模擬電子技術(shù)第章第一頁，共二十五頁，2022年，8月28日一、集成運(yùn)放的特點(diǎn)（1）直接耦合方式，充分利用相鄰管子性能良好的一致性,采用差分放大電路和電流源電路。（2）用復(fù)雜電路實(shí)現(xiàn)高性能的放大電路，因?yàn)殡娐返膹?fù)雜化并不帶來工藝的復(fù)雜性。（3）用有源元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。（4）采用復(fù)合管的接法以改進(jìn)單管的性能。

集成運(yùn)算放大電路，簡稱集成運(yùn)放，是一個(gè)高性能的直接耦合多級(jí)放大電路。因首先用于信號(hào)的運(yùn)算，故而得名。第二頁，共二十五頁，2022年，8月28日二、集成運(yùn)放電路的組成及各部分的作用兩個(gè)輸入端一個(gè)輸出端

若將集成運(yùn)放看成為一個(gè)“黑盒子”，則可等效為一個(gè)雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。第三頁，共二十五頁，2022年，8月28日集成運(yùn)放電路四個(gè)組成部分的作用輸入級(jí)：前置級(jí)，多采用差分放大電路。要求Ri大，Aud大，Auc小，輸入端耐壓高。中間級(jí)：主放大級(jí)，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。輸出級(jí)：功率級(jí)，多采用共集放大電路。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。偏置電路：為各級(jí)放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源電路。幾代產(chǎn)品中輸入級(jí)的變化最大！第四頁，共二十五頁，2022年，8月28日三、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性

由于Aod高達(dá)幾十萬倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的最大輸入電壓(uP－uN)的數(shù)值僅為幾十～一百多微伏。在線性區(qū)：uO＝Aod(uP－uN)

Aod是開環(huán)差模放大倍數(shù)。非線性區(qū)

(uP－uN)的數(shù)值大于一定值時(shí)，集成運(yùn)放的輸出不是＋UOM,就是－UOM，即集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。uO=f(uP-uN)線性區(qū)第五頁，共二十五頁，2022年，8月28日§4.2集成運(yùn)放中的電流源第六頁，共二十五頁，2022年，8月28日一、鏡像電流源T0和T1特性完全相同。在電流源電路中充分利用集成運(yùn)放中晶體管性能的一致性?；鶞?zhǔn)電流第七頁，共二十五頁，2022年，8月28日二、威爾遜電流源IR第八頁，共二十五頁，2022年，8月28日圖中T1、T2和T3管特性完全相同，因而β1=β2=β3=β，IC2=IC1=IC。根據(jù)各管的電流可知，A點(diǎn)的電流方程為在B點(diǎn)整理可得當(dāng)β=10時(shí)，IC3≈0.984IR，可見，在β很小時(shí)也可以認(rèn)為IC3≈IR第九頁，共二十五頁，2022年，8月28日三、微電流源Re要求提供很小的靜態(tài)電流，又不能用大電阻。超越方程第十頁，共二十五頁，2022年，8月28日四、多路電流源

根據(jù)所需靜態(tài)電流，來選取發(fā)射極電阻的數(shù)值。由于各管的β、UBE數(shù)值相同，則IERe=IE1Re1=IE2Re2=IE3Re3≈IRRe

IE1IE2IE3IE第十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日五、電流源用作有源電阻（集電極或負(fù)載電阻）電流IC2等于基準(zhǔn)電流IR。電流源的交流電阻很大，在共射電路中，可使每級(jí)的電壓增益很高第十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日§4.3集成運(yùn)放電路簡介第十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日

一.簡單的集成運(yùn)放

原理電路：第十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日同相輸入端和反相輸入端

輸入電阻大、差模增益大、輸出電阻小、共模抑制能力強(qiáng)、允許的共模輸入電壓高、輸入端耐壓高等。二、F007——通用型集成運(yùn)放第十五頁，共二十五頁，2022年，8月28日三、實(shí)例VCCOUTOA2OA1IN-IN+-VEE1.通用型集成運(yùn)放μA741（F007)OA1

