1、7-1 集成運放的特點和電路結(jié)構,7-2 集成運放的特性參數(shù),7-3 理想的集成運放,第七章 集成運算放大器,7-4 集成運放的線性應用,7-5 集成運放的非線性應用,集成運算放大器，簡稱集成運放，是一 個高性能的直接耦合多級放大電路，因首先用于運放，故而得名。,1、采用直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性， 采用差分放大電路和電流源電路。,通用型集成運放：,單運放LM741 ；,四運放LM324,專用型集成運放：,高精度型：AD797,7-1 集成運放的特點和電路結(jié)構,2、用有源器件代替無源元件，如用晶體管代替占面積大的 大電阻，三極管當二極管用等。,3、利用縱向NPN管值較大、橫向P

2、NP管的耐壓比較高的特 點，接成復合管的組態(tài)，形成性能優(yōu)良的各種放大電路。,一、 集成運放的特點,集成運放的分類：,4、體積小、可靠性高、功耗低、成本低、使用方便。,二、 集成運放的一般構成（通用型）,偏置電路：,由恒流源電路組成，向各放大級提供合適的偏置電流；,輸 入 級：,大多采用差動放大電路，要求輸入電阻大，共模抑制比高，耐壓高；,中 間 級：,輸 出 級：,主放大器，多采用共射放大電路，要求有足夠大的放大能力；,一般為互補推挽功率放大器，要求輸出電阻小，輸出電壓盡可能大，通常含有保護電路。,三、 集成運放的符號和封裝,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高性能差

3、分放大電路。,1、電路符號,同相輸入端,反相輸入端,同相輸入端：信號從該端輸入時，輸出與輸入同相。,反相輸入端：信號從該端輸入時，輸出與輸入反相。,2、封裝,金屬圓殼式；雙列直插式；扁平式,四、通用型集成運放LM741,對于集成運放電路，應首先找出偏置電路，然后根據(jù)信號流通順序，將其分為輸入級、中間級和輸出級。,四、通用型集成運放LM741,雙入單出的共集-共基差分放大電路,復合管為放大管、恒流源作負載的共射放大電路,用UBE倍增電路消除交越失真的互補推挽輸出級,四、通用型集成運放LM741,T1T6組成差分式放大電路； T1、T3和T2、T4組成復合差分電路； 采用共集形式可以提高輸入阻抗，

4、共基形式頻帶寬； T3、T4為橫向PNP管，耐壓高，因此允許的共模輸入電壓大； T5、T6 、T7組成精密鏡像電流源作為T3、T4的有源負載，能有效地提高共模抑制比； Rp為外接的調(diào)零電位器，通過調(diào)節(jié)Rp可以保證靜態(tài)時輸出為零。,四、通用型集成運放LM741,T16T17組成復合管共射放大電路，T13B作為有源負載，交流電阻很大，所以本級可以獲得很高的電壓增益，同時具有較高的輸入電阻。 電容CC用于相位補償（密勒）補償，避免電路產(chǎn)生自激振蕩。,四、通用型集成運放LM741,T14T20組成互補推挽輸出電路。 T19作二極管用，與T14、R8組成UBE倍增電路，使電路工作在甲乙類狀態(tài)，消除交越失

5、真。 T24為射極跟隨器，起隔離作用，減小輸出級對中間級的負載影響。,四、通用型集成運放LM741,正常工作時，T15、T21處于截止狀態(tài)。當電流過大時，R9、R10的壓降增大，T15、T21導通。 T15導通后，對T14的基極產(chǎn)生分流作用，限制T14的電流，保護T14。,T21導通后，使T23、T22導通，使T16的基極電位降低，使T24的基極電位升高，導致T20趨于截止，因而限制T20的電流，保護T20。,1、開環(huán)差模電壓增益AOd,集成運放在無外加反饋情況下的差模電壓增益。,AOd越大越好，一般在70120dB范圍內(nèi)。,2、差模輸入電阻rid,rid：幾兆歐；,若以場效應管作為輸入級可達

