1、實用模擬電子技術教程,主編：徐正惠,副主編： 劉希真 張小冰,第三篇 模擬集成電路及其應用 本篇介紹集成電路和模擬集成電路的分類、命名方法、封裝方式等基本常識。在此基礎上重點介紹集成運算放大電路、集成穩(wěn)壓電路、集成信號測量電路、集成儀表放大電路、集成功率放大電路、集成信號發(fā)生電路等。通過介紹和討論，要求掌握或了解相關集成電路常用的型號、外型、封裝、功能、主要性能指標和典型應用電路。要求掌握常用模擬集成電路應用電路的設計方法。,第11章 集成運算放大器,第三篇 模擬集成電路及其應用,學習要求： 掌握運算放大器的基本結構、電路符號和電壓傳輸特性；掌握運算放大器輸入失調電壓、輸入失調電流、輸入失調電

2、壓失調電流溫漂、差模輸入電阻、共模輸入電阻、差模電壓放大倍數(shù)、共模電壓放大倍數(shù)、共模抑制比等主要特性參數(shù)；了解集成運算放大器的分類。,11.1 集成運算放大器概述,第11章 集成運算放大器,11.1.1 運算放大器的內部結構,何謂集成運算放大器？ 模擬集成電路中一個大類是集成運算放大電路，也稱集成運算放大器。 集成運算放大器最初大多用于模擬信號的運算，例如比例運算、加、減、積分、微分運算等，因此稱其為集成運算放大器，簡稱集成運放，是模擬集成電路中應用最為廣泛的一類。 傳統(tǒng)意義上的電壓放大作用可以理解為比例運算，使用集成運放實現(xiàn)比例運算，因其價格低、性能好，在信號頻率較低的情況下已經取代了分立元

3、器件組成的放大電路。,11.1.1 運算放大器的內部結構,11.1 集成運算放大器概述,針對不同的用途，運放內部結構上也有所不同，但不論具體電路如何變化，各類運算放大器的基本結構是相同的，即它們都由輸入級、中間放大級、輸出級和偏置電路組成，如圖所示。,以運算放大器LM324為例來說明運算放大器的內部結構。,11.1 集成運算放大器概述-11.1.1 運算放大器的內部結構,LM324是一種通用的4運放電路，即一個集成塊內部包含4個相同的集成運放，下圖給出了其中一個運放的具體線路。,輸入級由6A的恒流源、和晶體管VT1、VT2、VT3、VT4、VT8和VT9組成,輸出級由晶體管VT6、VT13和電

4、阻R組成,除輸入、輸出外，其余為中間級及偏置電路,1、輸入級,11.1 集成運算放大器概述-11.1.1 運算放大器的內部結構,輸入級是帶恒流源的差分放大電路，其恒流源部分用一個恒流源符號表示，具體電路沒有畫出來。,VT1VT4相當于差分放大電路的兩個對稱的三極管，注意VT1VT4是PNP型管，因此恒流源接正電源VCC，而負載電阻接負電源VEE。負載是VT8、VT9組成的恒流源。采用恒流源作為集電極負載電阻的好處是動態(tài)電阻很大，且制作方便。,輸入級差分電路有兩個輸入端，u+是同相輸入端，u是反相輸入端。輸出信號經VT3集電極耦合至中間級VT10的基極，屬雙端輸入，單端輸出的差分放大電路。,2、

5、輸出級,11.1 集成運算放大器概述-11.1.1 運算放大器的內部結構,單電源工作時，接入負載電阻RL后輸出級是VT5、VT6復合管構成的共集電極放大電路（射極跟隨器），RL是復合管的發(fā)射極電阻（R很?。?。電路設計時使得靜態(tài)情況下輸出端電壓u0等于VCC/2，而VT13的基極電壓總高于這個數(shù)值，因此VT13發(fā)射結反偏，VT13始終處于截止狀態(tài)，VT13的存在并不影響共集電極放大電路的正常工作。,雙電源工作時，輸出級是準互補電路，將在以后的章節(jié)中介紹。,1、運算放大電路的符號,11.1 集成運算放大器概述-11.1.2 運算的符號和電壓傳輸特性,集成運放是一個雙輸入端、單輸出端、具有高差模放大

