第四章集成运算放大电路
第04章 集成运算放大电路题解
第四章集成运算放大电路自测题一、选择合适答案填入空内。
（1）集成运放电路采用直接耦合方式是因为。
A．可获得很大的放大倍数B. 可使温漂小C．集成工艺难于制造大容量电容（2）通用型集成运放适用于放大。
A．高频信号B.低频信号C.任何频率信号（3）集成运放制造工艺使得同类半导体管的。
A.指标参数准确B.参数不受温度影响C．参数一致性好（4）集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以。
A．减小温漂B. 增大放大倍数C. 提高输入电阻（5）为增大电压放大倍数，集成运放的中间级多采用。
A．共射放大电路B.共集放大电路C．共基放大电路解：（1）C （2）B （3）C （4）A （5）A二、判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果填入括号内。
（1）运放的输入失调电压U I O 是两输入端电位之差。
( ) （2）运放的输入失调电流I I O 是两端电流之差。
( ) （3）运放的共模抑制比cdCMR A A K =( ) （4）有源负载可以增大放大电路的输出电流。
( )（5）在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。
( ) 解：（1）× （2）√ （3）√ （4）√ （5）× 三、电路如图T4.3所示，已知β1=β2=β3=100。
各管的U B E 均为0.7V ，试求I C 2的值。
图T4.3解：分析估算如下： 100BE1BE2CC =--=RU U V I R μ AβCC B1C0B2C0E1E2CC1C0I I I I I I I I I I I I R +=+=+====1001C =≈⋅+=R R I I I ββμA四、电路如图T4.4所示。
图T4.4（1）说明电路是几级放大电路，各级分别是哪种形式的放大电路（共射、共集、差放……）；（2）分别说明各级采用了哪些措施来改善其性能指标（如增大放大倍数、输入电阻……）。
解：（1）三级放大电路，第一级为共集-共基双端输入单端输出差分放大电路，第二级是共射放大电路，第三级是互补输出级。
(完整版)电子技术基础教学大纲
电子技术基础教学大纲电子技术基础是入门性质的技术基础课，它既有自身的理论体系，又有很强的实践性。
本课程的任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，培养分析问题和解决问题的能力，为今后进一步学习、研究、应用电子技术打下基础。
本课程是我院工科电类专业的必修课。
模拟部分教学大纲学时：55 学分:4适用专业：电子类、自控类、计算机类专业（高职高专）先修课程：《大学物理》、《电工技术基础》一、课程内容和基本要求第一章半导体器件1、正确理解PN结的形成及其单向导电作用，熟练掌握二极管、稳压管的外特性和主要参数。
2、正确理解半导体三极管的结构及工作原理，熟练掌握外特性和主要参数。
第二章基本放大电路1、正确理解放大的基本概念，放大电路的主要指标，掌握放大电路的组成特点。
2、掌握放大电路定性分析方法及静态工作点的估算方法。
3、熟练掌握放大电路的等效电路法，会计算静态工作点，能用微变等效电路计算放大电路的电压放大倍数、输入和输出电阻。
4、正确理解放大器失真产生的原因及解决的办法，放大电路频率特性的概念及其频率特性。
5、了解级间耦合放大电路的工作原理及指标的估算，选频放大电路。
第三章场效应管放大电路1、正确理解结型场效应管和绝缘栅场效应管的结构、工作原理，掌握特性曲线和主要参数。
2、确理解场效应管放大电路结构，工作原理。
第四章集成运算放大电器1、熟练掌握集成运算放大器的组成、性能特点和基本单元电路。
2、正确理解差动放大器的组成、工作原理及应用，了解通用型集成运算放大器的主要性能指标。
3、了解集成运放的应用及两种基本电路。
第五章负反馈放大电路1、练掌握反馈的基本概念和分类，会判断反馈放大电路的类型和极性。
2、熟练掌握负反馈的四种组态及其对放大电路性能的影响。
第六章集成运算放大器的应用1、练掌握由集成运放组成线性电路和非线性应用电路的方法和应用知识。
2、练掌握由集成运算放大器组成的比例、加减法和积分运算电路、信号处理电路等的结构及分析方法。
模拟电子技术基础知识点总结
模拟电子技术复习资料总结第一章半导体二极管一.半导体的根底知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯洁的具有单晶体构造的半导体。
4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
表达的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素〔多子是空穴，少子是电子〕。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素〔多子是电子，少子是空穴〕。
6.杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
1〕图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2) 等效电路法➢直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
