集成运算放大器的分类与参数
集成运放的分类与特点
模拟运放的分类及特点模拟运算放大器从诞生至今，已有40多年的历史了。
最早的工艺是采用硅NPN 工艺，后来改进为硅NPN-PNP 工艺。
在结型场效应管技术成熟后，又进一步的加入了结型场效应管工艺。
当MOS 管技术成熟后，特别是CMOS 技术成熟后，模拟运算放大器有了质的飞跃，一方面解决了低功耗的问题，另一方面通过混合模拟与数字电路技术，解决了直流小信号直接处理的难题。
经过多年的发展，模拟运算放大器技术已经很成熟，性能曰臻完善，品种极多。
按照集成运算放大器的功能和性能来分,集成运算放大器可分为如下几类。
1、通用型运算放大器通用型运算放大器实际就是具有最基本功能的最廉价的运放，是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。
目前对通用型的定义还不十分明确，此型的性能尚没有明确的标准。
可以大致认为，在不要求有突出参数指标情况下使用的运放就称之为通用型。
但是，由于运放的整体性能普遍提高，通用型的标准也有相对上浮趋势。
即过去的某些高性能运放，现在可能就变成了通用型。
根据实际参数指标，目前下列运放被划分为通用型：单运放系列中的uA709、uA741、MC1456、LM301A 、LF351、TL081等；双运放系列中的LM358、RC4558、MC1458、LF353、TL082等；四运放系列中的LM324、MC3403、LF347、TL084等。
通用型运算放大器因为其自己身的特点，应用面很广。
主要应用在技术要求适中的地方，以能满足工作要用,经济又实用为准。
通用型集成运放适用于放大低频信号。
在实际选用时，应尽量选用通用型运算放大器，因为它们容易购得且性价比高。
但其缺点是不能满足一点技术指标要求高的产品应用,不能满足一些特殊的技术服务只有通用型不能满足要求时，才能选用专用型,这样即可降低成本，又容易保证货源。
在通用型运放中，741A μ（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356等是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
集成 放大器
第一节 心脏除颤仪
再次观察除颤效果，是否恢复窦性心律， 以及神志、生命体征、皮肤情况，若恢复 窦性心律， 给予持续心电监护。
8. 协助病人取适宜体位，清洁皮肤，安慰 病人，整理床单位。
9. 关闭电源，开关置OFF位置，清洁电极 板和仪器，充电备用。洗手、记录。
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9.2 放大电路中的负反馈
9. 2. 1反馈的基本概念
1.反馈的概念 前面各章讨论放大电路的输人信号与输出信号间的关系时.只
涉及输人信号对输出信号的控制作用.这称做放大电路的正向 传输作用。然而.放大电路的输出信号也可能对输人信号产生 反作用。简单地说.这种反作用就叫做反馈。 引入反馈的放大电路称为反馈放大电路.它由基本放大电路、 反馈网络、输出取样、输人求和四部分组成一个闭合环路.称 为反馈环路只有一个反馈环路组成的放大电路.称为单环反馈 放大电路.如图9-4所示。其中.x1是输人信号;x0是输出信 号;xF是反馈信号;xID是净输人信号。这些电量可以是电压. 也可以是电流。
R波无关，放电由人工控制，可发生在心
动周期的任何时期，按下放电开关即可放
电。心脏除颤仪开机后自动默认为非同步
状态，室颤、室扑急救时切记采用非同步
模式。
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第一节 心脏除颤仪
心搏骤停（sudden cardiac arrest， SCA）是临床急救医学中最紧急、最严重 的心脏急症，就心搏骤停时的ECG表现形 式而言，72％~80％以上为心室颤动。电 除颤是抢救因室颤而致心搏骤停病人最有 效的方法。而电除颤的时机是治疗心室颤 动的关键，每延迟除颤时间1min，复苏 的成功率将下降7％~10％。在心搏骤停 发生1min、5min、7min、9min、 12min分钟内行电除颤，病人存活率分别 为90％、50％、30％、10％和上一2页％下~一5页％。返回
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器的主要参数1.开环差模电压增益Auo运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。
Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。
一般运放的Aud在60～120dB之间。
2.差模输入电阻Rid是指输入差模信号时运放的输入电阻。
Rid越大，对信号源的影响越小，运放的输入电阻Rid一般都在几百千欧以上。
3.共模抑制比KCMRR :是差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，常用分贝数来表示。
不同功能的运放，KCMRR也不相同，有的在60～70dB之间，有的高达180dB。
KCMRR越大，对共模干扰抑制力量越强。
4.最大共模输入电压Uicmax :是指在保证运放正常工作条件下，运放所能承受的最大共模输入电压。
共模电压超过此值时，输入差分对管的工作点进入非线性区，放大器失去共模抑制力量，共模抑制比显著下降。
最大共模输入电压Uicmax定义为，标称电源电压下将运放接成电压跟随器时，使输出电压产生1％跟随误差的共模输入电压值；或定义为下降6dB时所加的共模输入电压值。
5.最大差模输入电压Uidmax :是指运放两输入端能承受的最大差模输入电压。
超过此电压,运放输入级对管将进入非线性区，而使运放的性能显著恶化，甚至造成损坏。
6.开环带宽BW ：又称－3dB带宽，是指运算放大器的差模电压放大倍数Aud在高频段下降3dB所对应的频率fH。
7.单位增益带宽BWG:是指信号频率增加，使Aud下降到1时所对应的频率fT，即Aud为0dB时的信号频率fT。
它是集成运放的重要参数。
741型运放的fT＝7Hz，是比较低的。
8.输入失调电压:是指为了使输出电压为零而在输入端加的补偿电压。