6、倍數(shù)、高共模抑制比的差分放大電路，因此常用下圖所示的兩種符號表示。,圖中“+”是同相輸入端，表示該輸入端信號與輸出信號同位相；“”是反相輸入端，表示該輸入端信號與輸出信號的位相相反，u0是輸出端。,2、運放的電壓傳輸特性,11.1 集成運算放大器概述-11.1.2 運算的符號和電壓傳輸特性,首先討論靜態(tài)情況下（即將同相輸入端和反相輸入端短接，這時差模輸入電壓等于零）輸入、輸出端電壓：,單電源供電時，同相端、反相端和輸出端的電壓都等于VCC/2，即電源電壓的一半。 雙電源供電時（使用VCC、VEE電源）如果VEE=VCC，則屬對稱雙電源供電，這種情況下，靜態(tài)時反相輸入端、同相輸入端及輸出端均為零

7、電壓。,2、運放的電壓傳輸特性,11.1 集成運算放大器概述-11.1.2 運算的符號和電壓傳輸特性,現(xiàn)在討論輸入電壓變化時輸出電壓變化的情況。,用A0d表示運放的差模開環(huán)電壓放大倍數(shù)，則運放輸出電壓和輸入電壓（差模輸入電壓）之間的關系為：,式中u0為運放的輸出電壓，（u+u）為差模輸入電壓，上式表明經過運放電路，差模輸入電壓（u+u-）被放大了A0d倍，輸出電壓u0相位與同相端輸入電壓u+的相位相同。,2、運放的電壓傳輸特性,11.1 集成運算放大器概述-11.1.2 運算的符號和電壓傳輸特性,用輸入輸出電壓關系曲線來說明輸出、輸入電壓之間的關系，橫坐標表示差模輸入電壓，縱坐標表示輸出電壓：

8、,同相端電壓等于反相端電壓時，（u+u）=0，這時輸出電壓u0也等于0，對應于圖中的坐標原點。,讓同相端電壓逐漸上升（反相端電壓維持不變），（u+u-）逐漸變大，輸出電壓u0將成正比地上升。由于運放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，u0的上升將十分迅速。,輸入電壓增到一定的程度后，受電源電壓的限制，輸出電壓就不再隨輸入電壓增加，例如選用5V雙電源供電，LM324的輸出達到3.5V以后，就不再隨輸入的增加而增加。,2、運放的電壓傳輸特性,11.1 集成運算放大器概述-11.1.2 運算的符號和電壓傳輸特性,由上圖所示的曲線可以看出，在uB+uB的范圍內，輸出電壓與輸入電壓之間有線性關系，這個區(qū)域稱為線性區(qū)域，

9、差模輸入電壓大于uB和小于uB的區(qū)域，輸出電壓不隨輸入電壓的變化而變化，稱為非線性區(qū)域。,維持u-等于零不變，讓u+向負方向變化，（u+u-）也因此逐漸向負方向變化，輸出電壓隨輸入電壓變化的情況見右圖左邊的曲線，在0uB范圍內輸出電壓與輸入電壓之間有線性關系，輸出隨輸入的減小而減小，（u+u-）等于或小于uB時，輸出電壓維持等于U0m不變。,2、運放的電壓傳輸特性,11.1 集成運算放大器概述-11.1.2 運算的符號和電壓傳輸特性,運算放大電路線性范圍都很小 由于運算放大器的開環(huán)增益都很高，其線性區(qū)域是很小的，例如， LM324 的5V雙電源供電的情況下，LM324的開環(huán)放大倍數(shù)為10萬倍，