、OA2:調(diào)零端IN-:反向輸入端（U-或UN）IN+:同相輸入端（U+或UP）-VEE:直流電源負(fù)端VCC:直流電源正端OUT:輸出端電源范圍:±9V~±18V第十六頁，共二十五頁，2022年，8月28日2.通用型集成運(yùn)放LM3241OUT1IN-1IN+VCC2IN+2IN-2OUT4OUT4IN-4IN+VEE3IN+3IN-3OUTIN-:反向輸入端IN+:同相輸入端OUT:輸出端可單電源工作：VCC接3~30V，VEE接地也可雙電源工作：±1.5V~±15V（VCC接正電源，VEE接負(fù)電源）第十七頁，共二十五頁，2022年，8月28日§4.4集成運(yùn)放的性能指標(biāo)及低頻等效電路一.集成運(yùn)放的性能指標(biāo)

1.開環(huán)差模電壓增益（電壓放大倍數(shù)）

Aod

：

無反饋時(shí)的差模電壓增益。一般Aod在100～120dB左右，高增益運(yùn)放可達(dá)140dB以上。

2.差模輸入電阻rid

：運(yùn)放輸入差模信號(hào)時(shí)的輸入電阻

3.輸出電阻ro

：從輸出端看進(jìn)去的等效電阻

第十八頁，共二十五頁，2022年，8月28日

4.共模抑制比

KCMR

：

KCMR=20lg(Avd/Avc)

(dB)其典型值在80dB以上，性能好的高達(dá)180dB。

5.輸入失調(diào)電UIO

輸入電壓為零時(shí)，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(yùn)放內(nèi)部電路對稱性的指標(biāo)。

6.輸入失調(diào)電壓溫漂dUIO/dT在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。第十九頁，共二十五頁，2022年，8月28日

7.輸入失調(diào)電流

IIO及輸入偏置電流IIB：在零輸入時(shí)，差分輸入級(jí)的差分對管基極電流之差，用于表征差分級(jí)輸入電流不對稱的程度。

8.輸入失調(diào)電流溫漂dIIO/dT:在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。9.最大共模輸入電壓Vicmax在保證運(yùn)放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共模電壓超過此值時(shí)，輸入差分對管出現(xiàn)飽和，放大器失去共模抑制能力，不能正常放大差模信號(hào)。第二十頁，共二十五頁，2022年，8月28日10.最大差模輸入電壓Uidmax運(yùn)放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過此電壓時(shí),差分管將出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。

11.－3dB帶寬

fH運(yùn)放的差模電壓放大倍數(shù)下降3dB所定義的帶寬fH。

12.單位增益帶寬fc:運(yùn)放的差模電壓放大倍數(shù)下降1定義的帶寬

13.轉(zhuǎn)換速率SR

反映運(yùn)放對于快速變化的輸入信號(hào)的響應(yīng)能力。轉(zhuǎn)換速率SR的表達(dá)式為:

第二十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日

指標(biāo)參數(shù)理想值開環(huán)差模增益Aod∞差模輸入電阻rid∞輸出電阻ro0共模抑制比KCMR∞輸入失調(diào)電壓UIO0UIO的溫漂dUIO/dT(℃)0輸入失調(diào)電流IIO0IIO的溫漂dIIO/dT(℃)0輸入偏置電流IIB：0-3dB帶寬fH∞轉(zhuǎn)換速率SR∞理想集成運(yùn)的性能指標(biāo)第二十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日二.集成運(yùn)放的低頻等效電路如果只考慮對差模信號(hào)的放大作用，那么可用簡化的集成運(yùn)放低頻等效電路。第二十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日三.集成運(yùn)放的使用注意事項(xiàng)集成運(yùn)算放大器按其技術(shù)指標(biāo)可分為通用型、高速型、高阻型、低功耗型、功率型和高精度型等；按其內(nèi)部電路又可分為雙極型（由晶體管組成）和單極型（由場效應(yīng)管組成）；按每一個(gè)集成片中運(yùn)放的數(shù)目可分為單運(yùn)放、雙運(yùn)放和四運(yùn)放。使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來選擇運(yùn)放類型。使用時(shí)要根據(jù)管腳圖和符號(hào)圖正確連接外電路，并要調(diào)零，再根據(jù)需要對運(yùn)放采取一定的保護(hù)和擴(kuò)展應(yīng)用的措施。第二十四