实际上是指输入电压为零时，将输出电压除以电压放大倍数，折算到输入端的数值称为输入失调电压,即UIO的大小反应了运放的对称程度和电位协作状况。
UIO越小越好，其量级在2mV-20mV之间，超低失调和低漂移运放的UIO一般在1μV-20μV之间。
集成运放的主要参数以及测试方法
集成运放的性能主要参数及国标测试方法集成运放的性能可用一些参数来表示。
集成运放的主要参数：1．开环特性参数（1）开环电压放大倍数Ao。
在没有外接反馈电路、输出端开路、在输入端加一个低频小信号电压时，所测出输出电压复振幅与差动输入电压复振幅之比值，称为开环电压放大倍数。
Ao越高越稳定，所构成运算放大电路的运算精度也越高。
（2）差分输入电阻Ri。
差分输入电阻Ri是运算放大器的主要技术指标之一。
它是指：开环运算放大器在室温下，加在它两个输入端之间的差模输入电压变化量△V i与由它所引起的差模输入电流变化量△I i之比。
一般为10k~3M，高的可达1000M以上。
在大多数情况下，总希望集成运放的开环输入电阻大一些好。
（3）输出电阻Ro。
在没有外加反馈的情况下，集成运放在室温下其输出电压变化与输出电流变化之比。
它实际上就是开环状态下集成运放输出级的输出电阻，其大小反映了放大器带负载的能力，Ro通常越小越好，典型值一般在几十到几百欧。
（4）共模输入电阻Ric。
开环状态下，两差分输入端分别对地端呈现的等效电阻，称为共模输入电阻。
（5）开环频率特性。
开环频率特性是指：在开环状态下，输出电压下降3dB所对应的通频带宽，也称为开环-3dB带宽。
2.输入失调特性由于运算放大器输入回路的不对称性，将产生一定的输入误差信号，从而限制里运算放大器的信号灵敏度。
通常用以下参数表示。
（1）输入失调电压Vos。
在室温及标称电源电压下，当输入电压为零时，集成运放的输出电位Vo0折合到输入端的数值，即：Vos=Vo0/Ao失调电压的大小反映了差动输入级元件的失配程度。
当集成运放的输入端外接电阻比较小时。
失调电压及其漂移是引起运算误差的主要原因之一。
Vos一般在mV级，显然它越小越好。
（2）输入失调电流Ios。
在常温下，当输入信号为零时，放大器两个输入端的基极偏置电流之差称为输入失调电流。
即：Ios=Ib- — Ib+式中Ib-、Ib+为放大器内两个输入端晶体管的基极电流。
电工电子学_集成运算放大器
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9.3 集成运放在信号运算方面的应用
由于开环电压放大倍数Auo很高，集成运放开环工作时线性区很 窄。因此，为了保证运放处于线性工作区，通常都要引入深度负反馈。 集成运放引入适当的负反馈，可以使输出和输入之间满足某种特定的 函数关系，实现特定的模拟运算。当反馈电路为线性电路时，可以实 现比例、加法、减法、积分、微分等运算。
图9.2.1 反馈放大电路框图
电路中的反馈是指将电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部 通过一定的电路（反馈电路）送回到输入回路，与输入信号一同控制 电路的输出。可用图9.2.1所示的方框图来表示。
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2. 反馈的分类
（1）正反馈和负反馈 根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。 （2）直流反馈和交流反馈 根据反馈信号的交直流性质，可以将反馈分为直流反馈和交流反馈。 （3）电压反馈和电流反馈 根据输出端反馈采样信息的不同，可以将反馈分为电压反馈和电流反 馈。 （4）串联反馈和并联反馈 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端联结方式的不同，可以将 反馈分为串联反馈和并联反馈。
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3. 输入和输出方式
差放电路有双端输入和单端输入两种输入方式。同样也有双端 输出和单端输出两种输出方式。因此，差动放大电路共有四种输入输 出方式。 （1）双端输入双端输出 （2）双端输入单端输出 （3）单端输入双端输出 （4）单端输入单端输出
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4. 共模抑制比
差动放大电路对差模信号和共模信号都有放大作用，但对差动 放大电路来说，差模信号是有用信号，共模信号则是需要抑制的。因 此要求差放电路的差模放大倍数尽可能大，而共模放大倍数尽可能小。 为了衡量差放电路放大差模信号和抑制共模干扰的能力，引入共模抑 制比作为技术指标，用KCMR表示。其定义为差模电压放大倍数与共 模电压放大倍数之比，即 A （9.1.11） K ud
集成运算放大器及其主要参数
9．温度漂移
温度漂移是造成运算放大器静态工作点不稳定的重 要因素。实际上，UIO和IIO都是随温度变化的，因此， 常要研究其温度系数。
模拟 电子 技术 基础
在集成运算放大器的手册上，给出了几十种参数。大 体上可分为五类：输入失调参数，开环差模特性参数，开 环共模特性参数，大信号特性参数，电源特性参数。
1．输入偏置电流IIB 集成运放的两个输入端一般必须有一定的直流电流IBN
和IBP才能工作。通常定义输入偏置电流为
2．输入失调电压UI0 理想的集成运放，当输入电压为零时输出电压也
模拟 电子 技术 基础
集成运算放大器及其主要参数
1.1.简单的集成电路运算放大器 1.2 CMOS型集成运算放大器简介 1.3 集成运放成电路运算放大器具有高电压放大倍数、高输入 电阻和低输出电阻等优点，是一种性能良好的的多级直 接耦合放大电路。大多数的集成运放都由输入级、中间 级、输出级、偏置电路四部分组成。
为零。但实际上它的差动输入级很难做到完全对称， 一般在uI=0时，uo≠0。我们设想在uI=0时，在输入端 人为地外加一电压UIO，可使uo=0。
3．输入失调电流IIO 这是反映运放两输入端输入电流不对称程度的参数，
以IIO=|IBP-IBN|表示。
4．开环放大倍数Auo和带宽BW 5．最大差模输入电压UIDmax 6．差模输入电阻rid 7．共模抑制比KCMR 8．转换速率SR
