1、第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-1)第四章第四章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-2)4.1 4.1 集成運(yùn)算放大電路概述集成運(yùn)算放大電路概述4.2 4.2 集成運(yùn)放中的電流源電路集成運(yùn)放中的電流源電路4.3 4.3 集成運(yùn)放電路簡(jiǎn)介集成運(yùn)放電路簡(jiǎn)介4.4 4.4 集成運(yùn)放的性能指標(biāo)及低頻等效電路集成運(yùn)放的性能指標(biāo)及低頻等效電路4.5 4.5 集成運(yùn)放電路的種類及選擇集成運(yùn)放電路的種類及選擇4.6 4.6 集成運(yùn)放的使用集成運(yùn)放的使用第四章第四章第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)

2、算放大電路結(jié)束(1-3)集成電路集成電路: 將整個(gè)電路的各個(gè)元件做在同一個(gè)半導(dǎo)將整個(gè)電路的各個(gè)元件做在同一個(gè)半導(dǎo)體基片上。體基片上。集成電路的優(yōu)點(diǎn)：集成電路的優(yōu)點(diǎn)：工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小。功耗小。集成電路的分類：集成電路的分類：模擬集成電路、數(shù)字集成電路；模擬集成電路、數(shù)字集成電路；小、中、大、超大規(guī)模集成電路；小、中、大、超大規(guī)模集成電路； 4.1 集成運(yùn)算放大電路概述集成運(yùn)算放大電路概述第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-4)4.1.1集成運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)集成運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1. 電路元件制作在一個(gè)芯片上，元

3、件參數(shù)偏差方電路元件制作在一個(gè)芯片上，元件參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好。向一致，溫度均一性好。2. 電阻元件由硅半導(dǎo)體構(gòu)成，范圍在幾十到電阻元件由硅半導(dǎo)體構(gòu)成，范圍在幾十到20千千歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源元件代歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源元件代替或外接。替或外接。3. 幾十幾十 pF 以下的小電容用以下的小電容用PN結(jié)的結(jié)電容構(gòu)成、結(jié)的結(jié)電容構(gòu)成、大電容要外接。大電容要外接。4. 二極管一般用三極管的發(fā)射結(jié)構(gòu)成。二極管一般用三極管的發(fā)射結(jié)構(gòu)成。第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-5)-VEE+VCC u+uo u反相反相輸入端輸入端同相同相輸入端輸入端T

4、3T4T5T1T2IS4.1.2集成運(yùn)放電路的組成及其各部分的作用集成運(yùn)放電路的組成及其各部分的作用輸輸入入級(jí)級(jí)中中間間級(jí)級(jí)輸輸出出級(jí)級(jí)與與uo反相反相與與uo同相同相第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-6)對(duì)輸入級(jí)的要求：對(duì)輸入級(jí)的要求：盡量減小零點(diǎn)漂移盡量減小零點(diǎn)漂移, ,盡量提高盡量提高 KCMRR , , 輸入阻抗輸入阻抗 ri 盡可能大盡可能大。對(duì)中間級(jí)的要求：對(duì)中間級(jí)的要求：足夠大的電壓放大倍數(shù)。足夠大的電壓放大倍數(shù)。對(duì)輸出級(jí)的要求：對(duì)輸出級(jí)的要求：主要提高帶負(fù)載能力，給出足主要提高帶負(fù)載能力，給出足夠的輸出電流夠的輸出電流io 。即輸出阻抗。即輸出阻抗 ro

5、小。小。集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)（1）采用四級(jí)以上的多級(jí)放大器，輸入級(jí)和第二）采用四級(jí)以上的多級(jí)放大器，輸入級(jí)和第二級(jí)一般采用差動(dòng)放大器。級(jí)一般采用差動(dòng)放大器。（2）輸入級(jí)常采用復(fù)合三極管或場(chǎng)效應(yīng)管，以減）輸入級(jí)常采用復(fù)合三極管或場(chǎng)效應(yīng)管，以減小輸入電流，增加輸入電阻。小輸入電流，增加輸入電阻。（3）輸出級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱式射極跟隨器，以進(jìn)行）輸出級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱式射極跟隨器，以進(jìn)行功率放大，提高帶負(fù)載的能力。功率放大，提高帶負(fù)載的能力。第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-7)R2T3R1R3-UEE+UCCui2uoERCT1RCT2ui1T4IC =IC1+ IC2 =