*三种模型➢微变等效电路法三.稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。
模拟电子技术 第四章 集成运算放大电路
在电路中电阻的阻值不至太高的情况下，可同时获得较 高的电压放大倍数和较高的输入电阻。
28
2.同相比例运算电路
电路中引入了电压串联 负反馈。 根据“虚短”和“虚断” 的特点
6
三、集成运放的符号
(a) (b) 模拟集成放大器的符号 (a) 国家标准符号 (b)原符号 运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出 端。一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端 相同，用符号‘+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入 信号变化的极性与输出端相异，用符号‚-‛表示。输出端一般画 在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。实际的运算放 大器通常必须有正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端。
29
i1 R1i f i u
+
Rf
+
uo
说明
R1
Rf
特例：电压跟随器
当同相比例电路的比例系数为1时则有：
uo
ui R2
uo=ui
Rf
uo (1
Rf R1
)ui
uo
ui R2
ui R2
R1=∞
Rf=0
R1
uo
ui R2
uo
Rf=0 且R1=∞
30
有分压电阻的同相比例运算电路
但线性区范围很小。
uO
例如：F007 的 UoM = ± 14 V，Auo 2 × 105 ， 线性区内输入电压范围
实际特性
模拟电子技术基础-总复习最终版
其中 RP R1 // R2 // R3 // R4
另外，uN
R R Rf
uo，uN
uP
ui1 R1 ui2i1 R2 ui3i2R3
P+ + u
o
R4 i4
uo
RP 1
Rf R
ui1 R1
ui 2 R2
ui3 R3
i3
4、 电路如图所示，各引入那种组态的负反馈？设集成运放 输出电压的最大幅值为±14V，填表。
11
14
5、求解图示电路的运算关系式。
同相求和电路 电压串联负反馈
6、求解图示电路的运算关系式。
R2
R1 ui R3
_
R4
+A1+ uo1
R5
_ +A2+
uo
7、求解图示电路的运算关系式。
电压并联负反馈。 电压放大倍数为：-R2/R1。
（3）交流负反馈是指 。 A．阻容耦合放大电路中所引入的负反馈 B．只有放大交流信号时才有的负反馈 C．在交流通路中存在的负反馈
解：（1）D （2）B （3）C
4、选择合适答案填入空内。
A．电压 B．电流 C．串联 D．并联
（1）为了稳定放大电路的输出电压，应引入 负反馈；
（2）为了稳定放大电路的输出电流，应引入 负反馈；
解：将电容开路、变压器线圈短路即为直流通路，图略。 各电路的交流通路如解图P2.2所示。
5.在图示电路中，已知晶体管β，rbe，RB，RC=RL，VCC。
（1）估算电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
（2）当考虑信号源内阻为RS时，Aus的数值。
6. 电路如图所示，晶体管的＝100，=100Ω。
电子电路基础习题册参考答案-第四章
第四章集成运算放大器的应用§4-1 集成运放的主要参数和工作点= 1、理想集成运放的开环差模电压放大倍数为 Aud=∞，共模抑制比为 KCMR ∞，开环差模输入电阻为 ri= ∞，差模输出电阻为 r0=0 ，频带宽度为 Fbw=∞。
2、集成运放根据用途不同，可分为通用型、高输入阻抗型、高精度型和低功耗型等。
3、集成运放的应用主要分为线性区和非线性区在分析电路工作原理时，都可以当作理想运放对待。
4、集成运放在线性应用时工作在负反馈状态，这时输出电压与差模输入电压满足关系；在非线性应用时工作在开环或正反馈状态，这时输出电压只有两种情况；+U0m 或 -U0m 。
5、理想集成运放工作在线性区的两个特点：（1） up=uN ，净输入电压为零这一特性成为虚短，（2） ip=iN，净输入电流为零这一特性称为虚断。
6、在图4-1-1理想运放中，设Ui=25v,R=Ω，U0=,则流过二极管的电流为 10 mA ，二极管正向压降为 v。
7、在图4-1-2所示电路中，集成运放是理想的，稳压管的稳压值为，Rf=2R1则U0=-15 V。
二、判断题1、反相输入比例运算放大器是电压串联负反馈。
（×）2、同相输入比例运算放大器是电压并联正反馈。
（×）3、同相输入比例运算放大器的闭环电压放大倍数一定大于或等于1。
（√）4、电压比较器“虚断”的概念不再成立，“虚短”的概念依然成立。
（√）5、理想集成运放线性应用时，其输入端存在着“虚断”和“虚短”的特点。
（√）6、反相输入比例运算器中，当Rf=R1，它就成了跟随器。
（×）7、同相输入比例运算器中，当Rf=∞，R1=0，它就成了跟随器。
（×）三、选择题1、反比例运算电路的反馈类型是（B ）。
A.电压串联负反馈B.电压并联负反馈C.电流串联负反馈2、通向比例运算电路的反馈类型是（A ）。
A.电压串联负反馈B.电压并联负反馈C.电压串联正反馈3、在图4-1-3所示电路中，设集成运放是理想的，则电路存在如下关系（ B ）。