1.2 CMOS型集成运算放大器简介
CMOS型集成运放采用N沟道与P沟道互补 的场效应管。可以根据系统对运放的要求，有针 对性地设计电路结构。因此，这种电路结构相对 较简单，电路形式也灵活多样。具有线性特性好 、功耗低，电源适用范围宽等优点。
各种放大器及它们的特点
各种放大器及它们的特点1.通用型集成运算放大器通用型集成运算放大器是指它的技术参数比较适中，可满足大多数情况下的使用要求。
通用型集成运算放大器又分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅰ型属低增益运算放大器，Ⅱ型属中增益运算放大器，Ⅲ型为高增益运算放大器。
Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的产品，其输入失调电压在2mV左右，开环增益一般大于80dB。
2.高精度集成运算放大器高精度集成运算放大器是指那些失调电压小，温度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的运算放大器。
这类运算放大器的噪声也比较小。
其中单片高精度集成运算放大器的失调电压可小到几微伏，温度漂移小到几十微伏每摄氏度。
3.高速型集成运算放大器高速型集成运算放大器的输出电压转换速率很大，有的可达2~3kV/μS。
4.高输入阻抗集成运算放大器高输入阻抗集成运算放大器的输入阻抗十分大，输入电流非常小。
这类运算放大器的输入级往往采用MOS管。
5.低功耗集成运算放大器低功耗集成运算放大器工作时的电流非常小，电源电压也很低，整个运算放大器的功耗仅为几十微瓦。
这类集成运算放大器多用于便携式电子产品中。
6.宽频带集成运算放大器宽频带集成运算放大器的频带很宽，其单位增益带宽可达千兆赫以上，往往用于宽频带放大电路中。
7.高压型集成运算放大器一般集成运算放大器的供电电压在15V以下，而高压型集成运算放大器的供电电压可达数十伏。
8.功率型集成运算放大器功率型集成运算放大器的输出级，可向负载提供比较大的功率输出。
9.光纤放大器光纤放大器不但可对光信号进行直接放大，同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能，是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件；由于这项技术不仅解决了衰减对光网络传输速率与距离的限制，更重要的是它开创了1550nm频段的波分复用，从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用（WDM）、密集波分复用（DWDM）、全光传输、光孤子传输等成为现实，是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑。
集成运算放大器IC的主要参数【经典】
集成运算放大器IC的主要参数本节以《中国集成电路大全》集成运算放大器为主要参考资料，同时参考了其它相关资料。
集成运放的参数较多，其中主要参数分为直流指标和交流指标。
其中主要直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)、输入偏置电流、输入失调电流、输入偏置电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂)、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰值电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压。
主要交流指标有开环带宽、单位增益带宽、转换速率SR、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。
这里重点描述——直流指标输入失调电压VIO：输入失调电压定义为集成运放输出端电压为零时，两个输入端之间所加的补偿电压。
输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性，对称性越好，输入失调电压越小。
输入失调电压是运放的一个十分重要的指标，特别是精密运放或是用于直流放大时。
输入失调电压与制造工艺有一定关系，其中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入失调电压在±1~10mV之间;采用场效应管做输入级的，输入失调电压会更大一些。
对于精密运放，输入失调电压一般在1mV以下。
输入失调电压越小，直流放大时中间零点偏移越小，越容易处理。
所以对于精密运放是一个极为重要的指标。
输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)αVIO：输入失调电压的温度漂移定义为在给定的温度范围内，输入失调电压的变化与温度变化的比值。
这个参数实际是输入失调电压的补充，便于计算在给定的工作范围内，放大电路由于温度变化造成的漂移大小。
一般运放的输入失调电压温漂在±10~20μV/℃之间，精密运放的输入失调电压温漂小于±1μV/℃。
输入偏置电流IIB：输入偏置电流定义为当运放的输出直流电压为零时，其两输入端的偏置电流平均值。
输入偏置电流对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的地方有较大的影响。
集成运算放大器
A/D转换方法
– 计数法 速度慢 – 双积分式A/D转换器 精度高、干扰小 速度慢 – 逐次逼近式A/D转换器 原理同计数式相似，只是从最高位开始，通过试探值来计数。
例1：ADC0804 （8位,100us,转换精度 ±1LSB,内带可控三态门）。
例2：ADC570 (输入电压：0~10V 或 -5V~+5V）
例3. 8位以上A/D转换器和系统连接。 ADC1210：12位，100us，启动端SC，结束转换CC。
例4. ADC0809: 逐次逼近式8通道8位ADC。
同时有模拟电路和数字电路的系统中地 线的连接
模拟电路 ADC DAC 数字电路
模拟电路 AGND
数字电路 DGND
模拟地
公共接地点
if RF
R1 R2
R3 RP
－ ＋
u0
