第16講-5.4-5.6節(jié)集成運算放大電路的典型電路-特點

5.4集成運放的典型電路典型的集成運放雙極型集成運放LM741(F007,5G24,F741,AD741等）CMOS集成運放C145735.4.1雙極型集成運放LM741一、電路原理圖電路原理圖

LM741電路原理圖1.偏置電路+VCCVT8-VEEVT9VT12VT13VT10VT11R4R5I8I3,4IC9IC10IREFIC12至輸入級至中間級基準電流：基準電流產生各放大級所需的偏置電流。各路偏置電流的關系：IREFI11IC10I3,4IC9IC8IC12IC13微電流源鏡像電流源輸入級鏡像電流源中間級輸出級LM741的偏置電路2.輸入級VT1、VT2、VT3、VT4組成共集-共基差分放大電路電路；VT1、VT2

基極接收差分輸入信號。VT5、VT6

有源負載；

VT4

集電極送出單端輸出信號至中間級。

uI2uO

VT7

與R2組成射極輸出器。

+VCC-VEEVT6R1I3,4IC10IC9R2R3VT4VT2VT7VT5VT3VT1VT8VT9uI若暫不考慮VT7

和調零電路則電路可簡化為：+VCC-VEEI3,4VT4VT2VT3VT1I8RCRCuI1uI2uO

1.VT1、VT2共集組態(tài)，具有較高的差模輸入電阻和共模輸入電壓。

2.共基組態(tài)的VT3、VT4，與有源負載VT5、VT6組合，可以得到很高的電壓放大倍數。

3.VT3、VT4共基接法能改善頻率響應。

4.該電路具有共模負反饋，能減小溫漂，提高共模抑制比。

簡化示意圖3.中間級中間級示意圖+VCC-VEEVT15VT16IC13R7

VT17R830pF

輸入來自VT4

和VT6集電極；輸出接在輸出級的兩個互補對稱放大管的基極。中間級VT16、VT17

組成復合管，VT13作為其有源負載。

30pF校正電容防止產生自激振蕩。4.輸出級

VT14、VT20組成互補對稱電路，VT19

實現過載保護；

VT15

、R7、R8

為功率管提供靜態(tài)基流，工作于甲乙類狀態(tài)。調節(jié)R7、R8阻值可調節(jié)兩個功率管之間的電壓差。這種電路稱為UBE

擴大電路。電路原理圖

LM741電路原理圖引腳和連接方法

LM741的引腳及連接示意圖5.4.2CMOS集成四運放C14573下頁上頁1.電路原理圖P4P3P0P1P2uou11u12N2N3N1Rset

IsetC＋VDD－VSS第一級第二級P3

、P4組成共源級差分放大輸入級。N1

、N2為其有源負載。P0和P1構成鏡像電流源。N3

組成共源級放大電路，P2為有源負載。C用以防止產生自激振蕩。首頁CMOS運放電路特點：成本低，功耗小，適用于大量應用運放的場合。輸入電阻高，通常大于109Ω。通過外接偏置電阻，允許靈活地設定偏置電流。單電源和雙電源工作均可。與TTL電路兼容，在模擬、數字混合系統(tǒng)中使用方便。工作電壓低，輸出驅動能力比雙極型運放低得多。上頁2.引腳uOABDCA＋＋＋－－－－＋52367498151314121110161C14573引腳排列圖

uI1AuI2AVDDuI2BuI1BuOBIset(A,B)uODuI1DuI2DVSSuI2CuI1CuOCIset(C,D)首頁5.5各類集成運放的性能特點一、高精度型性能特點：漂移和噪聲很低，開環(huán)增益和共模抑制比很高，誤差小。二、低功耗型性能特點：靜態(tài)功耗一般比通用型低1~2個數量級(不超過毫瓦級)，要求電壓很低，有較高的開環(huán)差模增益和共模抑制比。三、高阻型性能特點：通常利用場效應管組成差分輸入級，輸入電阻高達1012

。高阻型運放可用在測量放大器、采樣-保持電路、帶通濾波器、模擬調節(jié)器以及某些信號源內阻很高的電路中。四、高速型大信號工作狀態(tài)下具有優(yōu)良的頻率特性，轉換速率可達每微秒幾十至幾百伏，甚至高達1000V/s，單位增益帶寬可達10MHz，甚至幾百兆歐。性能特點：常用在A/D和D/A轉換器、有源濾波器、高速采樣-保持電路、模擬乘法器和精度比較器等電路中。五、高壓型性能特點：輸出電壓動態(tài)范圍大，電源電壓高，功耗大。六、大功率型性能特點：可提供較高的輸出電壓,較大的輸出電流，負載上可得到較大的輸出功率。5.6集成運放使用中的幾個具體問題5.6.1集成運放參數的測試當選定集成運放的產品型號后，通常只要查閱有關器件手冊即可得到各項參數值，而不必逐個測試。但手冊中給出的往往只是典型值，由于材料和制造工藝的分散性，每個運放的實際參數與手冊上給定的典型值之間可能存在差異，因此有時仍需對參數進行測試。參數的測試可以采用一些簡易的電路和方法手工進行。在成批生產或其他需要大量使用集成運放的場合，也可以考慮利用專門的參數測試儀進行自動測試。下頁上頁首頁5.6.2使用中可能出現的異?，F象1.不能調零調零電位器故障；電路接線有誤或有虛焊；反饋極性接錯或負反饋開環(huán)；集成運放內部損壞；重新接通即可恢復為輸入信號過大而造成“堵塞”現象原因2.漂移現象嚴重存在虛焊點運放產生自激振蕩或受強電磁場干擾集成運放靠近發(fā)熱元件輸入回路二極管受光照射調零電位器滑動端接觸不良集成運放本身損壞或質量不合格原因3.產生自激振蕩消振措施按規(guī)定部位和參數接入校正網絡防止反饋極性接錯避免負反饋過強合理安排接線，防止雜散電容過大5.6.3集成運放的保護1.輸入保護下頁上頁+-AuIuOR1RFVD1VD2反相輸入保護同相輸入保護+-AuIuOR1RFVD1VD2R+V-V限制集成運放兩個輸入端之間的差模輸入電壓不超過VD1、VD2的正向導通電壓。限制集成運放的共模輸入電壓不超過+V至-V的范圍。首頁2.電源極性錯接保護下頁上頁電源錯接保護+-AVD1VD2+VCC-VEE若電源極性錯接，則二極管VD1

、VD2不能導通，使電源被斷開。首頁上頁3.輸出端錯接保護利用穩(wěn)壓管保