第4章集成运算放大电路
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模拟电路
二、集成运放电路的组成
两个 输入端
一个 输出端
若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个 双端输入、单端输出的差分放大电路。
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模拟电路
集成运放电路四个组成部分的作用
模拟电路
第四章 集成运算放大电路
§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 电路分析及其性能指标
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§4.1 概述
一、集成运放的特点 二、集成运放电路的组成 三、集成运放的电压传输特性
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模拟电路
三、集成运放的电压传输特性 uO=f(uP-uN)
在线性区：
uO＝Aod(uP－uN) Aod是差模开环放大倍数。
非线 性区
由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多微伏。
特点：IC1具有更高的稳定性。
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三、微电流源
模拟电路
要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。
IE1 (UBE0 UBE1) Re
U BE
I UT
I I e ， I e E
S
E0 E1
模电课件第四章集成运算放大电路
§4.1集成运算放大电路概述 一、集成运放的电路结构特点
集成运算放大电路：高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
2019/7/28
模电课件
二、集成运放的电路组成
1、输入级：运算放大器的输入级通常是差分放大电路，其主 要功能是抑制共模干扰和温漂，双极型运放中差分管通常采 用CC-CB复合管，以便拓展通频带。 2、中间级：电压放大，要求：放大倍数要尽可能大，通常采 用共201射9/7/2或8 共源电路，并采用恒模电流课源件 负载和复合管以增加电压 放大倍数。
工作在放大状态。
当T0与 T1特性参数完全一致时，由U BE0 = U BE1可推得
IB0 = IB1 = IB IC0 = IC1 = Io 由基极输入回路得，
Io
IR
VCC
U BE R
I0 2IB
I0
2
I0
所以，I0
1 1 2
IR
基准电流
输出电流
当
时，I0 IR 。
在集成运放电路中通常只能制作小容量（几十pF）电容，不能 制作大201容9/7/量28 电解电容，级间通常模采电课用件 直接耦合。
四、以电流源为有源负载的放大电路
在集成运放的共射（共源）放大电路中，为了提高电压放大 倍数，常用电流源电路取代Rc （或Rd ），这样在电源电压不 变的情况下，既获得合适的静态电流，又可以得到很大的等效 的Rc（或 Rd ）。
（1） 运放电路的结构分解 输入级是一个差动放大电路，主要由T1、T3（共集-共基组合）
和T2、T4组成。中间放大级由T16、T17、T13组成共集—共射电路； 输出级由T14、T18 、 T19组成互补输出电路。
第四章 集成运算放大电路
2. 最大输出电压 op-p 最大输出电压U
Uo / V － 10 Uid ＋ ∞ ＋
－0.4
－0.2 －0.1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 Uid / mV
－0.3
－10 线性区
集成运放的传输特性
3. 差模输入电阻 id 差模输入电阻r rid的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号 源索取电流的大小。要求rid愈大愈好, 一般集成运放 rid为几百千欧至几兆欧, 故输入级常采用场效应管来 提高输入电阻rid。 F007的rid=2 M 。认为理想集成运 放的rid为无穷大。
动态时，加入差模信号uid，根据差分放大电路的特点， T1 管的集电极电流在静态电流IC1的基础上增加了∆iC1，T2管的集 电极电流在静态电流IC2的基础上减小了∆iC2，∆iC1=-∆iC2。 由于 iC4 和 iC1 是 镜 像 关 系 ， ∆iC4=∆iC1 ， 因 此 ∆io=∆iC4-∆iC2=∆iC1-(∆iC1)=2∆iC1。 可见这个电流值是单端输出电流的两倍， 即等于 差分放大电路双端输出时的电流值。因此，用电流源作为差分 放大电路的有源负载，可将双端输出信号“无损失”地转换成 单端输出信号。
若电路中有共模信号输入，T3 管和T4 管的集电极电流相等 (忽略T7管的基极电流)，T3管和T5管的集电极电流相等，又由于 R1=R3，因此T6管的集电极电流和T5管的集电极电流相等， 如此 推来，T6管和T4管的集电极电流相等，而T16管的基极电流为T4 管和T6管的集电极电流之差，所以T16管的基极电流近似为零， 可见共模信号输出为零，电路具有较高的抑制共模信号的能力。