ui 1 ui 2 ui 3 uo R1 R2 R3 Rf 可得： uo R f ( ui 1 ui 2 ui 3 ) R1 R2 R3 若R1=R2=R3=R，则 u R f ( u u u ) o i1 i2 i3 R
集成运算放大器
1．集成运算放大器概述
集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出 电阻的多级直接耦合放大电路，一般由四部分组成：
输入级：一般是差动放大 器，利用其对称特性可以 提高整个电路的共模抑制 比和电路性能，输入级有 反相输入端“-”、同相 输入端“+”两个输入端； 中间级：的主要作用是
3、差动比例运算电路
R1=R2，R’=RF Uo=-RF/R1(Ui1-Ui2)
差动比例运算电路 又称减法运算电路
集成运算放大器基础知识概论
集成运算放大器基础知识目前广泛应用的电压型集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。
在该集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络，可实现不同用途的电路，例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号放大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等）、信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。
集成运算放大器的种类非常多，可适用于不同的场合。
3.2.1 集成运算放大器的分类按照集成运算放大器的参数来分，集成运算放大器可分为如下几类。
1．通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。
例μA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
2．高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般r id＞（109~1012）Ω，I IB为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。
常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
3．低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。
低温漂型运算放大器就是为此而设计的。
目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。
4．高速型运算放大器在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中，要求集成运算放大器的转换速率S R一定要高，单位增益带宽BW G一定要足够大，像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。
集成运算放大器的符号和参数
集成运算放大器的符号和参数1、符号u-为反向输入端，由此端输入信号，输出信号与输入信号反向；u+为同向输入端，由此端输入信号，输出信号与输入信号反向。
uo为输出端。
Auo为开环差模电压放大倍数：无反馈情况下的空载电压放大倍数。
uo=Auo（u+－u-）2、封装形式双列直插型、金属管壳型、塑封型、扁平封装型。
以芯片CF741为例，管脚排列如图所示。
1、5――外接调零电位器（通常为10kΩ）的两个端子。
2——反相输入端。
由此端接输入信号，输出信号和输入信号是反相的（或两者极性相反）。
3——同相输入端。
由此端接输入信号，输出信号和输入信号是同相的（或两者相同）。
4——负电源端。
接－15V稳压电源。
6——输出端。
7——正电源端。
接＋15V稳压电源。
8——空脚。
3、集成运放的主要参数在使用运算放大器时，除了什么品种都无所谓的情况外，应必须对品种进行挑选。
首先决定想要制作的电路，然后考虑电路的功能、所需的性能等，最后进入集成电路挑选阶段。
一般不要选择比所需性能还要高的品种。
产品性能越高，成本也越高，使用时必须注意的事项也就越多。
选择通用的品种不仅成本低，而且也容易购到。
具体看课本P157～158。
（1）开环差模电压放大倍数Auo指在无反馈情况下的空载电压放大倍数。
Auo一般约为104～109。
（2）差模输入电阻rid指差模信号输入时，运放的开环输入电阻。
一般为几十千欧至几十兆欧。
（3）共模抑制比KCMR一般在104以上。
集成运算放大器的主要参数与分类
集成运算放大器主要参数(1)共模输入电阻(RINCM)该参数表示运算放大器工作在线性区时，输入的共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比。
(2)直流共模抑制(KCMRDC)该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同宜流信号的抑制能力。
(3)交流共模抑制(KCMRAC)该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力，是差模开环增益除以共模开环增益的函数。
(4)增益带宽积(GBP)增益带宽积Auo×f是一个常量，定义在开环增益随频率变化的特性F060S120曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。
(5)输入偏置电流(/IB)该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。
在电路外接电阻确定之后，输入偏置电流的大小主要取决于运放差分输入级BJT的性能。
当它的∥值太小时，将使偏置电流增加。
从使用角度来看，偏置电流越小，由信号源内阻变化引起的输出电压变化也越小，故它是重要的技术指标。
一般为lOnA～lUA。
(6)输入偏置电流温漂（TCIB）该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。
TCIB通常以pA/℃为单位。