6、 1 IB + 2(1+ 1 ) IB = 1 + 2(1+ 1 ) IB為減小為減小IB， 提高輸入電阻，提高輸入電阻，T1、T2采用復(fù)合三極管采用復(fù)合三極管 = IC / IB = 1 + 2(1+ 1 ) 1 2 ICIBIE 1 2 IC1IC2IB2第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-8)-VEE+VCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第第4 4級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱射極跟隨器級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱射極跟隨器差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器第第2級(jí)級(jí)第第1級(jí)：級(jí)：差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器第第3級(jí)：級(jí)：?jiǎn)喂芊糯笃鲉喂芊糯笃?集成運(yùn)放內(nèi)部結(jié)構(gòu)（

7、舉例）集成運(yùn)放內(nèi)部結(jié)構(gòu)（舉例）極極性性判判斷斷第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-9) ri 大大: 幾十幾十k 幾百幾百 k 4.1.3集成運(yùn)放的電壓傳輸集成運(yùn)放的電壓傳輸特性特性KCMRR 很大很大 ro ?。簬资。簬资?幾百幾百 A o 很很大大: 104 107理想運(yùn)放：理想運(yùn)放： ri KCMMRR ro 0 0Ao 運(yùn)放符號(hào)：運(yùn)放符號(hào)：uu+ uo u u+ uoAo國(guó)際符號(hào)國(guó)際符號(hào)國(guó)內(nèi)符號(hào)國(guó)內(nèi)符號(hào)第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-10)電壓傳輸電壓傳輸特性：特性：集成運(yùn)放的輸出電壓與輸入電壓（即同相輸入端集成運(yùn)放的輸出電壓與輸入電壓

8、（即同相輸入端與反相輸入端之間的差值電壓）之間的關(guān)系曲線。與反相輸入端之間的差值電壓）之間的關(guān)系曲線。即：即：)(0NPuufuuiuo+UOM-UOM線性放大區(qū)線性放大區(qū)第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-11)集成運(yùn)放有集成運(yùn)放有線性放大區(qū)線性放大區(qū)（稱為線性區(qū)）和（稱為線性區(qū)）和飽和區(qū)飽和區(qū)（稱為非線性區(qū)）。在線性區(qū)，曲線的斜率為電（稱為非線性區(qū)）。在線性區(qū)，曲線的斜率為電壓放大倍數(shù)；在非線性區(qū)，輸出電壓只有兩種可壓放大倍數(shù)；在非線性區(qū)，輸出電壓只有兩種可能的情況，能的情況，+UOM或或UOM。)(0NPoduuAu集成運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí)，集成運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí)，其

9、中其中Aod稱為差模開環(huán)放大倍數(shù)稱為差模開環(huán)放大倍數(shù)例：若例：若UOM=12V，Aod=106， 則則|ui|1M , 有的可達(dá)有的可達(dá)100M 以上。以上。四、輸出電阻四、輸出電阻roro =幾幾 -幾十幾十 。第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-33) UIO是運(yùn)算放大器輸出電壓為零時(shí)，在輸入端所加是運(yùn)算放大器輸出電壓為零時(shí)，在輸入端所加的補(bǔ)償電壓，其數(shù)值是的補(bǔ)償電壓，其數(shù)值是uI等于零時(shí)，輸出電壓折合等于零時(shí)，輸出電壓折合到輸入端電壓的負(fù)值，即到輸入端電壓的負(fù)值，即end五、輸入失調(diào)電壓五、輸入失調(diào)電壓UIO及其溫漂及其溫漂dUIO/dToduOIOAUUI0 dU

10、IO/dT是輸入失調(diào)電壓的溫度系數(shù)。其值越小，是輸入失調(diào)電壓的溫度系數(shù)。其值越小，運(yùn)放的溫漂越小。運(yùn)放的溫漂越小。F007:輸入失調(diào)電壓小于輸入失調(diào)電壓小于2mV, 溫漂小于溫漂小于20V/C。第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-34)六、輸入失調(diào)電流六、輸入失調(diào)電流IIO及其溫漂及其溫漂dIIO/dT IIO= IB1- IB2 ， IIO反映輸入差分對(duì)管的輸入電流的反映輸入差分對(duì)管的輸入電流的不對(duì)稱程度。不對(duì)稱程度。dIIO/dT是輸入失調(diào)電流的溫度系數(shù)。其值越小，是輸入失調(diào)電流的溫度系數(shù)。其值越小，運(yùn)放的溫漂越小。運(yùn)放的溫漂越小。七、輸入偏置電流七、輸入偏置電流II