2. 偏置电路 偏置电路由T8~T13、电阻R4和R5组成。其中T10、T11、 T12 和R4、R5构成主偏置电路，该电路中R5上的电流是F007偏置电 路的基准电流，由图可知
第四章集成运算放大电路
( R L // rce 2 // rce 4 )
rbe
若RL<<(rce1∥rce2)， 则
Au
RL
rbe
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4.3 集成运放电路简介
图4.3.1 F007电路原理图
图4.3.2 F007电路中的放大电路部分
1. 输入级 在输入级中，T1 、T3 和T2 、T4 组成共集-共基差分放大电 路， T5~T7和电阻R1~R3构成改进型电流源电路，作为差放的有
号变化速度的适应能力，是衡量运放在大幅值信号作用时工作
速度的参数，单位为V/μs。在实际工作中，输入信号的变化律
一定不要大于集成运放的SR。信号幅值越大、频率越高，要求 集成运放的SR就越大。
理想运算放大器
理想运放的技术指标
在分析集成运放的各种应用电路时，常常将集成运放看成 是理想运算放大器。所谓理想运放, 就是将集成运放的各项技术
图4.2.2 比例电流源
图4.2.3 微电流源
二、 改进型的镜像电流源(获得稳定输出的电流）
1. 加射极输出器的电流源
2. 威尔逊电流源
三、 多路电流源电路
IR IE0 I C1 I E1 IC 2 IE2 IC3 IE3 Re0 R e1 Re0 Re2 Re0 Re3 IR
IR I c1 V CC U R
BE
2
IR IR
2. 比例电流源
IR V cc U
BE 0
3. 微电流源
Re0 R e1 IR
I C1 I E1 U BE 0 U BE 1 Re
IC1 UT Re 1n IR IC1
R Re0
, I c1
集成运算放大电路
第四章集成运算放大电路一、是非题1、只要集成运放引入正反馈，就一定工作在非线性区。
（）2、当集成运放工作在非线性区时，输出电压不是高电平，就是低电平。
（）3、运算电路中一般均引入负反馈。
（）4、在运算电路中，集成运放的反相输入端均为虚地。
（）5、凡是运算电路都可利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。
（）6、一般情况下，在电压比较器中，集成运放不是工作在开环状态，就是仅仅引入了正反馈。
（）7、如果一个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同，那么当它们的输入电压相同时，它们的输出电压波形也相同。
（）8、在输入电压从足够低逐渐增大到足够高的过程中，单限比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。
（）9、单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。
（）二、填空题1、分别选择“反相”或“同相”填入下列各空内。
（1）______ 比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地，而比例运算电路中集成运放两个输入端的电位等于输入电压。
（2）___________ 比例运算电路的输入电阻大，而比例运算电路的输入电阻小。
（ 3）__________ 比例运算电路的输入电流等于零，而比例运算电路的输入电流等于流过反馈电阻中的电流。
（4）______ 比例运算电路的比例系数大于1，而比例运算电路的比例系数小于零。
2、填空：（1）_________ 运算电路可实现A u＞1的放大器。
（2）__________ 运算电路可实现A u＜0的放大器。
（3） ________运算电路可将三角波电压转换成方波电压。
（4） ________运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均大于零。
（5） _______运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均小于零。
（6） ________运算电路可实现函数Y＝aX2。
3、现有电路：A.反相比例运算电路B. 同相比例运算电路B.积分运算电路 D. 微分运算电路E. 加法运算电路F. 乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。
集成运放内部电路原理
集成运放内部电路原理
集成运算放大器（简称集成运放）是一种将多个电子器件集成在一块单晶硅芯片上的电子器件。
其内部电路原理如下：
1. 输入级：由差分式放大电路组成，利用其对称性可提高电路性能。
2. 中间电压放大级：主要作用是提高电压增益，由多级放大电路组成。
3. 输出级电压增益为1，但为负载提供功率。
此外，集成运放的电路中还包括偏置电路，用于提供偏置电压以及对输入信号交流成分进行放大。
输入信号首先经过隔直电容过滤其直流成分，然后通过直流偏置信号进行放大。
反馈电阻和反向端电阻用于确定放大倍数。
整个电路具有同相输入端P、反相输入端N和输出端O。
当P端加入电压信号时，O端输出同相的电压信号；N端加入电压信号时，O端输出反相的电压信号。
此外，该电路还可以抑制共模信号，当输入信号中含有共模噪声时，将被抑制。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅集成运放相关书籍或咨询专业人士。
