1、第四章 集成運算放大電路,4.1 集成運算放大電路概述 4.2 集成運放中的電流源電路 4.3 集成運放電路簡介 4.4 集成運放的性能指標及低頻等效電路 4.5 集成運放的種類及選擇 4.6 集成運放的使用,要求： 了解：集成運放的基本組成、集成運放的 使用。 理解：典型的幾種恒流源電路的工作原 理。 掌握：集成運放的主要技術(shù)參數(shù)、電壓傳 輸特性，恒流源電路的計算。,4.1 集成運算放大電路概述,將T、D 、R 及連線制作在同一塊半導(dǎo)體基片上即成集成電路。,4.1.1 集成運放的電路結(jié)構(gòu)特點,一、不能做大C、L，只能采用直接耦合方式。 二、為克服溫漂，采用差分放大電路。 三、用管子構(gòu)成的恒流

2、源代替大R及設(shè)置Q。 四、采用復(fù)合管改善單管的性能。,4.1.2 集成運放的組成及各部分的作用,高放大倍數(shù)，直接耦合多級放大器。,輸入級,中間級,輸出級,偏置電路,uP,uN,uO,圖4.1.1 集成運放電路方框圖,一、輸入級：差分電路，兩個輸入端，減少溫漂。 二、中間級：較高增益，共射，復(fù)合管放大，有源負載。 三、輸出級：互補對稱輸出，帶負載能力強。 四、輔助環(huán)節(jié)：偏置電路；調(diào)零電路；短路保護。,思考題：用分立元件組成相同電路，性能是否同樣？,集成運算放大器符號及電壓傳輸特性,反相輸入端 u（ uN ）,同相輸入端 u+ （ uP ）,輸出端 uo,國際符號：,國內(nèi)符號：,集成運放的特點：,

3、電壓增益高:,輸入電阻大:,輸出電阻小:,4.1.3 集成運放的電壓傳輸特性,uO=f(ui),線性區(qū),非線性區(qū),0,uP,uo,圖4.1.2（b） 集成運放的電壓傳輸特性,差模開環(huán)放大倍數(shù)大于105，開環(huán)無法正常放大。,4.2 集成運放中的電流源,作用：偏置、有源負載。 鏡像電流源、 微電流源、 威爾遜電流源、 比例電流源、 多路電流源等。,1. 鏡像電流源,基準電流：,無論Rc的值如何， IC2的電流值將保持不變。,4.2 集成運放中的電流源電路,因為：,所以：,IC2與IR成比例關(guān)系。,2. 比例電流源,3. 微電流源,所以IC2也很小,比較：,鏡像電流源,比例電流源,微電流源,4. 多

4、路電流源,提問：將所有Re短路后，還能否構(gòu)成多路電流源？,5. 電流源作有源負載,共射電路的電壓增益為：,對于此電路Rc就是鏡像電流源的交流電阻.,因此增益比用電阻Rc作負載時大大提高了。,放大管,有源負載差動放大電路,T3、T4組成鏡像電流源，作T1、T2的負載。 同時可使單端輸出的電壓增益近似為雙端輸出的電壓增益。,通用型集成運放F007,4.3 集成運放電路簡介,1.偏置電路：,T12、R5和T11構(gòu)成了主偏置電路，產(chǎn)生基準電流：,其他偏置電流都與基準電流有關(guān)。 T10、T11和R4組成微電流源，通過T8和T9組成的鏡象電流源為差動輸入級提供偏置電流。 T12和T13管構(gòu)成鏡象電流源。T

5、13管為中間級、輸出級提供偏置電流,作為中間級的有源負載。,2. 輸入級：,T1 、T2和 T3 、T4管組成共集一共基復(fù)合差動輸入電路。其中T1和T2管作為射極輸出器，輸入電阻高。,T5 、T6 、T7 和R1 、R2 、R3組成電流源，作為差動輸入級的有源負載，可以提高輸入級的增益。 單端輸出轉(zhuǎn)換為雙端增益的功能。,3. 中間級：,T16和T17是復(fù)合管組成的共射放大電路，T13管作這一級的集電級有源負載。,4. 輸出級：,T14和T18、T19管組成互補對稱輸出級， T15、 R7和 R8為其提供靜態(tài)偏置克服交越失真。 D1管R7和R9保護T14管，使其在正向電流過大時不致燒壞 。,D2

6、管R8和 R10保護 T18 T19管在負向電流過大時不致燒壞。,5. 相位分析：,用“瞬時極性法”判定，“+”號腿為同相端；“”號腿為反相端。,+,+,+,-,-,+,1.開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Aod ： 無反饋時的差模電壓增益。 一般Aod在100120dB左右，高增益運放可達140dB以上。,2.差模輸入電阻rid ： 雙極型管輸入級約為105106歐姆，場效應(yīng)管輸入級可達109歐姆以上。,3.共模抑制比 KCMR ： KCMR=20lg(Aud / Auc ) (dB) 其典型值在80dB以上，性能好的高達180dB。,4.4 集成運放的性能指標及低頻等效電路,5.輸入失調(diào)電壓溫漂,4

7、.輸入失調(diào)電壓UIO 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。,7.輸入失調(diào)電流 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。,6.輸入偏置電流IB ： 輸入電壓為零時，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。,8.輸入失調(diào)電流溫漂,9.最大差模輸入電壓,10.最大共模輸入電壓,11.3dB帶寬 f H ： 運放的差模電壓放大倍數(shù)在高頻段下降3dB所定義的帶寬 f H 。,12.轉(zhuǎn)換速率S R (壓擺率)： 反映運放對于快速變化的輸入信號的響應(yīng)能力。轉(zhuǎn)換速率SR的表達式

8、為,集成運放的低頻等效電路,運算放大器外形圖,運算放大器外形圖,通用型運放 專用型運放: 高速、寬帶、高精度、高輸入電阻和低功耗等,4.5 特殊集成運算放大器,一.高速型和寬帶型,特點：fH高，SR大 應(yīng)用：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)。 例如： CF2520/2525 AD9620 AD9618 OP37 CF357,二.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 CF714,三.高輸入阻抗型,用于測量設(shè)備及采樣保持電路中。 例如： AD549 CF155/255/355,四.低功耗型,用于空間技術(shù)和生物科

9、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 V電壓下工作，功耗為24 W 。 CF7612 在5 V電壓下工作，功耗為50 W 。,五. 功 率 型,這種運放的輸出功率可達1W以上，輸出電流可達幾個安培以上。 例如： LM12 TP1465,4.6 集成運放的使用,一、管腳不要接錯，尤其是正、負電源端，否則會被燒毀,7 6 5 A741 1 2 3 4,U-,U+,-VCC,+VCC,出,二、保護措施,1、輸入保護； 2、輸出保護； 3、電源端保護。,電路內(nèi)部已有,輸入保護措施,1、輸入保護,輸出保護電路,2、輸出保護,電源端保護,3、電源端保護,本章小結(jié),1差動放大器是解決零點漂移問題的有效方法。運算放大器都用差動放大器作為輸入級。 2電流