星期四1電流源為有源負載的共射放大電路如圖（a）所示三極管T3、T2特性完全相同，組成鏡像恒流源靜態(tài)時第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四動態(tài)分析第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四2有源負載差放電路靜態(tài)時，IC1=IC2=I/2動態(tài)時第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四4.3集成運算放大器簡介F007電路中的放大電路部分第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四F324的簡化電路原理圖第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四運算放大器的技術(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)運算放大器本身的特點而設(shè)立的。各種主要參數(shù)均比較適中的是通用型運算放大器，對某些項技術(shù)指標(biāo)有特殊要求的是各種特種運算放大器。

4.4.1

運算放大器的靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)

4.4.2

運算放大器的動態(tài)技術(shù)指標(biāo)4.4集成運算放大器的性能指標(biāo)返回第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四1.輸入失調(diào)電壓UIO：(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(biāo)。2.輸入失調(diào)電流

IIO：(inputoffsetcurrent)在零輸入時，差分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。

4.4.1集成運算放大器的靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)第21頁，共33頁，2023年，2月20日，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，共33頁，2023年，2月20日，星期四

6.最大差模輸入電壓UIdmax

7.最大共模輸入電壓UICmax

(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。返回第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

1.開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)

Aod

：(openloopvoltagegain)運放在無外加反饋條件下，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：(inputresistance)輸入差模信號時，運放的輸入電阻。3.共模抑制比

KCMR

：(commonmoderejectionratio)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)來表示。

KCMR=20lg(Aod/Aoc)

(dB)4.4.2集成運算放大器的動態(tài)技術(shù)指標(biāo)第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四集成運算放大器外形圖第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四集成運算放大器外形圖返回第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四4.5集成運算放大器的種類

4.5.1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，共33頁，2023年，2月20日，星期四

4.5.1通用型

通用型運算放大器的技術(shù)指標(biāo)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1～2mV、輸入失調(diào)電流20nA、差模輸入電阻2M，開環(huán)增益100dB、共模抑制比90dB、輸出電阻75、共模輸入電壓范圍13V、轉(zhuǎn)換速率0.5V/s。返回第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

4.5.2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(biāo)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：

CF2520/2525AD9620AD9618

OP37

CF357

返回第29頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四4.5.3高精度(低漂移型）

用于精密儀表放大器，精密測試系統(tǒng)，精密傳感器信號變送器等。例如：

OP177

CF714

返回第30頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四

4.5.4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

返回第31頁，共33頁，2023年，2月20日，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正常工作靜態(tài)功耗可低至36

W。OP290在0.8