11、B)(2121BBIBIII 其值越小，運(yùn)放的靜態(tài)工作點(diǎn)受信號(hào)源內(nèi)阻的影響其值越小，運(yùn)放的靜態(tài)工作點(diǎn)受信號(hào)源內(nèi)阻的影響就越小，就越小， IIO越小。越小。第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-35)八、最大共模輸入電壓八、最大共模輸入電壓UIcmax九、最大差模輸入電壓九、最大差模輸入電壓UIdmax 運(yùn)放是直流放大器，運(yùn)放是直流放大器， 也可放大低頻信號(hào)，不適也可放大低頻信號(hào)，不適用于高頻信號(hào)。用于高頻信號(hào)。十、十、-3dB帶寬帶寬fH F007的帶寬只有的帶寬只有7Hz。第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-36)4.6 集成運(yùn)放的使用集成運(yùn)放的使用

12、4.6.1 使用時(shí)必做的工作使用時(shí)必做的工作 金屬殼封裝和雙列直插式金屬殼封裝和雙列直插式雙列直插式有雙列直插式有8、10、12、14、16腳腳 使用時(shí)要辨認(rèn)管腳，正確連線。使用時(shí)要辨認(rèn)管腳，正確連線。 一、集成運(yùn)放的外引腳一、集成運(yùn)放的外引腳 二、參數(shù)測(cè)量二、參數(shù)測(cè)量 使用時(shí)要用萬(wàn)用表進(jìn)行簡(jiǎn)易測(cè)量，判斷是否有使用時(shí)要用萬(wàn)用表進(jìn)行簡(jiǎn)易測(cè)量，判斷是否有短路和斷路現(xiàn)象。短路和斷路現(xiàn)象。第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-37) 三、調(diào)零或調(diào)整偏置電壓三、調(diào)零或調(diào)整偏置電壓 由于失調(diào)電壓與失調(diào)電流的存在，輸入為零時(shí)輸出由于失調(diào)電壓與失調(diào)電流的存在，輸入為零時(shí)輸出往往不為零。在內(nèi)

13、部無(wú)自動(dòng)穩(wěn)零措施的運(yùn)放需外加往往不為零。在內(nèi)部無(wú)自動(dòng)穩(wěn)零措施的運(yùn)放需外加調(diào)零措施。調(diào)零措施。對(duì)單電源供電的運(yùn)放，有時(shí)需在輸入端加直流偏置對(duì)單電源供電的運(yùn)放，有時(shí)需在輸入端加直流偏置電壓，設(shè)置合適的動(dòng)態(tài)輸出電壓。電壓，設(shè)置合適的動(dòng)態(tài)輸出電壓。四、消除自激振蕩四、消除自激振蕩電源端加去耦電容或外接頻率補(bǔ)償電容。電源端加去耦電容或外接頻率補(bǔ)償電容。第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-38)4.6.2 保護(hù)措施保護(hù)措施一、輸入保護(hù)一、輸入保護(hù)圖圖4.6.1 輸入保護(hù)措施輸入保護(hù)措施第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-39)二、輸出保護(hù)二、輸出保護(hù)圖圖4.6.

14、2 輸出保護(hù)電路輸出保護(hù)電路第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-40)三、電源保護(hù)三、電源保護(hù)圖圖4.6.3 電源端保護(hù)電源端保護(hù)第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-41)4.6.3 輸出電壓與輸出電流的擴(kuò)展輸出電壓與輸出電流的擴(kuò)展一、提高輸出電壓一、提高輸出電壓圖圖4.6.4 提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-42)RRRRR 4321設(shè)集成運(yùn)放的電源電壓為設(shè)集成運(yùn)放的電源電壓為15V，當(dāng)當(dāng)0 NPuu時(shí)，時(shí)，0 ouVuB151 VuB152 VuuBB3021 若忽略若忽略u(píng)BE，VuE151 VuE152 可見，對(duì)運(yùn)放可見，對(duì)運(yùn)放A來(lái)說(shuō)，其電源電壓仍為來(lái)說(shuō)，其電源電壓仍為15V。第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路結(jié)束(1-43)當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，0 ou)(21)(211oCCooCCBuVuuVu )(