模拟电子技术基础第4章
图4.2.2 同相输入放大电路
放大电路的输入电阻Ri→∞ 放大电路的输出电阻Ro=0 图4.2.3 电压跟随器
4.2.3 差动输入(Differential input)放大电路
图 4.2.5 所示为差动输入放大电路，它的两个输入端都有 信号输入。 ui1通过R1接至运放的反相输入端，ui2通过R2、R3分压后接 至同相输入端，而uo通过Rf、R1反馈到反相输入端。
三、开方运算
平方根运算电路如图4.3.5 所示，与图4.3.2所示的除法电路比 较可知，它是上述除法电路的一个特例，如将除法电路中乘法 器的两个输入端都接到运放的输出端，就组成了平方根运算电 路。
图4.3.5 平方根运算电路
4.4
有源滤波器
滤波器的功能及其分类
4.4.1
滤波器是从输入信号中选出有用频率信号并使其顺利通过， 而将无用的或干扰的频率信号加以抑制的电路。 只用无源器件R、L、C 组成的滤波器称为无源滤波器,采用 有源器件和R、C元件组成的滤波器称为有源滤波器。 同无源滤波器相比，有源滤波器具有一定的信号放大和带 负载能力可很方便的改变其特性参数等优点； 此外，因其不使用电感和大电容元件，故体积小，重量轻。 但是由于集成运放的带宽有限，因此有源滤波器的工作频率较 低，一般在几千赫兹以下，而在频率较高的场所，采用LC无源 滤波器或固态滤波器效果较好。
通常用分贝数dB表示，则为
一般情况希望Aod越大越好， Aod越大，构成的电路性能 越稳定，运算精度越高。 Aod一般可达100dB,最高可达140dB 以上。 2、输入失调电压UIO及其温漂 dUIO/dT 如果集成运放差动输入级非常对称，当输入电压为零时，
输出电压也应为零（不加调零装置）。但实际上它的差动输入
第四章差动与集成运算放大电路
其中R′L=Rc∥(1/2RL)。这里R′L≠Rc∥RL，其原因是由于两 管对称，集电极电位的变化等值反相， 而与两集电极相连的
RL的中点电位不变，这点相当于交流地电位。因而对每个单管 来说， 负载电阻（输出端对地间的电阻）应是RL的一半，即
RL/2，而不是RL。
差动放大器对共模信号无放大，对差模信号有放大，这意 味着差动放大器是针对两输入端的输入信号之差来进行放大的，
第4章 差动放大电路与集成运算放大器
如图4.1.1（b）所示。不过，若采用图4.1.1（b）所示电路， 后级的集电极电位逐级高于前级的集电极电位，经过几级耦合 之后， 末级的集电极电位便会接近电源电压，这实际上也是限 制了放大器的级数。
所谓零点漂移，就是当输入信号为零时，输出信号不为零， 而是一个随时间漂移不定的信号。零点漂移简称为零漂。产生 零漂的原因有很多，如温度变化、电源电压波动、晶体管参数 变化等。其中温度变化是主要的，因此零漂也称为温漂。 在阻 容耦合放大器中，由于电容有隔直作用，因而零漂不会造成严 重影响。但是，在直接耦合放大器中，由于前级的零漂会被后 级放大，因而将会严重干扰正常信号的放大和传输。比如，图 4.1.1所示直接耦合电路中，输入信号为零时（即ΔUi=0），输 出端应有固定不变的直流电压Uo = UCE2。
所示。
第4章 差动放大电路与集成运算放大器
第4章 差动放大电路与集成运算放大器
由图4.1.4（a）可以看出，当差动放大器输入共模信号时， 由于电路对称，其输出端的电位Uc1和Uc2的变化也是大小相等、 极性相同，因而输出电压Uoc保持为零。可见，在理想情况下 （电路完全对称），差动放大器在输入共模信号时不产生输出 电压，也就是说，理想差动放大器的共模电压放大倍数为零， 或者说，差动放大器对共模信号没有放大作用，而是有抑制作 用。实际上，上述差动放大器对零漂的抑制作用就是它抑制共 模信号的结果。因为当温度升高时，两个晶体管的电流都要增 大，这相当于在两个输入端加上了大小相等、 极性相同的共模 信号。换句话说，产生零漂的因素可以等效为输入端的共模信 号。显然，Ac越小，对零漂的抑制作用越强。
第四章 集成运算放大电路
（输出级偏臵的一部分；中间级的有源负载。）
34
§4-3．集成运放电路简介
F007简介 输入级
T1—T4：CC-CB差动放大
偏置电路
各部分的作用： 1.输入级：KCMR↑，Ri↑，IQ↓， 一般采用双端输入的差放电路。
5
§4-1．集成运算放大电路概述
三、集成运放的电压传输特性
集成运放符号： 电压传输特性：
uo f (uP uN )
同(反)相输入端是指运放的输入电 压与输出电压的相位关系。 可以认为集成运放是双端输入、单 端输出的差放电路。
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集成运算放大器的符号和基本特点
3. 理想运放工作在线性区的两个特点 证：uo = Aud (u+ – u–) = Aud uid u+ – u– = uo/Aud 0 2) i+ i– 0 (虚断) 证： i+ = uid / Rid 0 同理 i – 0 1) u+ u–(虚短)
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§4-3．集成运放电路简介
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§4-3．集成运放电路简介
F007简介 偏臵电路 T12、R5、T11：主偏臵—R5中电流为基准电流
Im 2VCC U EB12 U BE11 0.73mA R5