10、差模輸入電壓從0增加到35V，輸出電壓就從0增加到3.5V，此后輸出電壓即不隨輸入變化。同樣，差模輸入電壓從0減小到-35V，輸出電壓就從0減到-3.5V，此后輸出不隨輸入變化。因此LM324的線性區(qū)域是35V+35V。對于開環(huán)增益更大的運算放大器，其線性區(qū)域會更小。,1、常用運算放大器電路封裝,11.1 集成運算放大器概述-11.1.3 運算放大器的封裝和供電方式,常用運放大多采用PID（塑料雙列直插）封裝或SOP貼片封裝。同一種電路，常常有多種封裝形式用以滿足不同的安裝需要。以LM324為例，(a)為電路的PID封裝形式，(b)、(c)為該型號電路的貼片SOP封裝形式，(c)為TSSOP（

11、薄型小尺寸）封裝形式。,2、運放的供電,11.1 集成運算放大器概述-11.1.3 運算放大器的封裝和供電方式,運算放大器的電源都為直流電源，一般有兩種供電方式： 一是使用對稱的正負電源：例如5V、9V、12V等，使用時運放的正電源端引腳接正電源，負電源引腳接負電源端，靜態(tài)（輸入信號為零）時輸出端的電壓等于零； 二是使用單電源：運放正電源引腳接電源的正極，運放負電源引腳接電源地，靜態(tài)（輸入信號為零）時輸出端的電壓等于電源電壓的一般。例如使用5V電源，靜態(tài)時輸出端電壓為2.5V。,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù),11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),運算放大器輸入信號為零

12、時的狀態(tài)稱為“靜態(tài)”，描述靜態(tài)情況下運算放大器有關特性的參數(shù)稱為運放的靜態(tài)特性參數(shù)。,運放的靜態(tài)特性參數(shù)的特殊性： 運算的基本功能之一，便是對施加到輸入端的信號進行放大。一個理想的放大器，輸入端輸入信號為零時，其輸出信號也應該為零，但對于運算放大器，實際情況要復雜得多。由于各種原因，即使輸入信號為零，運放的輸出端也會有信號輸出，而且輸出信號往往還很大。運放的各種靜態(tài)特性參數(shù)的作用便是對這些現(xiàn)象進行定量的描述。,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-1、輸入失調電壓Ui0,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),如果我們將運放的兩個輸入端都經過一個100的電阻接地，這時運放的差模

13、輸入電壓等于零（見圖），根據(jù)前面關于運放轉移特性的討論，這時輸出電壓應該為零，即u0=0。,但是實測表明，對于實際的運算放大器，其輸出不僅不等于零，而且相當大。這表明在沒有差模輸入的情況下，輸入端仍然存在一個電壓，正是這個電壓經過運算,放大器放大后在輸出端形成很大的輸出。為了使輸出電壓等于零，就需要在輸入端加上一個補償電壓，這個補償電壓Ui0就稱為運放的輸入失調電壓。,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-1、輸入失調電壓Ui0,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),存在輸入失調電壓的原因：,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-1、輸入失調電壓Ui0,11.1 集成運算放大器概述-1

14、1.2 運算放大器的主要特性參數(shù),存在輸入失調電壓的原因：,制造工藝的不對稱是主要原因！,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-1、輸入失調電壓Ui0,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),失調電壓的補償,好在失調電壓決定于生產工藝，集成電路制造出來以后，其大小、性質也就確定了。只要環(huán)境溫度變化時運放的失調電壓變化不大，或環(huán)境溫度變化很小，這時可以將模擬集成電路的失調電壓視為常數(shù)。在這種情況下，我們可以通過外加電壓的辦法來對運放進行補償，,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-2、輸入失調電流Ii0,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),在已經補償好運放失調

15、電壓（輸出端電壓已調節(jié)為零）的電路中，保持電位器活動端的位置及其他元件不變，在兩個輸入端加入阻值較大的電阻（500k），發(fā)現(xiàn)輸出電壓又明顯偏離零值，甚至又進入非線性區(qū)。,這表明，無差模信號輸入的情況下，除失調電壓以外，還存在一種“失調”在起作用，影響著輸出電壓，這就是輸入失調電流。運放輸入失調電流Ii0的定義是：,差模輸入電壓為零的情況下，同相端靜態(tài)基極電流IB+和反相端靜態(tài)基極電流IB之差，即失調電流等于：,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-2、輸入失調電流Ii0,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),形成輸入失調電流Ii0的原因：,輸入失調電流也是制造工藝引起的輸入級