6、106M,3、輸出電阻rO,集成運放輸出端的對地等效電阻,反映了集成運放的帶負載能力。,rO：1001000歐姆,7-2 集成運放的主要技術參數(shù),4、共模抑制比KCMR,開環(huán)差模電壓增益與開環(huán)共模電壓增益之比。,KCMR越大越好，一般在80160dB范圍內(nèi)。,5、-3dB帶寬BW,AOd由直流增益下降3dB時所對應的信號頻率。,6、單位增益帶寬BG,AOd下降到1（0dB）時對應的頻率。,BW：幾Hz 幾千Hz；,BG：0.45MHz；,7-2 集成運放的主要技術參數(shù),7、輸入失調(diào)電壓 UI0及其溫漂UI0,靜態(tài)時為使輸出電壓為0，需要在輸入端所加的補償電壓，其值表征了運放輸入級的對稱性，在一

7、定程度上也反映了溫漂的大小。,輸入失調(diào)電壓 UI0的溫度變化率。,UI0：110mV；,UI0：510V/C；,8、最大共模輸入電壓UICm,表示集成運放所能承受的最大共模電壓。若超過此值，運放的共模抑制比將顯著惡化。,9、最大差模輸入電壓UIdm,表示集成運放兩輸入端之間所能承受的最大電壓。若超過此值，運放輸入級中差分對管中的一個管子的發(fā)射結(jié)可能被反向擊穿。,7-2 集成運放的主要技術參數(shù),10、輸入偏置電流 IIB,輸出電壓為0時，兩個輸入端偏置電流的平均值。,典型值：10幾千nA,11、輸入失調(diào)電流 II0及其溫漂II0,輸入失調(diào)電壓 II0的溫度變化率。,輸出電壓為0時，兩個輸入端的偏

8、置電流之差。,II0：幾十一百nA；,II0：0.01 II0 /C；,7-2 集成運放的主要技術參數(shù),7-2 集成運放的特性指標,7-3 理想運算放大器,一、理想運放的技術指標,二、集成運放的傳輸特性,三、理想運放工作在線性區(qū)的特點,四、理想運放工作在非線性區(qū)的特點,一、 理想運放的技術指標,理想運放將各項技術指標理想化的集成運放。,開環(huán)差模電壓增益：,差 模 輸 入 電 阻：,輸 出 電 阻：,共 模 抑 制 比：,二、 集成運放的電壓傳輸特性,1、線性區(qū),當差模輸入信號較小時，輸出與輸入是線性的關系。,由于運放的開環(huán)差模電壓增益很高，所以線性范圍很小，一般不超過0.1mV.,2、非線性區(qū)

9、,若差模輸入信號過大，超出其線性范圍時，會導致運放內(nèi)部的某些晶體管飽和或截止，此時運放的輸出電壓只有兩種情況，要么為正向飽和值，要么為負向飽和值。,三、 理想運放工作在線性區(qū)時的特點,因理想運放AOd=；,運放工作在線性區(qū)時：,1、理想運放的差模輸入電壓等于零“虛短”,運放的兩輸入端電位相等，如同將兩點短路一樣，但實際上并未真正被短路，將這種現(xiàn)象稱為“虛短”。,實際運放AOd越大，將輸入端視為“虛短” 帶來的誤差越小。,由于理想運放rid=，因此兩輸入端均沒有電流。,2、理想運放的輸入電流等于零“虛斷”,運放的輸入電流等于0，如同將兩點斷開，但實際上并未真正被斷開，將這種現(xiàn)象稱為“虛斷”。,實際運放rid越大，將輸入端視為“虛斷” 帶來的誤差越小。,“虛短” 和“虛斷”是理想運放工作在線性區(qū)時的兩個重要結(jié)論，常作為分析運放應用電路的出發(fā)點，必須牢牢掌握。,三、 理想運放工作在線性區(qū)時的特點,四、 理想運放工作在非線性區(qū)時的特點,1、輸出電壓的值只有兩種可能：或等于正向飽和值；或等于負向飽和值。,理想特性,注意：運放工作在非線性區(qū)時，差模輸入電壓可以較大，所以“虛短”現(xiàn)象不復存在。,2、理想運放的輸入電流等于零“虛斷”,理想運放rid=，,時，發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。,注意問題,理想運