第4章 集成运算放大器(笔记)

1. 集成运算放大器的组成与结构特点

（1）输入级：高输入电阻和低零点漂移的双入-双出差动放大器。两个输入端分别是同相输入端和反向输入端。

（2）中间级：作用是提高电压放大倍数；将双端输入变成单端输出；将静态输出转移到零电位等。

（3）输出级：OCL 功率放大器，具有低输出电阻和较强的带负载能力。

2. 主要参数

a. 开环放大倍数A uo

b. 输入失调电压U Io

c. 失调电流I Io

d. 输入偏置电流I IB

e. 最大共模输入电压U cmax

f. 最大差模输入电压U dmax

g. 额定输出电流I ON

h. 电源电压±V CC

i. 差模输入电阻r id

j. 静态功耗P D

3. 集成运放中的电流源电路

a.

镜像恒流源

22CC BE C R C B C B V U I

I I I I R β

-=

=+=+ 0I 与参考电流r I 的关系式：CC BE R B V U I R -=

，12

C R I I β

β=

≈+ I C 与I R 之间的关系如一面镜子，称为镜像电流源。

特点：当2β 时，与R I 相等，否则有误差；具有温度补偿作用。

镜像电流源缺点：V CC 一定，要求I C 较大，I R 增大，R 的功耗也增大；若要求I C 较小，I R 也小，R 的数值必然很大，在集成电路中很难做到。

b.

改进型镜像恒流源

221(1)BO CO

R CO CO I I I I I βββ

=+

=+++ 121(1)R

C R I I I ββ

=

≈+

+

利用T2管的电流放大作用，使β较小时，也可认为1C R I I ≈，保持很好的镜像关系。

c.

比例恒流源

11

e C R e R I I R ≈

改变的0e R 和1e R 阻值，可改变的1C I 和R I 的比例关系。式中基准电流：

CC

BEO

R e V U I R R -≈+ 0e R 和1e R 是电流负反馈电阻，因此，与镜像电流源比较，比例电流源的输出电流1C I 具有更高的温度稳定性。 d. 微电流源

集成运放输入级放大管的集电极（发射极）静态电流很小，只有几十微安，甚至更小。可将比例电流源中的0e R 阻值减小到零，可得到如图所示的微电流源电路。

01

11BE BE C E e

U U I I R -≈=

式中01BE BE U U -只有几十毫伏，甚至更小，因此e R 只要几千欧就可得到几十微安的1C I 。 e.恒流源组

一个参考电流带许多个恒流源，要求1β ，通过改变集电结面积或场效应管的几何尺寸，很容易得到所需的电流。 f.

威尔逊电流源

I C2为输出电流。T1管作用与稳定工作点电流I C2的R e 相同。

2CC BE

r B

V U I R -=

2022122

r I I ββββ+=≈++ g. 另一种有负反馈的电流源

2CC BE

r B

V U I R -=

2022122

r I I ββββ+=≈++ 输出电阻大，I 0稳定。

4. 集成运放的性能指标

（1）开环差模增益：0

()

od P N u A u u ∆=

∆-

（2）共模抑制比：od

CMR oc

A K A = （3）差模输入电阻：id r

（4）输入失调电压IO U 及其温漂

IO dU dT ：00|

uI IO od

U U A ==- （5）输入失调电流：12IO B B I I I =-，输入失调电流温漂：

IO

dI dT

（6）输入偏置电流：121

()2

IB B B I I I =

- （7）最大共模输入电压：U Icmax （8）最大差模输入电压：U Idmax （9）-3dB 带宽f H

（10）单位增益带宽f C

（11）转换速率(压摆率)SR ：0max

du SR dt

=

习题

1. 集成运放电路采用直接耦合方式是因为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低频信号。

3. 集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以减小温漂。

即使当输入信号为零时，输出电压也会偏离原来的初始值而上下漂动缓慢微小地变化，这种现象叫做零点漂移。在交流放大电路中，也存在零点漂移问题。由于交流放大器的级间耦合一般采用电容耦合或变压器耦合的方式，变化缓慢的零点漂移电压已被隔直元件（电容或变压器）限制在本级之内。因此，零点漂移是直流放大器的特殊问题。

产生零点漂移的原因很多，如温度的变化、湿度的变化、电源电压的波动、晶体管参数变化等。对于晶体管直流放大器来说，产生零点漂移的主要原因是三极管的参数随温度变化而引起的，因此零点漂移也称为温漂。

4. 为增大电压放大倍数，集成运放的中间级多采用共射放大电路。

注：集成电路的优点是易于实现对称的元器件。在放大倍数上，差分对和单管共射放大器一致.

5. 判断题

a. 运放的输入失调电压U IO 是两输入端电位之差（错）

运放两输入端间信号为零时，为使输出为零，在输入端加的补偿电压。 U1 = - R1/(R1+Rf)·Uo