(7)输入失调电流(/o。
)在BJT集成电路运算放大器中，输入失调电流厶。
是指当输出电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差，即L。
=l/BP+/BNJ。
由于信号源内阻的存在，厶。
会引起一输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为零，所以希望厶。
越小越好。
它反映了输入级有效差分对管的不对称程度，一般约为InA～O.lpA。
(8)输入失调电流温漂（Taos）该参数指在规定温度范围内输入失调电流厶。
的温度系数，也是对放大器电路漂移的量度，不能用外接调零装置来补偿。
CIOS通常以pA/℃为单位。
(9)差模输入电阻(Ri。
)该参数表示输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比，电压的变化导致电流的变化。
在一个输入端测量时，另一输入端接固定的共模电压。
集成运算放大器的主要参数有那些
集成运算放大器的主要参数有那些2集成运算放大器的主要参数有那些？答：1）开环差模电压增益开环差模电压增益是集成运放无外加负反馈情况下的直流差模增益，一般用对数表示，单位为分贝。
2)差模输入电阻它是从集成运放两个输入端看进去的动态电阻，它会随着环境温度和频率而变，选用时我们希望输入电阻越大越好。
实际集成运放的输入电阻在兆欧数量级。
3)输出电阻集成运放在开环工作时，它的输出电压变化量与输出电流变化量之比值。
其值大小可反映运放带负载能力。
通常要求集成运放的开环输出电阻越小越好，典型值一般在几十到几百欧姆之间。
4)共模抑制比定义为开环差模放大倍数与开环共模放大倍数的比值，一般也用分贝表示。
共模抑制比反映了集成运放抑制共模信号的能力，其值越大，说明运放对共模干扰的抑制能力越强。
5)输入失调电压理性（理想）的运算放大器，当输入电压u+=u-时，输出电压uo=0。
但实际的运算放大器中，如果要使uo=0，必须在输入端加一个很小的补偿电压，这个假设的电压就是输入失调电压，一般在毫伏数量级，高质量的在1mv以下。
显然它越小越好。
6)输入失调电压温漂输入失调电压温漂代表输入失调电压的温度系数，是衡量运放温漂的重要指标。
一般运放为每度10～20uV,高质量的低于每度0.5uV。
这个指标往往比失调电压更为重要，因为可以通过调整电阻的阻值人为地使失调电压等于零，但却无法将失调电压的温漂调至零，甚至不一定能使其降低。
7)输入偏置电流当输入电压为零时，集成运放两输入端静态基极电流的算术平均值。
此值主要取决于集成运放输入极的静态集电极和输入极放大管的β值。
11)输入失调电流输入失调电流是输入电压为零值时，集成运放两端静态基极电流的差值，反映差动放大管输入电流不对称的程度。
其值越小越好。
12)输入失调电流温漂代表输入失调电流的温度系数。
一般为每度几纳。
运算放大器
电压跟随器
定义：
电压跟随器，就是输出电压与输入电压是相 同的，电压跟随器的电压放大倍数接近1。
特点：
输入阻抗高，而输出阻抗低，一般来说，输 入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。输出阻 抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低。 。
作用：在电路中，电压跟随器一般做缓冲级及 隔离级。因为，电压放大器的输出阻抗一般比 较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的 输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分 损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需 要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下 的作用。
回差比较器电路：若电路加上正反馈则电 路具有回差特性，也成为施密特触发器。
施密特触发器的应用：
7.共模输入电压范围（VICM）：这表示运算放大器 两输入端与地之间能加的共模电压的范围。 8.共模信号抑制比（CMRR）：运算放大器两输入 端与地之间加相同信号时，输入、输出间增益称 为共模电压增益AVC。则CMRR可定义为： CMRR=AV/AVC。此值越大越好，但是会随着信号 的频率升高而下降。 9.电源电压抑制比（SVRR）：若电源变化△VS时等 效输入换算电压为△VIN，则SVRR定义为： SVRR= △VS/△VIN。此值越大越好，较小时输出 中出现电源噪声。
反馈：指在电子管或晶体管电路中，把 输出电路中的一部分能量送回输入电路中， 以增强或减弱输入讯号的效应。 理想运放的放大倍数为无穷大，实际运 放的放大倍数也很大，利用负反馈可以控 制放大器的放大倍数，提高增益精度，避 免放大被数过大造成失真。 同时引入负反馈还可以降低噪声、失真、 输出阻抗，增大输入阻抗。
运算放大器
运算放大器的分类、规格、型号、 用途、封装
李彬 与2010年5月
运算放大器的分类
集成运放的主要参数
集成运放的主要参数
为了正确选择和合理使用集成运放，必需了解其主要参数的意义和大小范围，现介绍如下：
1．开环差模电压放大倍数（开环电压增益）Auo
它是打算运算精度的主要参数，在输出端开路，没有外接反馈电路，在标称电源电压作用下，两个输入端加信号电压，测得的差模电压放大倍数Auo。
Auo越大，运算精度就越高。
典型运算放大器的Auo≈105（或100dB）目前高质量的集成运放Auo可达107以上（或140dB）。
2．开环差模输入电阻rid
它是指集成运放两个输入端加差模信号时的等效电阻。
表征输入级从信号源取用电流的大小。
一般rid为3MΩ左右，目前高的运放可达1000MΩ以上。
3．开环输出电阻ro
开环输出电阻表征运放带负载的力量，它是指没有外接反馈电路时，输出级的输出电阻。
其阻值越小越好，一般为600Ω以下。
4．最大输出电压UOM
输出端接上额定负载与标称电源电压作用时，所能输出的不明显失真的最大电压，称为最大输出电压，一般为±13V以下。
5．输入失调电压Uio
在抱负状况，输入信号电压为零，输出直流电压也为零。