16、細微不對稱性造成的，如圖所示，如果輸入級的三極管嚴格對稱，兩個三極管的靜態(tài)基極電流就相等，這時就不存在失調電流，Ii0=IB+IB=0，但實際上總存在微小的不對稱性，IB+不等于IB，因此Ii0不等于零，于是就出現(xiàn)不等于零的失調電流。,輸入失調電流定義：,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-2、輸入失調電流Ii0,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),輸入失調電流Ii0如何影響輸出？,失調電流會對輸出電壓產生怎么樣的影響？為什么已經調好補償?shù)碾娐分屑尤?00k的電阻后失調電流的作用就變得很明顯，電路輸出又不等于零？,加入500k的電阻后輸出又明顯偏離零點，運放進入非線性區(qū)。

17、,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-2、輸入失調電流Ii0,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),我們以LM324為例來說明：,ML324在25時的失調電流約為2nA，在不接500k的情況下，兩個輸入端外接電阻等100，由此可以求出靜態(tài)基極電流在同相輸入端和反相輸入端所產生的電壓差等于：,這個電壓與失調電壓（2 mV）相比，完全可以忽略。,加入500k 電阻后，兩個輸入端之間的電壓差等于：,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-2、輸入失調電流Ii0,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),我們以LM324為例來說明：,1 mV的輸入電壓，經放大以后就會對

18、輸出電壓產生明顯的影響。因此，原來已經調節(jié)好的補償，接入500k的大電阻以后，現(xiàn)在又失效了。這說明，失調電流對輸出電壓的影響決定于失調電流與輸入端外接電阻的乘積，當這個乘積較大時，其對輸出電壓的影響就不能忽略。,上述分析表明，為了減小失調電流的影響，在運放應用電路設計時應注意盡可能減小輸入端外接電阻的數(shù)值。,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-2、輸入失調電流Ii0,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),輸入失調電流如何補償？,和失調電壓類似，失調電流在集成電路制成后就不會變化，只要溫度基本保持不變，或溫度變化時所引起的失調電流變化很小，失調電流對輸出端的影響可以通過外加補

19、償電壓來消除。 補償做法還是通過兩端分別接正負電源的電位器給同相端施加一補償電壓，如下圖所示。,實際上，對右圖的電路進行補償時，失調電流和失調電壓是一起被補償?shù)?，細心調節(jié)電位器RP1，使輸出端電壓等于零，既補償了失調電壓，也同時補償了失調電流。,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-2、輸入失調電流Ii0,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),運放實際使用時都需要補償失調電壓和失調電流,通過前面的分析我們知道，由于存在失調電壓和失調電流，運放使用時必須進行補償，否則，運放將因失調電壓和電流的作用而進入非線性區(qū)。,為使用方便，有些運放預留了外接補償電位器的引腳，并規(guī)定了電位器的

20、阻值。例如，運算放大器CF741的“1”、“5”腳為調零端，使用時外接10k補償電位器，電位器兩個固定端分別接“1”和“5”腳，活動端接負電源，如圖所示。在零差模信號輸入的情況下調節(jié)電位器的活動端，使運放的輸出端電壓為零，即可實現(xiàn)對于失調電壓和電流的補償。,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-3、輸入偏置電流IB,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),輸入偏置電流IB定義為輸入信號為零時兩個輸入端靜態(tài)基極電流的平均值：,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-3、輸入偏置電流IB,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),前面求得：,兩式相減，即得兩個輸入端之間

21、的差模電壓等于：,根據(jù)上式，我們可以估算兩個輸入端之間電壓差的大小。對于LM324，IB約20 nA，假如電阻R1和R2之差為100k，則可求得Ui+-Ui=2mV，這樣大小的電壓差顯然也會對輸出產生明顯的影響。因此，如果運放兩個輸入端對地的電阻有較大的差異，與失調電流類似，輸入偏置電流會在輸入端產生一附加的電壓，這個電壓也會明顯影響輸出，甚至會在無差模輸入信號的情況下使運放進入非線性區(qū)。,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-3、輸入偏置電流IB,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),前面求得：,兩式相減，即得兩個輸入端之間的差模電壓等于：,因此，運放應用電路設計時除了補償