T10、T11：微电流源
T8、T9：镜像电流源
T12、T13：镜像电流源
（输入级偏臵）
21
IR
Re2的作用：增大IE2，提高β。
§4-2．集成运放中的电流源电路
二、改进型电流源电路 2.威尔逊电流源 工作点稳定，输出电阻大。
I C2
2 (1 2 )IR IR 2 2
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§4-2．集成运放中的电流源电路
第4章集成运算放大器习题解答
第4章集成运算放⼤器习题解答第四章习题参考答案4-1 什么叫“虚短”和“虚断”？答虚短：由于理想集成运放的开环电压放⼤倍数⽆穷⼤，使得两输⼊端之间的电压近似相等，即-+≈u u 。
虚断：由于理想集成运放的开环输⼊电阻⽆穷⼤，流⼊理想集成运放的两个输⼊端的电流近似等于零，即0≈=-+i i 。
4-2 理想运放⼯作在线性区和⾮线性区时各有什么特点？分析⽅法有何不同？答理想运放⼯作在线性区，通常输出与输⼊之间引⼊深度负反馈，输⼊电压与输出电压成线性关系，且这种线性关系只取决于外部电路的连接，⽽与运放本⾝的参数没有直接关系。
此时，利⽤运放“虚短”和“虚断”的特点分析电路。
理想运放⼯作在⾮线性去（饱和区），放⼤器通常处于开环状态，两个输⼊端之间只要有很⼩的差值电压，输出电压就接近正、负电压饱和值，此时，运放仍具有“虚断”的特点。
4-3 要使运算放⼤器⼯作在线性区，为什么通常要引⼊负反馈？答由于理想运放开环电压放⼤倍数∞=uo A ，只有引⼊深度负反馈，才能使闭环电压放⼤倍数FA 1u =，保证输出电压与输⼊电压成线性关系，即运放⼯作在线性区。
4-4 已知F007运算放⼤器的开环放⼤倍数dB A uo 100=，差模输⼊电阻Ω=M r id 2，最⼤输出电压V U sat o 12)(±=。
为了保证⼯作在线性区，试求：（1）+u 和-u 的最⼤允许值；（2）输⼊端电流的最⼤允许值。
解（1）由运放的传输特性5o uo 1012===++u u u A 则V 102.1101245--+?===u u（2）输⼊端电流的最⼤允许值为A 106102102.11164id --+?=??==r u I 4-5 图4-29所⽰电路，设集成运放为理想元件。
试计算电路的输出电压o u 和平衡电阻R 的值。
解由图根据“虚地”特点可得0==+-u u图中各电流为601.01--=u i 305.02---=u i 180o f u u i -=- 由“虚断”得f 21i i i =+以上⼏式联⽴，可得V 7.2o =u平衡电阻为Ω==k R 18180//60//30图4-29 题4-5图4-6 图4-30所⽰是⼀个电压放⼤倍数连续可调的电路，试问电压放⼤倍数uf A 的可调范围是多少？图4-30 题4-6图解设滑线变阻器P R 被分为x R 和x P R R -上下两部分。
集成运算放大电路
IC2 IB2 + VT2 UBE2 R2
IC2 VT1 R1
IB1
+ UBE1
忽略基极电流，可得
I C2 R1 R1 I C1 I REF R2 R2
图 4.2.3
比例电流源
两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的 阻值成反比，故称为比例电流源。
三、微电流源
在镜像电流源的基础上 接入电阻 Re。 引入Re使 UBE2 < UBE1， 且 IC2 << IC1 ，即在 Re 值不 大的情况下，得到一个比较 小的输出电流 IC2 。
温度变化 和电源电压波 动，都将使集 电极电流产生 变化。且变化 趋势是相同的，
其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。 差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用。
3. 主要指标计算 （1）差模电压增益
<A> 双入、双出 v o1 v o2 vo AVD = v i1 v i2 v id
1. VT1、VT2 共集组态，具有 较高的差模输入电阻和共模输入 uI1 电压。 2. 共基组态的 VT3、VT4，与 有源负载 VT5、VT6 组合，可以 得到很高的电压放大倍数。
I8
VT1
+VCC uI2
VT2
VT3
VT4
uO
RC
I3,4
RC
3. VT3、VT4 共基接法能改善频率响应。
VEE 图 4.3.5 简化示意图
单端输入 单端输出
1 ( Rc // RL ) 2 R rbe
Ad
KCMR
R RL ( Rc // L ) ( RC // ) 1 ( R // R ) c L 2 2 R rbe 2 R rbe R rbe
第四章 集成运算放大器各种运用
的R1对应于当具用有R1内+R阻s代Rs替的，信为号了源不，使上电面压公增式益中 受Rs的太大影响，R1应该取大一些。但为了 保运证 放输 的入 内电 阻流，远对大于于通偏用置型电运流放，，RR11应 不宜远小超于过 数十千欧，反馈电阻RF越大则电压增益越大， 但要求反馈电流也应远大于偏置电流，所以 RF也不能取得过大，通常不宜超过兆欧。因 此，当Rs达到数千欧时，这个电路难以获得 高增益。另外，反相放大器是并联负反馈电
集成运放的基本组成
右图是运算放大器
的电路符号。它有两个 输入端和一个输出端。 反相输入端标“-”号， 同相输入端标“+”号。 输出电压与反相输入电 压相位相反，与同相输 入电压相位相同。此外 还有两个端分别接正、 负电源，有些集成运放 还有调零端和相位补偿 端。在电路中不画出。