但在实际上，输入信号电压为零时，输出电压不等于零。
为使输出电压为零，
在输入端加一个补偿电压，该补偿电压称为输入失调电压Uio。
它表征输入级差动放大电路两个晶体管不对称的程度，Uio越小越好，一般为几毫伏。
6．共模抑制比KCMR。
它表示运放的差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数Ac之比的肯定值，KCMR越大，说明运算放大器的共模抑制性能就越好。
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器的主要参数
开环放大倍数AVO：无反馈时集成运放的放大倍数。
闭环放大倍数AVF：有反馈时集成运放的放大倍数称为闭环放大倍数。
其
数值根据具体电路的反馈情况来计算。
输入失调电压VIO：输入电压为零时，为了使放大器输出电压为零，在输
入端外加的补偿电压。
一般为毫伏级。
它表征电路输入部分不对称的程度，VIO越小，运放性能越好。
输入失调电流IIO：输入电压为零时，为了使放大器输出电压为零，在输
入端外加的补偿电流。
其值为两个输入端静态基极电流之差。
输入偏置电流IIB：输入电压为零时，两个输入端静态基极电流的平均值。
一般为微安数量级，IIB越小越好。
开环电压放大倍数AVO：电路开环情况下，输出电压与输入差模电压之比。
AVO越大，集成运放运算精度越高。
一般中增益运放的AVO可达105倍。
开环输入阻抗ri：指电路开环情况下，差模输入电压与输入电流之比。
ri
越大，运放性能越好。
一般在几百千欧至几兆欧。
集成运算放大器的分类与参数
按照集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。
1．通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广 ,其性能指标能适合于一般性使用。
例μA741（单运放）、LM358 （双运放）、LM324 （四运放）及以场效应管为输入级的LF356 都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
2．高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高, 输入偏置电流非常小 ,一般 rid ＞1G Ω~1T Ω ,IB 为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用 FET 作输入级 ,不仅输入阻抗高 ,输入偏置电流低 ,而且具有高速、宽带和低噪声等优点 ,但输入失调电压较大。
常见的集成器件有 LF355 、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130 、 CA3140 等。
3．低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。
低温漂型运算放大器就是为此而设计的。
目前常用的高精度、低温漂运算放大器有 OP07、 OP27、 AD508 及由 MOSFET 组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650 等。
4．高速型运算放大器在快速 A/D 和 D/A 转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR 一定要高 ,单位增益带宽BWG 一定要足够大 ,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。
高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。
常见的运放有LM318 、μA715 等 ,其 SR=50~70V/ms,BWG ＞20MHz 。
5．低功耗型运算放大器由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大 ,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。
集成运算放大器的基本组成
集成运算放大器的基本组成
集成运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）由多个晶体管、电阻器、电容器等器件组成的集成电路，主要包括以下部分：
1. 输入级：由差分放大器组成，用于接收输入信号并将其差分放大。
2. 中间级：用于增强输入信号的放大效果。
3. 输出级：由功率放大器组成，用于将中间级的信号放大到足够的输出电平。
4. 反馈网络：用于控制集成运算放大器的放大倍数和带宽等参数。
5. 电源电压稳定器：用于稳定集成运算放大器的工作电源。
6. 输入和输出保护电路：用于保护集成运算放大器免受过压、过流等损坏。
总之，集成运算放大器的基本组成包括输入级、中间级、输出级、反馈网络、电源电压稳定器以及输入和输出保护电路等组件，它们协同工作，使得集成运算放大器具有高精度、高稳定性、高带宽、低噪声等特点。
集成运算放大器主要参数
集成运算放大器主要参数
集成运放的参数较多，其中主要参数分为直流指标和交流指标。
其中主要直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移（简称输入失调电压温漂）、输入偏置电流、输入失调电流、输入偏置电流的温度漂移（简称输入失调电流温漂）、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰值电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压。
主要交流指标有开环带宽、单位增益带宽、转换速率SR、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。
1.直流指标
输入失调电压VIO：输入失调电压定义为集成运放输出端电压为零时，两个输入端之间所加的补偿电压。
输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性，对称性越好，输入失调电压越小。