22、失調電壓和失調電流，為了消除輸入偏置電流的不良影響，還應注意保持兩個輸入端外接（對地）電阻的彼此匹配，即同相端對地的電阻值應和反相端對地的電阻值相等。,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-4、輸入失調電壓溫漂dUi0/dT及輸入失調電流dIi0/dT,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),第四個影響運放靜態(tài)輸出電壓的特性指標是失調電壓溫漂和失調電流溫漂。,單位溫度變化引起的失調電壓、失調電流變化即稱為失調電壓溫漂和失調電流溫漂。前面討論失調電壓、失調電流補償時都曾提到過在溫度基本不變或溫度變化所引起的失調電壓、失調電流變化不大的情況下對運放進行補償才有意義。 如果溫度變化引

23、起的失調電壓、失調電流的變化較大，原來在某個溫度下已經實現(xiàn)了補償，已使運放工作于線性區(qū)域，溫度變化引起的失調電壓、失調電流的變化可能又使運放進入非線性區(qū)，原來的補償就無效了。 不同的運放，輸入失調電壓溫漂dUi0/dT、輸入失調電流溫漂dIi0/dT可以有較大的差異。,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-4、輸入失調電壓溫漂dUi0/dT及輸入失調電流dIi0/dT,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),LM324失調電壓溫漂典型值為7V/，最大值可達到30V/，如果環(huán)境溫度從-40變化到+40，由于溫度變化所引起的失調電壓變化量最大可達到2.4mV，在+40調整妥的補償，

24、在-40很可能會失效，因此LM324組成的應用電路不宜工作于環(huán)境溫度相對惡劣的情況。 低噪聲運放CS3001失調電壓溫漂的典型值為0.01V/,最大值0.05V/，這種電路，80的溫度變化所引起的失調電壓變化只有4V，它就可以使用于環(huán)境溫度相對惡劣的情況。,采用特殊的工藝和電路可以將運放的失調電壓、失調電流的溫漂做得很小，當一個運放的失調電壓、失調電流溫漂很小時，其失調電壓及失調電流也會相應地減小。,11.2.1 靜態(tài)特性參數(shù)-5、電源電壓抑制比SUR,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),另一個影響輸出電壓的因素是運放電源電壓的波動。為了正確使用運放，我們需要了解

25、一定大小的電源電壓波動會對運放輸出電壓產生多大的影響，由此，我們可以確定，為了保證運放輸出不受電源電壓的影響，運放使用的穩(wěn)壓電源應該達到怎么樣的水平。反映電源電壓變化對運放輸出影響的特性指標是電源電壓抑制比SUR ，它定義為當運放工作于線性放大區(qū)域時，運放輸入失調電壓與電源電壓變化量的比值，即:,式中分母為電源電壓的變化量，VCC為正電源，VEE為負電源；分子為輸入端等效失調電壓。上式將電源電壓變化對運放輸出的影響通過等效的輸入端失調電壓來表達。,11.2.2 差模特性,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),差模特性描述的是差模信號輸入時運放輸出信號與輸入信號的關系

26、，主要特性指標有：,1、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)A0d 集成運放沒有加入反饋時的差模電壓放大倍數(shù)稱為開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)，記作A0d,用分貝（dB）表示時，稱為運放的開環(huán)增益：,例如，LM324的開環(huán)差模放大倍數(shù)為10萬倍，相應的開環(huán)增益為100dB。,11.2.2 差模特性,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),2、差模輸入電阻rid,運放工作在線性區(qū)時，兩輸入端的電壓變化量與對應的輸入端電流變化量的比值稱為運放的差模輸入阻抗。差模輸入阻抗包括輸入電阻和輸入電容，在低頻時僅指輸入電阻，稱為差模輸入電阻，用符號rid表示。,和分立元器件組成的放大電路一樣，當信號源的內阻