二. 集成运算放大器的使用
由于集成运放具有性能稳定、可靠性高、寿命 长、体积小、重量轻、耗电量少等优点得到了广泛 应用。可完成放大、振荡、调制、解调及模拟信号 的各种运算和脉冲信号的产生等。
本章将介绍集成运放的基本知识、基本电路及 其主要应用。
主要内容
第一节 运算放大器的基本知识 第二节 运算放大器的基本电路 第三节 运算放大器的应用
因Ii=0，故i1≈if，因此 又因u+≈u-，因此
uo与ui之间的比例 关系也与运放本身
的参数无关，电路
精度和稳定度都很 高。KF为正表示uo 与ui同相，并且KF 总是大于或等于1， 这一点与反相放大 器不同。
当RF=0时KF=1，电路就变成电压 跟随器。
同相放大器实际上是一个电压串 联负反馈放大器，因此其输入阻抗高、 输出阻抗低，而且增益不受信号源内 阻的影响。该电路的不足是其共模抑 制比CMRR不太大。
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的抑制共模信号的能力。
2. 偏置电路
偏置电路由T8~T13、电阻R4和R5组成。其中T10、T11、 T12
和R4、R5构成主偏置电路，该电路中R5上的电流是F007偏置电
路的基准电流，由图可知
I R5
2U CC U BE11 U BE12 2U CC R5 R5
(4) 输入失调电压UIO：输入电压为零时，为了使集成运放 的输出电压也为零，在输入端所加的补偿电压。UIO是表征运放 内部电路对称性的指标，其值一般在1~10 mV。 (5) 输入失调电压温漂dＵIO/dT：指在规定工作温度范围内
UIO的温度系数。它是衡量电路温漂的重要指标。
(6) 输入失调电流 IIO ：集成运放输入级不可能完全对称，
出电流源等。
三、集成运放的符号和电压传输特性
uo=f(uP-uN)-----电压传输特性
对输入差模信号，有：uo=Aod(uP-uN)，Aod为差模电压放大倍数
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4.2 集成运放中的电流源电路
为各级提供合适的静态电流，或作为有源负载 提高放大电路的电压放大倍数。 一、 基本电流源电路 1. 镜像电流源
一、集成运放的主要性能指标
(1) 开环差模增益Aod：集成运放在无外加反馈条件时的差模电压 放大倍数，记作 Aod=Δuo/Δ(uP-uN），若用分贝（ dB）表示， 其分贝数为20 lg|Aod|。
(2) 差模输入电阻rid：输入差模信号时，集成运放的输入电阻。
(3) 共模抑制比KCMR：与差分放大电路中的定义相同，是差模电 压增益Aud与共模电压增益Auc之比。用分贝表示，其数值为 20 lgKCMR。
属于多通道控制增益运放，如POA676.称输入切换运放。
三.按性能指标分类: 1.高阻型; 2.高速型; 3.高精度型; 4.低功耗型。
利用理想集成运放的特性来分析实际集成运放组成的 各种电路，不但方法简单，而且所得结果与考虑实际集成 运放特性时所得的结果十分相近，因此，今后在分析各种
集成运放应用电路时，如无特别说明，均将集成运放作为
若RL<<(rce1∥rce2)， 则
Au
RL
rbe
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4.3 集成运放电路简介
图4.3.1 F007电路原理图
图4.3.2 F007电路中的放大电路部分
1. 输入级 在输入级中， T1 、 T3 和 T2 、 T4 组成共集 - 共基差分放大电 路， T5~T7和电阻R1~R3构成改进型电流源电路，作为差放的有
3.跨导型:将输入电压转换为输出电流。io=AiuuI, 其中Aiu
的量纲为电导,称为跨导。 4.互阻型：将输入电流转换为输出电压. uo=AuiiI, 其中Aui的 量纲为电阻．
二.按可控类型分:
1.可变增益运放 (1)电压控制增益运放，如VCA610。(2)数字控制增益运放, 如AD526。 2.选通控制运放
2. 有源负载差分放大电路
利用镜像电流源作为差分 放大电路的有源负载可将双 端输出信号“无损失”地转 换成单端输出信号。即可以 使单端输出的差分放大电路 的差模电压放大倍数提高到 接近于双端输出的情况。
uo 2iC ( RL // rce2 // rce4 ) ( RL // rce2 // rce4 ) Au ui 2iB rbe rbe
uP=uN iP=iN=0
称两个输入端为 “虚短路”
由于理想运放的差模输入电阻rid=∞，因此两个输入端的输入
称两个输入端为 “虚断路”
“虚短路”和“虚断路”是理想运放工作在线性区的两个重要 结论，也是分析集成运放工作在线性区的应用电路的重要依据。
理想运放工作在线性区的电路特征
图7.1.2 集成运放引入负反馈
所以, IR5基本恒定。
主偏置电路中 T10、T11和R4构成微电流源， T10的输出电流
通过由T8、T9管组成的镜像电流源为输入差放提供偏置电流； T12和T13构成的镜像电流源为中间级和输出级提供静态偏置。
3. 中间级 中间级是由T16、T17复合管组成放大管，以T12、T13组成 镜像电流源作为集电极负载的共射放大电路。由于该共射放 大电路具有较高的电压放大倍数和输入电阻，因此在T16的基 极和T13的集电极之间跨接了一个消振补偿电容，以保证电路 稳定工作。
