第三章集成運算放大電路一、集成電路（ItegratedCirciut簡稱IC）定義

-----采用專門的半導體制造工藝，將大量的晶體管、場效應管、二極管、電阻、電容等元件及它們間的連線所組成的完整電路制作在一小塊單晶硅片上，形成具有特定功能的單元電路。

集成放大電路是一種高電壓放大倍數、高輸入電阻、低輸出電阻的多極直接耦合放大電路，最初多用于各種模擬信號的運算（如比例、求和、求差、積分、微分…），故被稱為集成運算放大器，簡稱集成運放。3.1集成運算放大電路概述

由晶體管、場效應管、二極管、電阻、電容等元器件根據不同連接方式組成的電路，稱為分立元件電路。(1)、集成電路按集成度(每一片硅片中所含元、器件數)大小分為：小規(guī)模集成電路(SmallScaleIntegration，簡稱SSI)、中規(guī)模集成電路(MediumScaleIntegration，簡稱MSI)、大規(guī)模集成電路(LargeScaleIntegration．簡稱LSI)

超大規(guī)模集成電路(VeryLargeScaleIntegration，簡稱VLSI)。(2)、集成電路按功能分為：數字電路：模擬電路：集成運放、集成功放、集成穩(wěn)壓電源電路

(3)、集成電路按晶體管性質分為：晶體管-晶體管-邏輯電路（(Transistor—TransistorLogic)，簡稱TTL電路）獲雙極型晶體管集成電路。金屬-氧化物-半導體場效應管集成電路（即MOS電路）或單極型場效應管集成電路。二、分類3.1.2集成運放電路的組成及其各部分的作用若將集成運放看成一個“黑盒子”，則可等效為一個雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。vP、vN、vO均以“地”為公共端。集成運放符號兩個輸入端一個輸出端vPvNvOvOvPvN集成運放原理框圖1、輸入級（前置級）集成運放是多極直接耦合放大電路，整個電路輸出零點漂移大小，主要由輸入級決定。

輸入級往往是一個雙端輸入、有良好對稱性的高性能差分放大電路。一般要求該放大器的輸入電阻高，差模電壓放大倍數大，抑制共模信號能力強（共模抑制比大），靜態(tài)電流小。

vPvNvOvPvNvO2、中間級是整個集成運放的主放大器，它的作用是使集成運放具有較強放大能力，通常由一級或兩級直接耦合放大電路組成，多采用共射或共源放大電路。為了提高電壓放大倍數，經常采用復合管做放大管，以恒流源做集電極負載。其電壓放大倍數可達千倍以上。基本共射放大電路穩(wěn)Q共射放大電路3、輸出級多采用射極輸出器或互補對稱輸出電路，使其具有輸出電壓線性范圍寬、輸出電阻?。磶ж撦d能力強）、非線性失真小等特點。其主要作用是提高電路的帶負載能力。+VCCvsvivo鏡像電流源微電流源有源負載用于共射放大電路4、偏置電路用于設置集成運放各級放大電路的靜態(tài)工作點。與分立元件電路不同，集成運放采用電流源電路為各級提供合適又穩(wěn)定的靜態(tài)工作電流，從而確定合適而穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。Re3.4理想集成運放的參數和工作區(qū)

性能指標理想化的集成運放稱為理想運放。3.4.1理想化集成運放的性能指標三個最基本參數：放大倍數、輸入電阻、輸出電阻。

1、開環(huán)差模放大倍數（開環(huán)差模增益）Aod=∞

任何信號不管信號有多小，都能進行放大，且放大倍數無窮大。

2、差模輸入電阻rid=∞

可以跟前面的任何信號源連接，信號源不受影響。

3、輸出電阻ro=0

任何一個負載（無論負載大小）都能帶。

4、共模抑制比KCMR=∞

5、上限截止頻率fH=∞6、失調電壓VO1、失調電流IO1和它們的溫漂dVO1/dT（℃）、dIO1/dT（℃）均為零，且無任何干擾和內部噪聲。沒有輸入失調。

7、頻帶無限寬。半導體器件有電容存在，會影響頻率特性，理想情況要求不影響，所有頻率的信號都能進行放大。一、集成運放的電壓傳輸特性集成運放符號3.4.2理想集成運放在不同工作區(qū)的特征工作區(qū)域只有線性區(qū)、非線性區(qū)。vPvNvO反相輸入端同相輸入端所謂“虛短路”是指理想集成運放兩個輸入端的電位無窮接近，但又不是真正短路的特點。vOvi=vP-vNO實際特性非線性區(qū)非線性區(qū)線性區(qū)理想特性二、理想運放在線性工作區(qū)的特點1、理想集成運放在線性工作區(qū)的特點vPvNiPiN所謂“虛斷路”是指集成運放兩個輸入端的電流趨于零，但又不是真正斷路的特點。理想運放工作在線性區(qū)，采用“虛斷”和“虛短”的方法。

“虛短路”

vP≈vN。“虛斷路”

iP=iN=02、理想集成運放工作在線性區(qū)的電路特征理想集成運放工作在線性區(qū)的電路特點就是引入負反饋。理想集成運放工作在線性區(qū)的必要條件是引入深度負反饋。vPvNvO3、理想集成運放的非線性工作區(qū)當集成運放工作在開環(huán)狀態(tài)（即沒有引入負反饋）或只引入了正反饋時，集成運放工作在非線性區(qū)。其特點：輸出電壓只有兩種狀態(tài)，不是正飽和電壓＋VOM,就是負飽和電壓－VOM，一般比電源電壓低1~2伏。（1）當同相端電壓大于反相端電壓，即vP>vN時，vo=＋VoM；當反相端電壓大于同相端電壓，即vP<vN時，vo=－VoM。（2）由于理想運放的差模輸入電阻無窮大rid→∞，所以凈輸入電流為0，iP=iN=0。vi=vP-vNvO理想運放工作在非線性區(qū)，采用vP、vN電壓比較方法（1）vP>vN時，vo=＋VoM；（2）vP<vN時，vo=－VoM。（3）“虛斷路”

iP=iN=0

綜上所述，在分析具體的集成運放應用電路時，首先判斷集成運放工作在線性區(qū)還是非線性區(qū)，再運用線性區(qū)和非線性區(qū)的特點分析電路的工作原理。理想運放工作在非線性區(qū)，采用vP、vN電壓比較方法（1）vP>vN時，vo=＋VoM；（2）vP<