集成运放及其应用

级间直接耦合
3、框图:
Vi1
Vi2 差分式输入 偏置电路 输 入 级
中 间 级
输 出 级
Vo
功放
电压（流）放大 恒流源
二、集成运算放大器的主要性能指标
静态和动态指标
1.输入失调电压UIO
输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到 输入端的失调电压。是表征运放内部电路对称性的指标。
2.输入失调电压温漂 dUIO /dT
+
Rb1 Cb1
+
Rc Cb2 T
CC
RL Ce
+
ui +
Rb2
uo -
Re
ic IC
交流反馈 直流反馈
例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。 解：根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时 存在，来进行判别。 注意电容的“隔直通交”作用！
Rf
交、直流反馈
ui
C1 R1 R2
－ ∞ A + +
12.转换速率S R (压摆率)： 反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。 转换速率SR的表达式为：
duo SR dt
max
三、集成运算放大器的模型
国内符号：
V 同相输入端 u + V 反相输入端 u-
+ －
A
∞
+
V
u o 输出端
国际符号：
集成运放的特点：
•电压增益高
u－ u+
－ ＋
uo
•输入电阻大
A
∞
+
uo
V
0
-10V
ui
-Uom
运放工作在非线性状态时： (1) 若U+＞U- 则UO=+UOM； 若U+＜U- 则UO=-UOM。 (2) 虚断（运放输入端电流=0） 注意：此时不能用虚短！
运算放大器外形图
空端 U+ OUT 调零
8 7 6 5
1 2
+ 3 4
2 3 1
U+ 7
调零 IN- IN+ 6
一、几个基本概念
1. 开环与闭环（信号的传输方向）
正向传输——信号从输入端到 输出端的传输 反馈传输(通路) 反向传输——信号从输 出端到输入端的传输 （反馈网络）
Rf
ui + － + uo
ui
R1
+ － +
uo
信号的正向传输
信号的正向传输 电路中只有正向传输，没有 反向传输，称为开环状态。 既有正向传输，又有反向传 输称为闭环状态。
在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。 共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失
去共模抑制能力。
8.开环差模电压放大倍数 Aod ：
无反馈时的差模电压增益。 一般Aod在100～120dB左右，高增益运放可达140dB以上。
Uo Aod U U
9.差模输入电阻rid ：
•输出电阻小
1、 运放的电压传输特性：
设：电源电压±VCC=±10V。 运放的Aod=104
uoo u
ui
V
+10V +10V
+Uom +Uom
+ －
A
∞
+
uo
V
-1mV 0 0 +1mV
ui i u
│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。
-Uom -UomБайду номын сангаас
非线性区
-10V -10V 线性区 非线性区
于表征差分级输入电流不对称的程度。
I IO I B1 I B 2
5.输入失调电流温漂dIIO /dT:
在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量 与温度变化量之比值。
6.最大差模输入电压Uidmax
运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,
差分管将出现反向击穿现象。
7.最大共模输入电压Vicmax
（4）只能制作几十pF以下的小电容。因此，集成放大器 都采用直接耦合方式。如需大电容，只有外接。
(电容则采用PN结的结电容构成，约在100PF以下，误差也 较大，因此电路结构只能采用直接耦合方式。)
（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。 (6)在集成电路制造工艺中，制造三极管（特别是NPN管） 比制造其他元件容易，且占用面积小，性能好。 [因此常用BJT（或FET）构成恒流源作偏置电阻；将BJT 的基极和集电极短接构成二极管﹑稳压管等；]\
判断有无反馈:
无 反 馈
有 反 馈
无 反 馈
有 反 馈
2.直流反馈与交流反馈（反馈信号的成分）
直流反馈——若电路将直流量反馈到输入回路，则
称直流反馈。 该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工 作点Q。 +V
交流反馈——若电路将
交流量反馈到输入回路， 则称交流反馈。 （如去掉电容Ce） 交流反馈，影响电路的 交流工作性能。
6.电压反馈与电流反馈(输出端取样方式)
电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比 例。
电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比 例。
三.反馈类型及判别方法
1.直流反馈与交流反馈
判定方法：电容的“隔直通交”作用 例题1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反 +Vcc 馈还是交流反馈？
uo
C2
交流反馈
3.负反馈与正反馈（对净输入量或放大倍数的影响）
负反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小， 放大倍数减小。 正反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加， 放大倍数增加。
例：基本放大器，无反馈，净输 入量ube=ui，电压放大倍数为：
βR L Au rbe
Rb1 Cb1
什么是反馈？
稳定工作点电路：
T IC IC
输入量：ui、ube、ib
UE IB
UBE
UB一 定 Cb1
+
Rb1
Rc T
+ VCC Cb2 RL Ce
+
+
ui +
Rb2
uo -
Re
IC
输出量：uo、uce、ic
正向传输——信号从输入端到输出端的传输
反馈—
将电子系统输出回路的电量（电压或电流）， 以一定的方式反送回到输入回路的过程。
一、集成运放的组成部分：
1、四个部分：偏置电路、输入级、中间级、输出级 2、各部分的作用、要求和常采用的电路形式： 偏置电路：向各个放大级提供适当的静态偏置电流，决定各
级的静态工作点。要求提供的静态电流小而稳定。 常采用电路：比例电流源、镜像电流源、微电流源
输入级：接收输入信号，对集成运放的多项技术指标起决定
结构
封装形式: 金属圆形、双列直插式、扁平式 封装材料: 陶瓷、金属、塑料 例: 塑封双列直插式(DIP)CF741
DIP—Dual In-Line Pakage
8 7 6 5
LM741
1 2 3 4
什么是集成运算放大器？
集成运算放大器——高增益的直接耦合的集成 的多级放大器。 集成电路的工艺特点：
双极型管输入级约为105～106欧姆，场效应管输入级可 达109欧姆以上。
10.共模抑制比 KCMR ：
KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB) 其典型值在80dB以上，性能好的高达180dB。
11.－3dB带宽 f H ： 运放的差模电压放大倍数在高频段下降3dB所定义
的带宽 f H 。
本级反馈
本级反馈
级间反馈
5. 串联反馈和并联反馈(输入端接入方式）
串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输 入回路的两个电极。有：ud = ui -uf
( 此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。)
并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电
路输入回路的同一个电极。有：id = ii -if
(此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。)
+
R b1
+
Rc
VVCC ++CC Cb2 C b2 T T ic Re RL uo uo RL -
Rc
C b1
引入反馈后，净输入量ube =ui- uf ， 电压放大倍数为：
βR L Au rbe (1 β ) Re
+
ui u i Rb2 +
+
u be + ube + -uf -
在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变
化量与温度变化量之比值。
3.输入偏置电流IIB ：
输入电压为零时，运放两个输入端偏置电流的平均值， 用于衡量差分放大对管输入电流的大小。
I IB 1 I B1 I B 2 2
4.输入失调电流 IIO ：
在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用
可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。
.
++
4.本级反馈与级间反馈（存在级数）
本级反馈——反馈只存在于某一级放大器中 级间反馈——反馈存在于两级以上的放大器中
例:
R b1 C b1 R c1 R c2
+VCC
+
ui
V
+u
V
T1
be
T2 C b2 Rf RL
+
uO
-
uf
+
-
R e1
R e2
3. 线性区
理想运放工作在线性区的条件：
电路中有负反馈！
运放工作在线性区的分析方法：