输入失调电压是运放的一个十分重要的指标，特别是精密运放或是用于直流放大时。
输入失调电压与制造工艺有一定关系，其中双极型工艺（即上述的标准硅工艺）的输入失调电压在±1~10mV之间；采用场效应管做输入级的，输入失调电压会更大一些。
对于精密运放，输入失调电压一般在1mV 以下。
输入失调电压越小，直流放大时中间零点偏移越小，越容易处理。
所以对于精密运放是一个极为重要的指标。
输入失调电压的温度漂移（简称输入失调电压温漂）αVIO：输入失调电压的温度漂移定义为在给定的温度范围内，输入失调电压的变化与温度变化的比值。
这个参数实际是输入失调电压的补充，便于计算在给定的工作范围内，放大电路由于温度变化造成的漂移大小。
一般运放的输入失调电压温漂在±10~20μV/℃之间，精密运放的输入失调电压温漂小于±1μV/℃。
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按照集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。
1．通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广 ,其性能指标能适合于一般性使用。
例μA741（单运放）、LM358 （双运放）、LM324 （四运放）及以场效应管为输入级的LF356 都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
2．高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高, 输入偏置电流非常小 ,一般 rid ＞1G Ω~1T Ω ,IB 为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用 FET 作输入级 ,不仅输入阻抗高 ,输入偏置电流低 ,而且具有高速、宽带和低噪声等优点 ,但输入失调电压较大。
常见的集成器件有 LF355 、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130 、 CA3140 等。
3．低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。
低温漂型运算放大器就是为此而设计的。
目前常用的高精度、低温漂运算放大器有 OP07、 OP27、 AD508 及由 MOSFET 组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650 等。
4．高速型运算放大器在快速 A/D 和 D/A 转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR 一定要高 ,单位增益带宽BWG 一定要足够大 ,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。
高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。
常见的运放有LM318 、μA715 等 ,其 SR=50~70V/ms,BWG ＞20MHz 。
5．低功耗型运算放大器由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大 ,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。
常用的运算放大器有TL-022C 、 TL-060C 等,其工作电压为± 2V~ ± 18V,消耗电流为50~250 μ A 。
目前有的产品功耗已达μ W 级 ,例如 ICL7600 的供电电源为 1.5V,功耗为 10mW, 可采用单节电池供电。
6．高压大功率型运算放大器运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。
在普通的运算放大器中 ,输出电压的最大值一般仅几十伏 ,输出电流仅几十毫安。
若要提高输出电压或增大输出电流 ,集成运放外部必须要加辅助电路。
高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路 ,即可输出高电压和大电流。
例如 D41 集成运放的电源电压可达± 150V,μA791 集成运放的输出电流可达 1A 。
主要参数1.共模输入电阻 (RINCM) 该参数表示运算放大器工作在线性区时，比。
输入共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之2.直流共模抑制 (CMRDC) 该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同直流信号的抑制能力。
3.交流共模抑制 (CMRAC)CMRAC 用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力， 是差模开环 增益除以共模开环增益的函数。
4.增益带宽积 (GBW) 增益带宽积 AO L *程滚降的区域。
?是一个常量， 定义在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/ 十倍频5.输入偏置电流(IB)该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。
6.输入偏置电流温漂(TCIB)该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。
7.输入失调电流 (IOS) TCIB通常以pA/ °C为单位表示。
该参数是指流入两个输入端的电流之差。
8.输入失调电流温漂(TCIOS)该参数代表输入失调电流在温度变化时产生的变化量。
TCIOS 通常以pA/ ° C 为单位表示。
9.差模输入电阻 (RIN)该参数表示输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比，电压的变化导致电流的变化。
在一个输入端测量时，另一输入端接固定的共模电压。
10.输出阻抗 (ZO)该参数是指运算放大器工作在线性区时，输出端的内部等效小信号阻抗。