27、不等于零時，差模信號輸入電阻的大小將影響放大器對信號的放大作用，與信號源內阻相比較，rid越小，對信號放大作用的下降就越厲害（源放大倍數(shù)下降）。,11.2.2 差模特性,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),3、開環(huán)帶寬f0和單位增益帶寬fc,運算放大器各級電路之間采用直接耦合方式，其頻率特性的特點是低頻段（從直流開始）的放大倍數(shù)能保持恒定，但由于晶體管和場效應管極間電容的影響，高頻時，放大倍數(shù)都會下降。為了描述運放的這一頻率特性，引入開環(huán)帶寬和單位增益帶寬的概念。,開環(huán)帶寬 運放開環(huán)差模增益從直流增益值A0d下降3 dB（下降到直流增益的0.707倍）時所對應的頻

28、帶寬度f0 稱為運放的開環(huán)帶寬，f0又稱截止頻率；,單位增益帶寬 開環(huán)差模增益隨頻率增加繼續(xù)下降到0時（放大倍數(shù)等于1）的頻帶寬度fc稱為運放的單位增益帶寬。,11.2.2 差模特性,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),3、開環(huán)帶寬f0和單位增益帶寬fc,閉環(huán)放大倍數(shù)降為100倍（40dB），放大器的頻帶寬度擴展至20kHz,由邊是LM324的幅頻特性圖，由圖讀出： 開環(huán)帶寬f0約為8Hz； 單位增益帶寬fc為1.3MHz ；,11.2.2 差模特性,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),4、等效輸入噪聲電壓fn和等效輸入噪聲電流in：

29、,噪聲電壓對運放的影響 從一個具體問題開始，假設微弱信號的幅度約15V，能否通過運算放大器將它放大到0.1V左右的大?。砍蹩雌饋韱栴}很簡單，只要找一個開環(huán)放大倍數(shù)10萬倍的運放將它接成閉環(huán)放大倍數(shù)為6000的電路就可以了。而很普通的運放LM324的開環(huán)放大倍數(shù)就有10萬倍，選用一只LM324不就行了嗎？實際上，這個方案根本行不通。原因在哪里？,實驗發(fā)現(xiàn)，一個屏蔽良好、無信號輸入的運放，在其輸出端仍然可測量到交流無規(guī)則的干擾信號，這個信號即稱為噪聲電壓。將這個電壓（除以運放的放大倍數(shù)）折算到輸入端即稱為等效輸入噪聲電壓。,11.2.2 差模特性,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器

30、的主要特性參數(shù),4、等效輸入噪聲電壓fn和等效輸入噪聲電流in：,由此可見，等效輸入噪聲電壓為運放對弱信號的放大能力提供了一個下限，一個微弱信號能否被一個運放所放大，并不決定于這個運放的放大倍數(shù)，而取決于該運放的等效輸入噪聲電壓有多大。被測信號小于或相當于噪聲電壓大小時，運放就不可能對它進行放大。,普通運放LM324的輸入等效噪聲電壓有效值就有20V的大小，與信號電壓15V差不多大小，運放對有用信號進行放大的同時，無規(guī)則的噪聲電壓同時被放大，結果，在運放輸出端輸出的不是有用信號，而是無規(guī)則噪聲信號與有用信號的混合。我們無法從混合的信號中區(qū)別出哪些是有用信號，哪些屬噪聲。,11.2.3 共模特性

31、,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),1、共模電壓放大倍數(shù)AOC 輸入端增加同相共模電壓uic時，輸出電壓增加量uoc與uic的比值稱為運算放大器的共模電壓放大倍數(shù),主要共模特性參數(shù)有共模電壓放大倍數(shù)AOC和共模抑制比KCMR兩項。,理想情況下，運放的共模放大倍數(shù)為零。但由于集成電路仍然存在微小的不對稱性，實際運放的共模放大倍數(shù)很小，但不等于零。,11.2.3 共模特性,11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),用分貝（dB）表示時，,2、共模抑制比KCMR 運算放大器差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)的比值的絕對值，稱為共模抑制比：,由于運放的共