输入级通常要求有尽可能低的零点漂移，较高的共模抑制
能力，输入阻抗高及偏置电流小，因此一般采用差分放大电路。 中间级主要承担电压放大的任务，多采用共射或共源放大 电路。 为了提高电压放大倍数， 经常采用复合管做放大管， 用恒流源做有源负载。
输出级要求具有一定的带负载能力（即输出电阻小）和一
定的输出电压及电流动态范围。因此输出级多采用射极输出器、 互补对称电路。 偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点。 一般采用镜像电流源，以及由其演变而成的微电流源、多路输
三、 理想运放工作在非线性区的特点
（1）输出uo的值只有两种可能：运放的 正向最大输出电压＋UOM，或等于其负向 的最大输出电压－UOM，
uo ＋Uo H 理想特性 实际特性 O ui
当uP>uN时，uo=UOM；
当uP<uN时，uo=－UOM 。
（2） 理想运放的输入电流等于零。 在非线性区，虽然uP≠uN，但由于理 想运放的rid=∞， 故净输入电流等于 非线性区 零，即iP=iN=0。（虚断）
图4.2.6 基于比例电流源的多路电流源
图4.2.7 多集电极管构成的多路电流源
【例4.2.1】
图4.2.9 F007中的电流源电路
【例 4.2.2】下图所示电路为串级电流源，已知 UBE=0.6
£ « UCC(£ « 15V) IREF R 10 k Io£ ½ IC2
指标理想化， 其理想条件是： 开环差模增益Aod=∞； 差模输入
电阻rid=∞；输出电阻 ro=0；共模抑制比KCMR=∞；-3 dB带宽 fH=∞ ；输入失调电压 UIO 、输入失调电流 IIO 以及它们的温漂 dUIO/dT、dIIO/dT为零且无任何内部噪声。
二、集成运放的低频等效电路
右图为简化的集成运 放低频等效电路
理想运放考虑。
二、 理想运放工作在线性区的特点（虚短，虚断）
集成运放工作在线性区或非线性区。当工作在线性区时，集成运 放的输出电压与输入电压之间为线性放大关系， 即
uo=Aod(uP-uN)
由于uo为有限值，而理想运放的Aod=∞，因此净输入电压
uo uP uN 0 Aod
电流均为零，即
号变化速度的适应能力，是衡量运放在大幅值信号作用时工作
速度的参数，单位为V/μs。在实际工作中，输入信号的变化律
一定不要大于集成运放的SR。信号幅值越大、频率越高，要求 集成运放的SR就越大。
理想运算放大器
理想运放的技术指标
在分析集成运放的各种应用电路时，常常将集成运放看成 是理想运算放大器。所谓理想运放, 就是将集成运放的各项技术
因此IB1≠IB2。当输入电压为零时，两个输入端的静态电流之差，
称为输入失调电流，即IIO=|IB1-IB2|。
(7) 输入失调电流的温漂dIIO/dT：指在规定工作范围内 IIO 的温度系数。 (8) 输入偏置电流 IIB：集成运放输入电压为零时，两个输 入端的静态输入电流的平均值，即IIB=(IB1+IB2)/2。IIB越小，信 号源内阻对集成运放静态工作点的影响越小。 (9) 最大差模输入电压UIdmax：当集成运放所加差模电压大 到一定程度时，输入级至少有一个PN结承受反向电压，UIdmax
是不至于使 PN 结反向击穿所允许的最大差模输入电压。当输
入电压大于此值时，差放一侧管子的 PN 结可能出现反向击穿。
(10) 最大共模输入电压UIcmax：它是保证运放正常工作的情 况下允许输入的最大共模信号。当共模输入电压高于此值时，
差模信号便不能被放大。
(11) -3 dB带宽fH和单位增益带宽fc：fH是使Aod下降3dB时的 信号频率。fc是使Aod下降到零分贝时的信号频率。 (12) 转换速率SR：SR=|duO/dt|max， 它表示集成运放对信
例如求和、求差、积分、微分、电压比较，波形的发生和信
号的转换等等。
一、 集成运放的电路结构特点
均采用直接耦合方式。
采用差分放大电路（作输入级）和 恒流源电路作偏置电路或有源负载）。 常用有源元件（晶体管或场效应管） 取代电阻。
二、集成运放的组成及其各部分的作用
图4.1.1 集成运放电路方框图
IR VCC U BE R
I c1
2
IR IR
2. 比例电流源
Vcc U BE 0 Re 0 IR , I c1 IR R Re 0 Re1
3. 微电流源
UT I R U BE 0 U BE1 I 1n I C 1 I E1 C1 Re I C1 Re
4. 输出级 输出级是准互补对称电路。T18和T19复合而成的 PNP管 与T14 NPN管构成互补形式； R9、R10以及二极管D1、D2组 成过流保护电路；三极管T15和电阻Ｒ7、R8的作用是为功率 管提供静态基极电流，使输出级电路工作在甲乙类状态，以 减小交越失真。
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4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路
源负载， 这种组合电路不但具有高的输入输出电阻，还具有较
大的电压增益和电流增益。 输入信号从T1、T2管的基极加入，从T4、T6管的集电极输 出，所以输入级是双端输入、单端输出的差分放大电路，同时 由于恒流源作为差放的有源负载，其单端输出电流为T4、T6管 的集电极电流之和，因此虽然是单端输出，但是其电压放大倍 数与双端输出的电压放大倍数相同。换句话说，有源负载使双 端输出变为单端输出。