11.输出电压摆幅(VO)该参数是指输出信号不发生箝位的条件下能够达到的最大电压摆幅的峰峰值，VO 一般定义在特定的负载电阻和电源电压下。
12.功耗 (Pd)表示器件在给定电源电压下所消耗的静态功率，Pd 通常定义在空载情况下。
13.电源抑制比(PSRR)该参数用来衡量在电源电压变化时运算放大器保持其输出不变的能力，PSRR 通常用电源电压变化时所导致的输入失调电压的变化量表示。
14.转换速率 / 压摆率(SR)该参数是指输出电压的变化量与发生这个变化所需时间之比的最大值。
SR 通常以 V/ μs为单位表示，有时也分别表示成正向变化和负向变化。
15.电源电流 (ICC 、IDD)该参数是在指定电源电压下器件消耗的静态电流，这些参数通常定义在空载情况下。
16.单位增益带宽(BW)该参数指开环增益大于1 时运算放大器的最大工作频率。
17.输入失调电压 (VOS)该参数表示使输出电压为零时需要在输入端作用的电压差。
18.输入失调电压温漂(TCVOS)该参数指温度变化引起的输入失调电压的变化，通常以μV/ °C 为单位表示。
19.输入电容(CIN)CIN 表示运算放大器工作在线性区时任何一个输入端的等效电容( 另一输入端接地 )。
20.输入电压范围(VIN)该参数指运算放大器正常工作(可获得预期结果 )时，所允许的输入电压的范围，VIN 通常定义在指定的电源电压下。
21.输入电压噪声密度(eN)对于运算放大器，输入电压噪声可以看作是连接到任意一个输入端的串联噪声电压源，e N通常以 nV / 根号 Hz 为单位表示，定义在指定频率。
22.输入电流噪声密度(iN)对于运算放大器，输入电流噪声可以看作是两个噪声电流源，连接到每个输入端和公共端，通常以 pA / 根号 Hz 为单位表示，定义在指定频率。
集成运放的分类1.通用型这类集成运放具有价格低和应用范围广泛等特点。
从客观上判断通用型集成运放，目前还没有明确的统一标准，习惯上认为，在不要求具有特殊的特性参数的情况下所采用的集成运放为通用型。
由于集成运放特性参数的指标在不断提高，现在的和过去的通用型集成运放的特性参数的标准并不相同。
相对而言，在特性参数中具有某些优良特性的集成运放称之为特殊型或高性能型。
由于各生产厂家或公司的分类方法不同，在这个厂定为特殊型的，而在另一个厂家可能定为通用型。
且特殊型性能标准也在不断提高，过去定为特殊型的，现在可能定为通用型。
下面介绍的方法只是作为大致的标准，在选用器件时，还是应该以特性参数值作为选择器件的标准。
根据增益的高低可分为低增益（开环电压增益在60 ～80dB ）的通用 I 型，主要产品有 F001 ，4E314 ，X5，BG301， 5G922 ， FC1 ， FC31 ，μA702 等。
中增益（开环电压增益在80 ～100dB ）的通用Ⅱ型，主要产品有 F709 ，F004 ， F005 ，4E304 ，4E320， X52 ，8FC2 ， 8FC3 ，56006 ， BC305 ， FC52 ，μA7093等。
高增益（开环电压增益大于100dB ）的通用Ⅲ型，主要产晶有F741 ， F748 ， F101 ， F301 ， F1456 ，F108 ， XFC77 ， XFC81 ， XFC82 ，F006 ， F007，F008 ，4E322 ，8FC4 ，7XC141 ，5624 ， XFC51 ，4E322，μ A741 等。
2．低输入偏置电流、高输入阻抗型在有些应用场合，如小电流测量电路、高输入阻抗测量电路、积分器、光电探测器、电荷放大器等电路，要求集成运放具有很低的偏置电流和高的输入阻抗。
场效应管型集成运放具有很低的输入偏置电流和很高的输入阻抗，其偏置电流一般为0.1 ～ 50pA ，其输人阻抗一般为10 ～ 10Ω 。
高输人阻抗运放一般指输入阻抗不低于10MΩ的器件。
对于国外高输入阻抗运放，其输入阻抗均在1000CΩ以上，如μA740 ，；μPC152 ，8007等。
国内产品5G28 的输入阻抗大于 10G Ω， F3103 的输人阻抗达到10006Ω。
3．低输入失调电压型输入失调电压是造成直流放大电路零位输出的主要原因之一。
通常输入失调电压在1mV 以下者为低输入失调电压型，一般为50μV～ 1mV 。
4．高速型和宽频带型高速型集成运放具有快速跟踪输入信号电压能力，常用摆率大小来衡量。
一般摆率在5V/μS以上者为高速集成运放，通常为 5 ～ 70V ／μS，高速集成运放的转换速率通常比通用型集成运放的转换速率高10 ～100 倍。
高速型集成运放的主要产品有F715 ，F122 ，4E321 ，F318 ，μA207等。
其中，国产的F715 的转换速率达到100V ／μs，F318的转换速率达到70μs，国外的μA207 的转换速率达到500V ／μs，个别产品已达到1000V ／μS。
宽频带型集成运放是以最高工作频率来划分的。
通常，在小信号条件下用单位增益带宽来衡量，在大信号条件下用全功率带宽或用摆率来衡量。
宽频带型集成运放的增益带宽一般为几十兆赫兹。
这类集成运放既能做直流放大器、低中频放大器，又能做高频放大器。
例如，F507 的单位增益带宽为35MHz ，带宽运放的低频性能与通用型集成运放相当，而高频特性比高速集成运放还要好。
6．高压型工作电源电压越高，输出电压的动态范围越宽。
一般电源电压在±20 Ⅴ以上者称为高压型集成运放。
采用场效应管作为输入级的集成运放，转换速率较高，其电源电压范围一般为±15 ～±40V 。
最高的电源电压可达±150V ，最大输出电压可达±145V ，如BB 公司生产的3580J 即是此类集成运放的典型产品。
国内高压运放有 F1536 ， BG315 ， F143 等。
7．低功耗型一般集成运放的静态功耗在50mW 以上，而低功耗型集成运放的静态功耗在5mW 以下，在1mW以下者称为微功耗型。
一般在便携式仪器或产品、航空航天仪器中应用。
8．高输出电流型和功率型一般集成运放输出电流能力有限，通常在10mA 以下。
当输出电流在50mA 以上者称为高输出电流型。
输出电流在IA 以上者通常称为功率型集成运放。
大电流集成运放实际上是一级电流放大器，此类集成运放的输出电流通常为±200 ～±600mA ，输出电阻约为1Ω 。
电流放大器的典型应用是串接在通用型集成运放之后进行扩展。