32、模放大倍數(shù)一般都很小，而差模放大倍數(shù)又很大，因此其共模抑制比都較大，例如運放LM324的共模抑制比的典型值為80dB。,11.2.4 極限參數(shù),11.1 集成運算放大器概述-11.2 運算放大器的主要特性參數(shù),之所以稱為極限參數(shù)，是因為一旦超過這些指標規(guī)定的范圍，將會導致電路的永久性損壞。,上面討論的是運算放大器的常用特性指標，除了這些指標以外，所有運放都由生產廠家提供極限參數(shù)，即規(guī)定集成運放使用時允許施加的最大電源電壓、輸入端允許輸入的最大電壓、允許輸入的最大差分電壓、輸出端發(fā)生短路時允許的持續(xù)時間、最大輸入電流、最大耗散功率、使用時允許的環(huán)境溫度范圍、集成運放儲存所允許的溫度范圍等等。,1

33、1.3 集成運放分類,11.1 集成運算放大器概述,這是一種按照特性指標和用途來對運放進行分類的方法，學習這種分類，有助于了解運放在各個方面應用時的特點以及對于運放電路的特別要求，以便應用時正確選擇所需的型號。,集成運放分類的形成 集成運放的用途十分廣泛，包括模擬信號的產生、放大和處理的多個方面。不同的用途，往往對運放的某些方面的特性提出特別高的要求，而對其他特性指標只作一般的要求。為適應這種需要，生產廠家在生產某種運算放大器時常常說明這種運放的主要用途，例如高精度運放、低噪聲運放、高壓運放等等，于是就形成了運算放大器的分類。,下面介紹的運放涉及許多生產廠家，許多廠家為運放命名 時都采用自己的

34、標準，如第10章所介紹的，一般都用型號前 1至2位字母來表示該運放是屬于哪個廠家生產，為便于識別 ，下表給出了國產運放及部分國外生產廠家（公司）運放 的型號的標識符。,11.1 集成運算放大器概述-11.3 集成運放分類,注意集成電路許多特性參數(shù)與溫度有關，在中所給出的數(shù)據(jù)是25時測量的數(shù)據(jù)。,部分生產廠家運放型號前兩位標識符,11.3.1 通用運算放大器,11.1 集成運算放大器概述-11.3 集成運放分類,通用型運放的主要特性指標大致在以下范圍內： 開環(huán)增益A0d 65100dB 差模輸入電阻rid 0.12M 輸入失調電壓Ui0 13mV 輸入失調電流Ii0 550nA 輸入偏置電流IB

35、 10200nA 共模抑制比KCMR 7090dB 單位增益帶寬fc 0.52MHz 功耗W 80120mW,各方面特性指標都比較一般的運放，可用于要求不太高的各種場合，這類運放歸入通用運放。屬于這類運放的大多為運算放大器的較早期產品。,11.3.1 通用運算放大器,11.1 集成運算放大器概述-11.3 集成運放分類,通用型運放的主要特性指標大致在以下范圍內： 開環(huán)增益A0d 65100dB；差模輸入電阻rid 0.12M 輸入失調電壓Ui0 13mV； 輸入失調電流Ii0 550nA 輸入偏置電流IB 10200nA；共模抑制比KCMR 7090dB 單位增益帶寬fc 0.52MHz；功耗

36、W 80120mW,常見的通用運放型號及主要性能參數(shù)如下表所示：,11.3.2 高精度運算放大器,11.1 集成運算放大器概述-11.3 集成運放分類,等效輸入噪聲電壓 通用型 1020V 高精度型 0.35V以下,與通用運算放大器相比，高精度運算放大器的特點是輸入噪聲低、輸入失調電壓低、輸入失調電壓溫漂低、差模增益高。,開環(huán)放大倍數(shù) 通用型 10萬倍以下 高精度型 50萬倍以上，F(xiàn)5027A甚至高達180萬倍。,輸入失調電壓 通用型 13mV 高精度型 0.7V幾十V,11.3.2 高精度運算放大器,11.1 集成運算放大器概述-11.3 集成運放分類,部分常見高精度運算放大器型號及主要特性參數(shù),11.3.3 高輸入電阻運算放大器,